Was ist Agmatin¹?

·       „Biogenes Amin, das aus Arginin durch Decarboxylierung mit Arginindecarboxylase entsteht.“

↓

Biogene Amine

-> entstehen durch Decarboxylierung von Aminosäuren

Decarboxylierung

-> ist die Kohlendioxidabspaltung aus einer Carbonsäure 

-> man unterscheidet: enzymkatalysierte und spontane Decarboxylierungen

Coenzyme sind v.a.: 

- Thiamindiphosphat (Vitamin B1) bei Alphaketosäuren  

- Pyridoxalphosphat (PALP, Vitamin B6; s.u.) bei Aminosäuren

↓ Wichtig im Zusammenhang mit der Arginindecarboxylase - Anmerkung aus 9851555:

·       „ADC (arginine decarboxylase) does not require PALP as cofactor for maximal acitvity …“ (s.u.)

Arginin

-> ist Zwischenprodukt im Harnstoffzyklus

-> ist eine semi-essenzielle Aminosäure

Infos bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Arginin

[Biosynthese; Funktionen:

·       „L-Arginin ist ein Metabolit des Harnstoffzyklus, in dem das Ammonium, das beim Abbau von Stickstoffverbindungen (z. B. Aminosäuren) entsteht, in Harnstoff umgewandelt wird.

·       Durch Decarboxylierung kann L-Arginin in Agmatin [s.u.] und weiter in Polyamine [s.u.] umgewandelt werden, die in der Zelle essentielle Funktionen bei der Stabilisierung von DNA, RNA und Membranen haben.

·       L-Arginin ist beim Menschen und bei vielen anderen Tieren die alleinige Vorstufe von Stickstoffmonoxid* (NO), einem der kleinsten Botenstoffe im menschlichen Körper. …“

Bedarf: [WICHTIG!]

·       „Der Mensch kann innerhalb des Harnstoffzyklus Arginin selbst synthetisieren, allerdings sind die entstehenden Mengen nicht ausreichend, um den Bedarf vor allem bei heranwachsenden Menschen vollständig zu decken.

·       Daher ist L-Arginin für Kinder essentiell. Aber auch bei Erwachsenen wird der Bedarf an L-Arginin durch die körpereigene Produktion oft nicht ausreichend abgedeckt.

·       Besonders in der Wachstumsphase, durch Stress, bei diversen Krankheiten (z. B. Arteriosklerose, Bluthochdruck, erektile Dysfunktion, Gefäßerkrankungen) oder nach Unfällen übersteigt der Bedarf an Arginin die vom menschlichen Organismus produzierte Menge. …“]

-> S.u.: Harnstoff, Harnstoffzyklus

In der englischen Wikipedia:

https://en.wikipedia.org/wiki/Arginine

·       „…Arginine is also a precursor for urea, ornithine, and agmatine; is necessary for the synthesis of creatine*; and can also be used for the synthesis of polyamines (mainly through ornithine and to a lesser degree through agmatine, citrulline, and glutamate.) …“

·       [Biosynthesis, Research]

·       „…Additional, dietary arginine is necessary for otherwise healthy individuals temporarily under physiological stress, for example during recovery from burns, injury or sepsis, or if either of the major sites of arginine biosynthesis, the small intestine and kidneys, have reduced function, because the small bowel does the first step of the synthesizing process and the kidneys do the second. …“

-> S.u.: Agmatine, Polyamines

↓ ZUSAMMENHÄNGE …

* Stickstoffmonoxid (NO)

https://de.wikipedia.org/wiki/Stickstoffmonoxid

·       „Stickstoffmonoxid hat eine erweiternde Wirkung auf die Blutgefäße und wird in der Lunge sowie unter anderem bei Sepsis durch ein körpereigenes Enzym, die endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS), aus der Aminosäure L-Arginin synthetisiert. …“

https://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_oxide

[Biological functions; Interesting: „Nasal breathing produces nitric oxide within the body, while oral breathing does not.“]

↓ Arginine -> Precursor for Urea, Ornithine, Agmatine, Polyamines and Creatine …

↓ Glycine + Arginine + SAM = Creatine

* Creatine / Kreatin

https://en.wikipedia.org/wiki/Creatine

·       „…Creatine is not an essential nutrient. It is an amino acid derivative, naturally produced in the human body from the amino acids glycine* and arginine, with an additional requirement for S-Adenosyl methionine* (a derivative of methionine*) to catalyze the transformation of guanidinoacetate to creatine. …

