Uma sucessão de reações bioquímicas
O Ciclo da ureia ou Ciclo da ornitina tem como finalidade eliminar a amônia tóxica do corpo. No organismo de um adulto saudável, cerca de 10 a 20g da substância são removidas diariamente. Isso porque, uma quantidade acima do limite de amônia no corpo (hiperamonemia), pode causar uma série de disfunções metabólicas, resultado em doenças.
Se a amônia ou outros compostos normalmente metabolizados pelo fígado se acumularem em regiões como o cérebro, por exemplo, pode levar a encefalopatia hepática, o que pode gerar alterações neurológicas e mentais e até mesmo levar à morte.
As desordens no ciclo da ureia podem acontecer por conta da deficiência de algumas enzimas chaves, responsáveis pela catalisação de várias reações bioquímicas que acontecem no processo.
São sintomas comuns de problemas no ciclo da ureia: vômito, coma e convulsões em recém-nascidos. Até mesmo a quantidade de 1 milímetro de amônia a mais no organismo pode causar danos graves.
Etapas do Ciclo da Ureia
Nos seres humanos e também nos mamíferos, aproximadamente 80% do nitrogênio é eliminado do corpo sob a forma de ureia. A substância é produzida por meio de várias reações que ocorrem no citosol e na matriz das mitocôndrias de pilhas do fígado. A esse conjunto de reações denominamos ciclo da ureia ou como também é conhecido, ciclo de Krebs-Henseleit.
A amônia é um composto de alta toxicidade que faz parte do metabolismo do nitrogênio e, por ser nocivo, precisa ser eliminado do corpo. No ciclo da ureia ocorre a conversão da amônia adicional da ureia nas mitocôndrias. A ureia se forma, passa pelo córrego do sangue, é filtrada pelos rins e excretada na urina, levando também a amônia.
A reação total para a formação da ureia da amônia é:
Amônia 2 + CO2 + 3ATP ---> ureia + água + ADP 3
Como explicado acima, o ciclo da ureia refere-se a uma série de reações, cinco no total, catalisadas por enzimas chaves. As duas primeiras etapas do ciclo ocorrem na matriz mitocondrial e as demais acontecem no citosol.
- Primeira etapa: síntese do carbamoil-fosfato
A síntese da ureia começa na matriz das mitocôndrias com a condensação do dióxido de carbono (CO2) com a amônia (NH3), originária do nitrogênio, utilizando a molécula de adenosina trifosfato (ATP) para formar o composto carbamilfosfato.
- Segunda etapa: carbamoil-fosfato e ornitina formam a citrulina
Nas mitocôndrias, há uma reação que liga o grupo carbamilfostato à molécula de ornitina, por meio de uma ação enzimática. O processo gera um aminoácido chamado citrulina. A citrulina é levada das mitocôndrias para o citoplasma da célula, onde ocorrem outras reações do ciclo da ureia. Em ambas atividades, entrada da ornitina para a mitocôndria e saída da citrulina da mitocôndria, são utilizados os sistemas de transporte pela membrana da organela.
- Terceira etapa: citrulina e aspartato formam argino-succinato
Agora no citoplasma, a citrulina é unificada por atividade enzimática ao aspartato (C4H7NO4), um aminoácido, por meio do grupo amino (NH2) do aspartato. Esta é a segunda fonte de nitrogênio do ciclo. A reação é uma condensação que utiliza ATP e no final da equação a molécula de argino-succinato é formada.
- Quarta reação: a quebra do argino-succinato forma arginina e fumarato
Nessa fase acontece a quebra da molécula de argino succinato, catalisada por uma atividade enzimática. A reação produz o aminoácido arginina, que conserva o nitrogênio e libera uma molécula de fumarato.
Paralelamente a isso, outras reações importantes para o ciclo da ureia também ocorrem. Há adição de água (H2O) ao fumarato, gerando um composto de malato. Na oxidação, o malato forma o oxaloacetato. A partir de então, o oxaloacetato reage com o glutamato que reabilita o aspartato, este último, é utilizado novamente na etapa três do ciclo da ureia.
- Quinta etapa: a quebra da arginina libera ureia e regenera ornitina
Na quinta e última etapa do ciclo da ureia há quebra da arginina, que sofre catalisação por ação das enzimas do fígado. Daí ocorre a liberação da ureia, que será filtrada pelos rins e excretada através da urina. Essa reação também produz a ornitina, que volta a se infiltrar na mitocôndria para participar da segunda etapa, concluindo o ciclo da ureia.
Como os defeitos do ciclo são identificados
Primeiro é preciso estar atento às manifestações clínicas, como retardo mental, incapacidade de ganhar peso, irritabilidade, letargia, vômitos recorrentes, déficit de crescimento. Em seguida, deve-se realizar uma análise através de um perfil dos aminoácidos séricos. Essas avaliações podem indicar se há elevação de ornitina ou de citrulina.
A ornitina elevada pode ser sinal de deficiências da carbamoil fosfato sintetase (CPS) ou da ornitina transcarbamilase (OTC) e a elevação de citrulina é indicativo de citrulinemia, uma desordem hereditária autossômica recessiva do ciclo da ureia.
