Ciclo de la urea

    En los vertebrados superiores, incluido el ser humano, durante los procesos de metabolismo de las proteínas y de sus componentes básicos, los aminoácidos, se genera amoniaco y dióxido de carbono. Estos se comportan como elementos tóxicos y deben ser eliminados. Algunos seres acuáticos excretan amoniaco directamente (amonotélicos), sin embargo otros lo transforman en moléculas menos tóxicas, como las aves y los reptiles, que lo convierten en ácido úrico y así lo eliminan (uricotélicos). Los mamíferos lo convierten en urea y lo eliminan a través de la orina principalmente (urotélicos).

    Este proceso tiene lugar dentro de las mitocondrias (organelas citoplasmáticas) de las células hepáticas. Debido a la degradación de las proteínas se produce amoniaco en el interior de las mitocondrias. Este se une con el bicarbonato (procedente de la respiración celular) y se convierte en carbamil-fosfato. La enzima que regula este proceso recibe el nombre de carbamil-fosfato sintetasa I.

    En la segunda etapa parte del carbamil-fosfato se une a la ornitina para formar citrulina que saldrá de la mitocondria hacia el citoplasma. En este caso la enzima reguladora se denomina ornitina transcarbamoilasa.

    La citrulina, gracias a la acción de la argininosuccinato sintetasa del citoplasma, se une a otro grupo amino que procede del aspartato para dar lugar a arginosuccinato.

    El arginosuccinato se rompe para dar lugar a arginina y fumarato. La enzima encargada es la arginino succinato liasa.

    El fumarato se incluye dentro del ciclo de Krebs y la arginina libre se convierte en el citoplasma en urea y ornitina gracias a la actuación de la arginasa. La ornitina es devuelta de nuevo a la mitocondria para estar disponible para un nuevo ciclo.

    En resumen, se puede indicar que el ciclo de la urea parte de dos grupos aminos y de una molécula de bicarbonato para conseguir la formación de urea. Existen dos reacciones que tienen lugar en la mitocondria y el resto en el citoplasma. El conjunto de reacciones que tienen lugar además consumen energía. Parte de esta energía se compensa con la utilización del fumarato dentro del ciclo de Krebs. Se ha estimado que se pierde aproximadamente el 15% de la energía obtenida a partir de los aminoácidos en la formación de urea.

    Cuando la dieta es rica en proteínas se produce una mayor producción de urea. La alteración en cualquier paso del ciclo hace que finalmente se acumule amoniaco (hiperamonemia). El cerebro es la parte más sensible a estos acúmulos de amoniaco. Cuando la alteración se debe a un defecto congénito puede aparecer retraso mental e incluso muerte como consecuencia de las lesiones del tejido nervioso. Si son detectadas pueden controlarse con dietas pobres en proteínas y con fármacos que reduzcan los niveles de amoniaco.