·       Creatine is found in vertebrates where it facilitates recycling of adenosine triphosphate (ATP), primarily in muscle and brain tissue. … Creatine also acts as a buffer. …“

·       [Metabolic role; Research]

·       -> S.u.: Mitochondrien (-> ATP)

https://de.wikipedia.org/wiki/Kreatin

[Biosynthese; Chemische Stabilität; Physiologische Bedeutung;

·       „Kreatin ist für die normale Entwicklung des Organismus, insbesondere des Gehirns während der Embryonalentwicklung und der frühkindlichen Phase, sowie für die normale physiologische Funktion der Muskeln und anderer Körperorgane notwendig.“]

↓ Serine -> Glycine

* Glycine / Glycin

https://en.wikipedia.org/wiki/Glycine

·       „Glycine is not essential to the human diet, as it is biosynthesized in the body from the amino acid serine*,

·       …Glycine is extremely sensitive to antibiotics which target folate, …

·       The principal function of glycine is it acts as a precursor to proteins. …

·       Glycine is an inhibitory neurotransmitter in the central nervous system, especially in the spinal cord, brainstem, and retina. …“

·       [Presence in foods]

https://de.wikipedia.org/wiki/Glycin

·       „…ist die kleinste und einfachste 'α-Aminosäure … und ist als einzige proteinogene (oder eiweißbildende) Aminosäure achiral und damit nicht optisch aktiv. …

·       Glycin ist nicht essentiell, kann also vom menschlichen Organismus selbst synthetisiert werden und ist wichtiger Bestandteil nahezu aller Proteine und ein wichtiger Knotenpunkt im Stoffwechsel. …

·       Im Körper wird das meiste Glycin mit der Nahrung aufgenommen, es kann aber auch aus Serin hergestellt werden. …

·       [Funktionen: Stoffwechsel, Proteinbestandteil, Nervensystem]

↓ Methionine -> SAM (* S-Adenosyl-Methionine; s.u.)

* Methionine / Methionin 

https://en.wikipedia.org/wiki/Methionine

·       „Methionine is an essential amino acid in humans. As the precursor of other amino acids such as cysteine and taurine, versatile compounds such as SAM-e, and the important antioxidant glutathione, methionine plays a critical role in the metabolism and health of many species, including humans. …

·       Methionine is also an important part of angiogenesis, the growth of new blood vessels. …

·       Overconsumption of methionine, the methyl group donor in DNA methylation, is related to cancer growth in a number of studies. …

·       Together with cysteine, methionine is one of two sulfur-containing proteinogenic amino acids.

·       Excluding the few exceptions where methionine may act as a redox sensor, methionine residues do not have a catalytic role. This is in contrast to cysteine residues, where the thiol group has a catalytic role in many proteins. … [10,11]

·       [Derivatives: SAM; Biosynthesis; Other biochemical pathways; Metabolic diseases; Human nutrition; Restriction; Health]

https://de.wikipedia.org/wiki/Methionin

·       „…Methionin kommt in den Proteinen aller Lebewesen vor. Da der menschliche Organismus diese Aminosäure nicht selbst herstellen kann, ist er auf die Zufuhr mit der Nahrung angewiesen. …

·       Methionin ist im Stoffwechsel ein Lieferant von Methylgruppen (–CH3) z. B. für die Biosynthese von Cholin, Kreatin, Adrenalin, Carnitin, Nukleinsäuren, Histidin, Taurin und Glutathion (Transmethylierung).

·       Die stoffwechselaktive Form von Methionin ist S-Adenosylmethionin. …

·       Im Organismus dient Methionin unter anderem zur Herstellung der nichtessentiellen, ebenfalls schwefelhaltigen proteinogenen Aminosäure Cystein. …

·       Nicht für die Proteinbiosynthese benötigtes Methionin kann durch Verknüpfung mit ATP zu S-Adenosylmethionin (SAM) umgesetzt werden, einem wichtigen Methylgruppen-Donor in den meisten Organismen. …

·       SAM und damit auch Methionin ist weiterhin Ausgangsmaterial für die Synthese der Polyamine, aus dem dabei entstehenden Nebenprodukt Methylthioadenosin kann Methionin zurückgewonnen werden – der sogenannte Methionin-Salvage-Stoffwechselweg. …“

·       [Abbau überschüssigen Methionins; Stoffwechselerkrankungen; Medizinische Verwendung; Anwendung in der Tierernährung]

↓ Serine -> Glycine …

* Serine / Serin

https://en.wikipedia.org/wiki/Serine

·       „…is an α-amino acid that is used in the biosynthesis of proteins. … It is not essential to the human diet, since it is synthesized in the body from other metabolites, including glycine. …

·       [Biosynthesis; Biological function; Clinical significance: Neurological symptoms (congenital microcephaly, severe psychomotor retardation, intractable seizures), spastic tetraplegia, thin corpus callosum, progressive microcephaly;

·       Research for therapeutic use: ALS, Schizophrenia, Diabetes, potential biomarker for early Alzheimer's disease, potential treatment for sensorineural hearing disorders (hearing loss, tinnitus)]

https://de.wikipedia.org/wiki/Serin

·       „…ist in der L-Konfiguration [(S)-Konfiguration] eine proteinogene, nicht-essentielle α-Aminosäure. …

·       [Vorkommen: z.B. Kollagene; -> Serinproteasen: Verdauungsenzyme (Trypsine, Chymotripsine), Thrombin, Plasmin, Acetylcholinesterase; -> Phosphatidylserine;

·       -> D-Serin: Signalstoff von Nervenzellen, „wirkt neuromodulatorisch als Ligand am NMDA-Rezeptor durch Bindung an Stelle von Glycin, stärker als dieses.“

Biosynthese und Abbau:

·       „Durch Oxidation und folgende Transaminierung ausgehend von 3-Phosphoglycerat wird Serin synthetisiert. Im Körper wird Serin zu Glycin abgebaut, es kann jedoch auch in einer PALP-abhängigen, eliminierenden Desaminierung durch die Serin-Dehydratase zu Pyruvat umgewandelt werden.“]

↓ Phosphoglycerat (auch: D-3-Phoshoglycerinsäure)

https://de.wikipedia.org/wiki/3-Phosphoglycerins%C3%A4ure

·       „…D-3-Phosphoglycerinsäure (auch D-3-Phosphoglycerat) ist ein Intermediat der Gluconeogenese und der Glycolyse sowie Endpunkt eines ihrer Nebenwege, des Rapoport-Luebering-Zyklus. …

·       Außerdem stellt D-3-Phosphoglycerinsäure eine wichtige Vorstufe zur Biosynthese der Aminosäuren L-Serin, L-Cystein und Glycin dar. …“

https://en.wikipedia.org/wiki/3-Phosphoglyceric_acid

·       „…This glycerate is a biochemically significant metabolic intermediate in both glycolysis and the Calvin-Benson cycle. …

·       Glycerate 3-phosphate (formed from 3-phosphoglycerate) is also a precursor for serine, which, in turn, can create cysteine and glycine through the homocysteine cycle. …“

* * *

[ Serin lt. Pschyrembel (1994, 2023) …

Proteinogene und glukoplastische Aminosäure; wird u.a. zur Biosynthese von Sphingosin*,  Colamin*, Cholin* und der Kephaline* benötigt.; wird zu Pyruvat* abgebaut oder Glycin umgebaut; der Rezeptor ist an Vorgängen zur Regulation der Hirnentwicklung, der neuronalen Plastizität und des Lernens beteiligt.

* Sphingosin = wird pyridoxalphosphatabhängig aus aktivierter Palmitinsäure (Palmityl-CoA) und Serin biosynthetisiert; ist Bestandteil der Sphingolipide

* Colamin = biogenes Amin; entsteht durch Decarboxylierung von Serin; Zwischeprodukt der Biosynthese von Cholin und Kephalinen

* Cholin = s. Zum Nachdenken - Cholin/Methionin/Glycin/Threonin

* Kephaline = Membranlipide; Vorkommen: besonders häufig im Myelin

↓ Pyruvat

S.o.: Im Körper wird Serin zu Glycin abgebaut, es kann jedoch auch in einer PALP-abhängigen, eliminierenden Desaminierung durch die Serin-Dehydratase zu Pyruvat umgewandelt werden:

https://de.wikipedia.org/wiki/Brenztraubens%C3%A4ure [Brenztraubensäure]

·       „…Das Anion der Brenztraubensäure, Pyruvat, stellt ein wichtiges Zwischenprodukt im aeroben und anaeroben Stoffwechsel dar. …“

https://en.wikipedia.org/wiki/Pyruvic_acid

„…Pyruvate is a key intersection in the network of metabolic pathways. Pyruvate can be converted

·       into carbohydrates via gluconeogenesis,

·       to fatty acids or energy through acetyl-CoA,

·       to the amino acid alanine, and to ethanol.

·       Therefore, it unites several key metabolic processes. …“

↓

Acetyl-CoA = aktivierte Form der Essigsäure (Pschyrembel)

s. https://de.wikipedia.org/wiki/Acetyl-Coenzym_A

·       „…Bei den meisten Säugetieren, einschließlich dem Menschen ist Acetyl-CoA das wichtigste Zwischenprodukt im Zellstoffwechsel der drei Hauptnährstoffe Kohlenhydrate, Lipide und Aminosäuren. …“

s. EXKURS bei Astrozyten: Cholesterin, Acetyl-CoA, Citratzyklus, Acetessigsäure, Ketonkörper, Ketogene Diät)

Alanine = s. https://de.wikipedia.org/wiki/Alanin

Ethanol = s. https://de.wikipedia.org/wiki/Ethanol

-> Ethanol -> Ethanal -> Essigsäure:  s. https://de.wikipedia.org/wiki/Essigs%C3%A4ure

[Organische Essigsäureverbindungen: Acetyl-CoA, Acetylcholin; Verwendung: Ernährung]

S. die entsprechenden Begriffe auch in der englischen Wikipedia

Und siehe dazu auch:

Essen & Co. – Citratzyklus, Biosynthese von Sphingosin, Fettstoffwechsel, Kohlenhydrate

Fragen, Fragen, Fragen – Galaktose/Fruktose/Glutathion/GABA

Glossar – GABA, Gärung

Zum Nachdenken – ATP (Glukoneogenese, Glykolyse etc.), EDRF, Hyperammonämie

Agmatin / Agmatine – Infos bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Agmatin

·       „…Agmatin wird als möglicher Neurotransmitter diskutiert, der im Gehirn synthetisiert und in den synaptischen Vesikeln gespeichert wird. …“

https://en.wikipedia.org/wiki/Agmatine

·       „…It is a chemical substance which is naturally created from the amino acid arginine. Agmatine has been shown to exert modulatory action at multiple molecular targets, notably: neurotransmitter systems, ion channels, nitric oxide (NO) synthesis and polyamine metabolism and this provides bases for further research into potential applications. … [Research: …]“

Polyamine

Dazu gehören: Spermidin, Spermin und ihr ‚Vorläufer‘ Putrescin

Infos bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Polyamine

·       „…Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt bei der Polyaminsynthese wird durch die Ornithindecarboxylase und die Adenosylmethionindecarboxylase vollführt. Bei Krebserkrankungen ist die Ausscheidungsrate von Polyaminen deutlich erhöht. …“

Und WICHTIG zu wissen:

·       „…Zu einem gewissen Grad können Polyamine K+ und Mg2+-Ionen ersetzen. Polyamine könnten eine essentielle Rolle in Nukleinsäure-, Proteinsynthese und Zellentwicklung spielen. Darüber hinaus können sie einige Enzyme aktivieren wie die Serin/Threonin-Proteinkinase CK2. …“

Siehe dazu auch:

Mineralstoffe - Kalium, Magnesium

In der englischen Wikipedia:

https://en.wikipedia.org/wiki/Polyamine

„…Polyamine metabolism is regulated by the activity of the enzyme ornithine decarboxylase (ODC). Polyamines are found in high concentrations in the mammalian brain. …

Metabolic pathways:

·       Agmatine biosynthesis by arginine decarboxylation is well-positioned to compete with the principal arginine-dependent pathways, namely: nitrogen metabolism (urea cycle), and polyamine and nitric oxide (NO) synthesis (see illustration 'Agmatine Metabolic Pathways').

·       Agmatine degradation occurs mainly by hydrolysis, catalyzed by agmatinase into urea and putrescine, the diamine precursor of polyamine biosynthesis. An alternative pathway, mainly in peripheral tissues, is by diamine oxidase-catalyzed oxidation into agmatine-aldehyde, which is in turn converted by aldehyde dehydrogenase into guanidinobutyrate and secreted by the kidneys. …“

·       [Agmatine is a precursor for polyamine synthesis, competitive inhibitor of polyamine transport, inducer of spermidine/spermine acetyltransferase (SSAT), and inducer of antizyme. …]

- Mehr zu Arginin, Agmatin und Polyaminen unten in den PubMed-Beiträgen. -

Überblick:

Synthesewege  

Arginin -> Agmatin

·       Aus Arginin entsteht durch Decarboxylierung Agmatin

·       Cofaktor bei Decarboxylierung von Aminosäuren ist Pyridoxalphosphat (PALP*, Vitamin B6)

·       Dazu Anmerkung aus 9851555 (s.u.): „ADC (arginin decarboxylase) does not require PALP as cofactor for maximal acitvity …“

Agmatin -> Harnstoff und Putrescin

·       Das Enzym Agmatinase katalysiert in den Mitochondrien die Hydrolyse* von Agmatin in Harnstoff und Putrescin, und aus

·       Putrescin -> Spermidin und Spermin; s.o.: Polyamine

Arginin -> Ornithin und Harnstoff

·       Im Harnstoffzyklus wird Arginin zu Ornithin und Harnstoff hydrolysiert*, und  

·       Ornithin -> Putrescin -> Spermidin und Spermin

ALSO: Zwei Biosynthese-Wege für Putrescin

1. Arginin als Ausgangssubstanz für Putrescin

·       Arginin + Arginindecarboxylase (+ PALP*) -> Agmatin = potentieller Neurotransmitter

·       Agmatin + Enzym Agmatinase in den Mitochondrien -> Harnstoff und Putrescin

·       Putrescin = Ausgangssubstanz für -> Spermidin, Spermin

2. Arginin bzw. Ornithin als Ausgangssubstanz für Putrescin

·       Arginin -> im Harnstoffzyklus Hydrolyse* (Enzym: Arginase) zu -> Ornithin und Harnstoff

·       Ornithin + Ornithindecarboxylase + PALP* -> Putrescin

·       Putrescin = Ausgangssubstanz für -> Spermidin, Spermin

↓

Biosynthese der Polyamine Spermidin und Spermin aus Putrescin:

·       Putrescin + Enzyme Spermidinsynthase + Sperminsynthase

·       -> Spermidin + Spermin

·       Cofaktor: Decarboxyliertes Adenosylmethionin*

* Adenosylmethionin: entsteht durch die Adenosylmethionin-decarboxylase aus Adenosylmethionin (SAM*)

↓

[ Dazu Anmerkung aus:

[2022] Unique Chemistry, Intake, and Metabolism of Polyamines in the Central Nervous System (CNS) and Its Body (s.u.)

Figure 2: „…In addition, ornithine may be obtained from arginine and glycine via arginine-glycine-amidinotransferase. Glutamate and proline provide additional sources. The additional carbon chains of spermidine and spermine are derived from methionine.“ ]

- Mehr zu Putrescin, Spermidin und Spermin unten in den PubMed-Beiträgen. -

* PALP = Pyridoxalphosphat – Infos bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Pyridoxalphosphat

„Pyridoxalphosphat ist die metabolisch aktive Form der Vitamin-B6-Gruppe.“

https://en.wikipedia.org/wiki/Pyridoxal_phosphate

[Role as coenzyme:

·       „…It is also active in the condensation reaction in heme synthesis. PLP plays a role in the conversion of levodopa into dopamine, facilitates the conversion of the excitatory neurotransmitter glutamate to the inhibitory neurotransmitter GABA, and allows SAM to be decarboxylated to form propylamine, which is a precursor to polyamines.“

Role in human body:

·       Serotonin, Histamine, GABA („therefore vitamin B6 deficiency may cause epileptic seizures in children.“), Ornithine, Transamination; …;

·       Biosynthesis; Inhibitors of PLP enzymes]

Und WICHTIG zu wissen:

·       Cofaktor bei Decarboxylierung von Aminosäuren ist Pyridoxalphosphat (PALP, Vitamin B6)

·       Dazu Anmerkung aus 9851555 (s.u.): „ADC (arginine decarboxylase) does not require PALP as cofactor for maximal acitvity …“

* Hydrolyse

-> ist die Spaltung chemischer Verbindungen unter Wasseraufnahme, katalysiert durch Hydrolasen = dritte Hauptklasse der Enzyme

* Enzym / Enzyme - Infos bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Enzym

