Appunti di biochimica: il ciclo dell'urea

Il ciclo dell'urea (conosciuto anche con il nome "ciclo ornitina") consiste in una serie di reazioni biochimiche che si verificano in molti animali e con lo scopo di ridurre la concentrazione di ammoniaca (NH3) presente nel sangue (o in altri liquidi biologici) degli organismi viventi superiori. Questo è inoltre il primo ciclo metabolico scoperto nei cinque anni precedenti al TCA (ciclo di Krebs), e nei mammiferi si svolge principalmente nel fegato e in misura minore nel rene. Tutti gli organismi che non possono rimuovere facilmente e in modo rapido l'ammoniaca, la convertono in un'altra sostanza meno tossica nota proprio come urea o acido urico. In riferimento a quanto sin qui descritto, ecco alcuni appunti di biochimica inerenti il ciclo dell'urea.

• Testi di chimica

Alcune malattie genetiche come ad esempio errori congeniti del metabolismo o i casi di deficienza epatica comportano la diminuzione del ciclo dell'urea. L'insufficienza epatica per esempio consiste in un accumulo di scorie azotate (principalmente di ammoniaca) che porta proprio all'encefalopatia epatica. Premesso ciò, va altresì aggiunto che ciclo dell'urea è composto da cinque reazioni: 2 mitocondriali e 3 citosoliche. Inoltre comporta la conversione di due gruppi amminici ossia uno da "NH4 +", e un altro da Asp e un atomo di carbonio da cui deriva la formula "HCO3-".

Il glutammato rappresenta il vettore non tossico dei gruppi amminici e provvede a fornire lo ione ammonio che è utilizzato nella sintesi iniziale della carbamoilfosfato. Il fumarato rilasciato nel citoplasma viene quindi convertito durante la fumarasi citosolica in ossalacetato citosolico, generando di conseguenza una ridotta NADH. L'ossalacetato è invece uno degli acidi cheto preferito dalle transaminasi che viene trasformato in aspartato, mantenendo sempre il flusso di azoto nel ciclo dell'urea. Inoltre due NADH sono in grado di fornire l'energia sufficiente per la formazione di 4 ATP (mentre un NADH citosolico fornisce solo 1,5 ATP alla navetta di glicerolo-3-fosfato). Questo processo consente quindi la produzione netta di un legame di fosfato ad alta energia per il ciclo dell'urea. Tuttavia, se è in corso la gluconeogenesi nel citosolico, quest'ultimo equivalente viene utilizzato per pilotare l'inversione della fase GAPDH invece di generare ATP. Gli enzimi del ciclo che restano vengono controllati dalle concentrazioni dei loro substrati, in modo tale che le carenze ereditate diverse ossia ARG1 non comportino una diminuzione della produzione di urea.

A margine di questa guida con alcuni appunti di biochimica, sempre in merito al ciclo dell'urea vale la pena parlare dell'importanza della cosiddetta amminogramma che viene utilizzato ordinariamente nella diagnosi dei disordini del ciclo stesso. La concentrazione degli amminoacidi di trasporto, glutamina ed alanina in plasma è in questo caso elevata specie se vi è una carenza di OTC. Nei bambini ad esempio livelli molto alti di acido orotico nell'urina indicano proprio tale mancanza. In quelli più grandicelli invece questi disordini in genere si ripercuotono sul fattore crescita, creando le condizioni per un ritardo psicomotorio o facendo in modo che nell'adolescente si manifestino anomalie comportamentistiche. Da ciò si evince quindi che l'ammoniaca nel sangue, nel tratto urinario e la quantificazione dell'acido orotico sono a dir poco cruciali in pazienti che lamentano sintomi neurologici particolari.

• Ciclo dell'urea
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