Harnstoffproduktion und -ausscheidung: Der Harnstoffzyklus der Leber und die Nierenfiltration

Harnstoff ist der primäre stickstoffhaltige Abfall des Proteinstoffwechsels bei Säugetieren. Er wird in der Leber über den Harnstoffzyklus (Ornithinzyklus) synthetisiert und von den Nieren ausgeschieden.

Schritte des Harnstoffzyklus (Hepatozyten-Mitochondrien und Zytosol)

1. Carbamoylphosphatsynthese: NH₄⁺ + HCO₃⁻ + 2 ATP → Carbamoylphosphat (CPS I, mitochondrial).
2. Citrullinbildung: Carbamoylphosphat + Ornithin → Citrullin (OTC, mitochondrial).
3. Citrullintransport ins Zytosol.
4. Argininosuccinatsynthese: Citrullin + Asparagin + ATP → Argininosuccinat (ASS, zytosolisch).
5. Argininspaltung: Argininosuccinat → Arginin + Fumarat (ASL, zytosolisch).
6. Harnstoffproduktion: Arginin + H₂O → Harnstoff + Ornithin (Arginase, zytosolisch). Ornithin tritt erneut in Mitochondrien ein.

Transport und Ausscheidung

Harnstoff diffundiert in das Pfortenblut → Lebervene → systemische Zirkulation → renale Glomerularfiltration. ~25 g/Tag im Urin ausgeschieden (variiert mit Proteinaufnahme). Transitzeit Leber-zu-Niere ~30 Minuten.

Klinischer Hinweis: Blut-Harnstoff-Stickstoff (BUN) reflektiert Nierenfunktion, Hydration und Proteinabbaugeschwindigkeit.