·       „…Die katalysierte Reaktion kann zwar prinzipiell auch ohne das jeweilige Enzym ablaufen, doch sehr viel langsamer. Die meisten Enzyme sind Proteine; …“

https://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme

·       „…Almost all metabolic processes in the cell need enzyme catalysis in order to occur at rates fast enough to sustain life. Metabolic pathways depend upon enzymes to catalyze individual steps. … In some enzymes, no amino acids are directly involved in catalysis; instead, the enzyme contains sites to bind and orient catalytic cofactors. …

·       For example, the human body turns over its own weight in ATP each day. …“

* SAM

https://de.wikipedia.org/wiki/S-Adenosylmethionin

[Biosynthese:

„SAM wird in den Zellen [s. Cytosol] aus Methionin und ATP durch das Enzym Methionin-Adenosyl-Transferase in Anwesenheit von zweiwertigen Kationen wie Mg2+, Co2+ oder Mn2+ synthetisiert. …“;

Medizinische Anwendungen]

https://en.wikipedia.org/wiki/S-Adenosyl_methionine

·       „…most SAM is produced and consumed in the liver. … It is made from adenosine triphosphate (ATP) and methionine by methionine adenosyltransferase.…

·       Another major role of SAM is in polyamine biosynthesis. …

·       SAM is required for cellular growth and repair. It is also involved in the biosynthesis of several hormones and neurotransmitters that affect mood, such as epinephrine. …“

Siehe dazu auch:

Mineralstoffe – Magnesium

Spurenelemente – Kobalt, Mangan

Glossar – ATP

-> Cytosol

https://de.wikipedia.org/wiki/Cytosol

https://en.wikipedia.org/wiki/Cytosol

[Typical ion concentrations in mammalian cytosol and plasma:

Potassium, Sodium, Chloride, Bicarbonate, Amino acids in proteins, Magnesium, Calcium]

Intracellular compartment

https://en.wikipedia.org/wiki/Fluid_compartments#Intracellular_compartment

·       „The intracellular fluid (ICF) is all fluids contained inside the cells, which consists of cytosol and fluid in the cell nucleus. The cytosol is the matrix in which cellular organelles are suspended. …“

Zu Propylamine - aus SAM, oben:

·       „SAM wird in den Zellen aus Methionin und ATP durch das Enzym Methionin-Adenosyl-Transferase in Anwesenheit von zweiwertigen Kationen wie Mg2+, Co2+ oder Mn2+ synthetisiert.“

·       „PALP allows SAM to be decarboxylated to form propylamine, which is a precursor to polyamines.“

https://de.wikipedia.org/wiki/Propylamin

https://en.wikipedia.org/wiki/Propylamine

[[ Suchergebnisse zu Propylamin bei PubMed: 28.306;

dazu gehören: Atomoxetine und Fluoxetine … ]]

Infos bei Wikipedia:

-> https://de.wikipedia.org/wiki/Atomoxetin - Andere Namen:

(R)-(−)-N-Methyl-3-phenyl-3-(o-tolyloxy)propylamin

-> https://de.wikipedia.org/wiki/Fluoxetin – Andere Namen:

(RS)-N-Methyl-3-phenyl-3-(4-trifluormethylphenoxy)propylamin ]

--

Siehe dazu auch:

Blogbuchgedanken – Aminosäuresequenzen (-> Harnstoffzyklus)

Glossar – Zellorganellen

Zum Nachdenken – Cholin/Methionin/Glycin/Threonin

Harnstoff

-> wichtigstes Endprodukt des Proteinstoffwechsels

-> Hauptausscheidungsform von Stickstoff

-> wird im Harnstoffzyklus in der Leber gebildet und über die Nieren ausgeschieden

↓

Harnstoffzyklus (auch: Ornithinzyklus) = „Stoffwechselkreislauf zur Entgiftung stickstoffhaltiger Abbauprodukte, v.a. Ammoniak [NH₃]. Das beim Abbau von Aminosäuren entstehende NH₃ wird in Mitochondrien [s.u.] und Zytosol der Leberzellen [Hepatozyten; s.u.] mit Hydrogencarbonat und der α-Aminogruppe der L-Asparaginsäure zu Harnstoff umgesetzt und in dieser Form über die Niere ausgeschieden.“ [Pschyrembel 2023]

Infos bei Wikipedia:

Hydrogencarbonat, syn.: Bicarbonate - WICHTIG:

