Leber-Harnstoffsynthese: Der Harnstoffzyklus erklärt

Die Leber ist der einzige Ort der Harnstoffsynthese über den Harnstoffzyklus (Krebs-Henseleit-Zyklus), der giftiges Ammoniak (NH₃) aus dem Aminosäurenabbau in ausscheidungsfähiges Harnstoff umwandelt.

Schritte des Harnstoffzyklus (Hepatozyten)

1. Mitochondrien: NH₃ + HCO₃⁻ + 2ATP → Carbamoylphosphat (CPS I)
2. Mitochondrien: Carbamoylphosphat + Ornithin → Citrullin (OTC)
3. Zytosol: Citrullin + Asparaginat + ATP → Argininsuccinat (ASS)
4. Zytosol: Argininsuccinat → Arginin + Fumarat (ASL)
5. Mitochondrien: Arginin + H₂O → