15.5C: Ciclo de Urea
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La urea es el principal residuo nitrogenado de los mamíferos. La mayor parte de nuestros desechos nitrogenados provienen de la descomposición de aminoácidos. Esto ocurre por desaminación.
La desaminación de aminoácidos da como resultado la producción de amoníaco (NH 3). El amoníaco es una base extremadamente tóxica y su acumulación en el cuerpo rápidamente sería fatal. Sin embargo, el hígado contiene un sistema de moléculas portadoras y enzimas que convierten rápidamente el amoníaco (y el dióxido de carbono) en urea. A esto se le llama el ciclo de la urea.
El ciclo de la urea
Un giro del ciclo:
- consume 2 moléculas de amoníaco
- consume 1 molécula de dióxido de carbono
- crea 1 molécula de urea ((NH 2) 2 CO
- regenera una molécula de ornitina para otro giro.
Aunque nuestros cuerpos no pueden tolerar altas concentraciones de urea, es mucho menos venenosa que el amoníaco. La urea es eliminada eficientemente por los riñones.
Problemas en el Ciclo de Urea
Existen varias enfermedades hereditarias del ciclo de la urea causadas por mutaciones en genes que codifican una u otra de las enzimas necesarias. El más común de estos es una deficiencia heredada de ornitina transcarbamilasa, una enzima necesaria para la conversión de ornitina en citrulina. Da como resultado niveles elevados de amoníaco que pueden ser tan altos como para poner en peligro la vida. Es un trastorno ligado al cromosoma X; por lo tanto, se observa con mayor frecuencia en varones. Se puede curar mediante un trasplante de hígado. ¡También puede ser causado por un trasplante de hígado! En 1998, a una mujer austriaca se le dio un nuevo hígado de un cadáver masculino que -desconocido para los cirujanos- presentaba una mutación en su único gen de ornitina transcarbamilasa. El nivel de amoníaco en sangre de la mujer se disparó, y murió pocos días después.
Ácido úrico
Los humanos también excretan un segundo residuo nitrogenado, el ácido úrico. Es producto del ácido nucleico, no de la proteína, del metabolismo. Se produce dentro de los peroxisomas. El ácido úrico es solo ligeramente soluble en agua y precipita fácilmente de la solución formando cristales de urato de sodio similares a agujas. Estos contribuyen a la formación de cálculos renales y producen el dolor insoportable de la gota cuando se depositan en las articulaciones.
Curiosamente, nuestros riñones recuperan la mayor parte del ácido úrico filtrado en los glomérulos. ¿Por qué, si puede causar problemas?
- El ácido úrico es un potente antioxidante y por lo tanto puede proteger a las células del daño causado por especies reactivas de oxígeno (ROS).
- La concentración de ácido úrico es 100 veces mayor en el citosol que en el líquido extracelular. Entonces, cuando las células letalmente dañadas liberan su contenido, se forman cristales de ácido úrico en las proximidades. Estos mejoran la capacidad de las células dendríticas cercanas para “presentar” cualquier antígeno liberado al mismo tiempo a las células T, lo que conduce a una respuesta inmune más fuerte.
Por lo que el riesgo de cálculos renales y gota puede ser el precio que pagamos por estas protecciones.
La mayoría de los mamíferos tienen una enzima -uricas - para descomponer el ácido úrico en un producto soluble. Sin embargo, durante la evolución de grandes simios y humanos, el gen que codifica la uricasa se volvió inactivo. Una predisposición a la gota es nuestro legado.
El ácido úrico es el principal residuo nitrogenado de insectos, lagartos y serpientes y aves. Es el material blanquecino que dejan las aves en las estatuas. Estos animales convierten los productos de desecho del metabolismo proteico así como el metabolismo de los ácidos nucleicos en ácido úrico. Debido a su baja solubilidad en agua, estos animales son capaces de eliminar el nitrógeno residual con poca pérdida de agua.