·       „…Bei Bicarbonatmangel, d.h. nicht-respiratorischer Azidose, erfolgt eine Umstellung vom Harnstoffzyklus auf den Glutamatzyklus zur Ammoniakentgiftung.“ –

·       Der Glutamatzyklus (glutamate cycle) ist ein „biochemischer Zyklus zur Entgiftung von Ammoniak in perivenösen Zellen der Leber unter Umsetzung von Glutaminsäure zu Glutamin. Ammoniak wird vorwiegend in der Periportalzone durch den Harnstoffzyklus eliminiert. …“ [Pschyrembel 2023]

↓

Glutamate–glutamine cycle

https://en.wikipedia.org/wiki/Glutamate%E2%80%93glutamine_cycle

„…The glutamate/GABA–glutamine cycle is a metabolic pathway that describes the release of either glutamate or GABA from neurons which is then taken up into astrocytes (non-neuronal glial cells). In return, astrocytes release glutamine to be taken up into neurons for use as a precursor to the synthesis of either glutamate or GABA. …“

[Ammonia homeostasis; Disorders and conditions: Epilepsy, Alzheimer’s, Hepatic encephalopathy, Autism Spectrum]

Siehe dazu auch:

Blogbuchgedanken – Glutamin und Glutaminsäure, [Planum temporale] etc.  

Zum Nachdenken - Hyperammonämie

--

Harnstoff / Harnstoffzyklus

https://de.wikipedia.org/wiki/Harnstoff

https://de.wikipedia.org/wiki/Harnstoffzyklus

[Reaktionen des Harnstoffzyklus: Kaskade im Mitochondrium, Kaskade im Cytosol, Aspartatzyklus; Medizinische Bedeutung]

Urea / Urea cycle

https://en.wikipedia.org/wiki/Urea

https://en.wikipedia.org/wiki/Urea_cycle

„…Reactions of the urea cycle:

·       Step 1 = NH3 + HCO⁻₃ + 2ATP -> carbamoyl phosphate + 2ADP + Pi -> catalyzed by: CPS1 (Carbamoyl phosphate synthetase I*) -> location: mitochondria …

·       Step 5 = arginine + H2O -> ornithine + urea -> catalyzed by: ARG1 (Arginase*), manganese (Mangan) -> location: cytosol“

* Carbamoyl phosphate synthetase I (CPS1 or CPSI)

https://en.wikipedia.org/wiki/Carbamoyl_phosphate_synthetase_I

„…transfers an ammonia molecule to a molecule of bicarbonate that has been phosphorylated by a molecule of ATP. …“

In der deutschen Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Carbamoylphosphat-Synthetase_I

„…Beim Menschen ist CPS1 hauptsächlich in der Leber und im Dünndarm aktiv. …“

* Arginase

https://de.wikipedia.org/wiki/Arginase_1

https://en.wikipedia.org/wiki/Arginase

„…is a manganese-containing enzyme. … It is the final enzyme of the urea cycle. It is ubiquitous to all domains of life. … Arginase belongs to the ureohydrolase family of enzymes. …“

↓

https://en.wikipedia.org/wiki/Ureohydrolase

Siehe dazu auch:

Blogbuchgedanken – Aminosäuresequenzen (-> Harnstoffzyklus)

Glossar – ATP, Leber, Zellorganellen (Mitochondrien, Zytosol)

Mitochondrien

-> gehören zu den Zellorganellen

-> sind Ort der oxidativen Phosphorylierung 

-> ihre spezialisierten inneren Membranen sind an der ATP-Bildung beteiligt

Infos bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Mitochondrium

·       „…Mitochondrien regenerieren über die Atmungskette das energiereiche Molekül Adenosintriphosphat (ATP). Neben dieser oxidativen Phosphorylierung erfüllen sie weitere essentielle Aufgaben für die Zelle, …

·       Mitochondrien werden über das Plasma der Eizelle in der Regel nur von der Mutter vererbt, was Anlass zur Erforschung mütterlicher Verwandtschaftslinien (Matrilinien) war. … Mittlerweile hat sich herausgestellt, dass auch durch das Spermium einige männliche Mitochondrien in das Plasma der befruchteten Eizelle (Zygote) importiert werden. …“

·       [Funktion, Vermehrung]

In der englischen Wikipedia:

https://en.wikipedia.org/wiki/Mitochondrion

„…Mitochondria have been implicated in several human disorders and conditions, such as mitochondrial diseases, cardiac dysfunction, heart failure and autism. …“

[Structure, Function, Dysfunction and disease]

Siehe dazu:

Glossar – ATP, Redoxsystem, Zellorganellen

Auch WICHTIG zu wissen:

Neurotransmitter

https://de.wikipedia.org/wiki/Neurotransmitter

[Einteilung]

https://en.wikipedia.org/wiki/Neurotransmitter

„Neurotransmitters are essential to the function of complex neural systems. The exact number of unique neurotransmitters in humans is unknown, but more than 100 have been identified. …“

[Mechanism and cycle; Types; Neurotransmitter imbalance: „Generally, there are no scientifically established ‚norms‘ for appropriate levels or ‚balances‘ of different neurotransmitters. It is in most cases pragmatically impossible to even measure levels of neurotransmitters in a brain or body at any distinct moments in time.“]

--

Pfortader

https://de.wikipedia.org/wiki/Pfortader

„Bei Säugetieren gibt es zwei, bei Vögeln und Reptilien drei Pfortadern:

- Leberpfortader (Vena portae hepatis), meist nur als Pfortader (Vena portae) bezeichnet

- Hypophysenpfortadern (Venae portales hypophysiales)

- Nierenpfortader (Vena portalis renalis): nur bei Vögeln, Reptilien und Amphibien

Allen Pfortadern ist dabei gemein, dass sie aus einem Kapillargebiet in das Blut abgegebene Stoffe in hoher Konzentration an die Kapillare eines Zielorgans weiterleiten. … Aufgabe der Pfortader ist es, der Leber direkt die im Darm erschlossenen Nährstoffe und auch mögliche Giftstoffe zuzuführen. Letztere werden zu einem Großteil in der Leber metabolisiert, bevor sie in den weiteren Blutkreislauf gelangen. …“

Portal vein

https://en.wikipedia.org/wiki/Portal_vein

„…the portal vein accomplishes two tasks: it supplies the liver with metabolic substrates and it ensures that substances ingested are first processed by the liver before reaching the systemic circulation. This accomplishes two things. First, possible toxins that may be ingested can be detoxified by the hepatocytes before they are released into the systemic circulation. Second, the liver is the first organ to absorb nutrients just taken in by the intestines. After draining into the liver sinusoids, blood from the liver is drained by the hepatic vein. …“

--

Hepatozyt

https://de.wikipedia.org/wiki/Hepatozyt

„…Sie entstammen dem Entoderm der Darmanlage. Die Hepatozyten sind metabolisch stark aktiv und enthalten zahlreiche Zellorganellen: …“

Hepatocyte

https://en.wikipedia.org/wiki/Hepatocyte

„…Hepatocytes display an eosinophilic cytoplasm, reflecting numerous mitochondria, and basophilic stippling due to large amounts of smooth endoplasmic reticulum and free ribosomes. …One of the detoxifying functions of hepatocytes is to modify ammonia into urea for excretion. …“

Und (-> s. PubMed-Beitrag 18832451 – aus dem Fulltext):

·       „hepatocytes themselves are also capable of synthesizing agmatine.“ /

·       auch Hepatozyten selbst sind in der Lage, Agmatin zu synthetisieren.

--

Und noch einmal: Harnstoffzyklus / Urea cycle (s.a.o.):

https://de.wikipedia.org/wiki/Harnstoffzyklus

„Die Harnstoffbildung findet in den Leberzellen (Hepatozyten) und zu einem kleineren Teil in der Niere statt. Der Zyklus ist teilweise im Mitochondrium, teilweise im Cytosol lokalisiert, weshalb Transportproteine notwendig sind. …“

In der englischen Wikipedia:

https://en.wikipedia.org/wiki/Urea_cycle

„The urea cycle (also known as the ornithine cycle) is a cycle of biochemical reactions that produces urea (NH2)2CO from ammonia (NH3). … Urea produced by the liver is then released into the bloodstream, where it travels to the kidneys and is ultimately excreted in urine. …To enter the cycle, ammonia is converted to carbamoyl phosphate. The urea cycle consists of four enzymatic reactions: one mitochondrial and three cytosolic. This uses 6 enzymes. …“

[Reactions: Steps oft he urea cycle etc.; Link with the citric acid cycle; Urea cycle disorders: „Most urea cycle disorders are associated with hyperammonemia, however argininemia and some forms of argininosuccinic aciduria do not present with elevated ammonia.“]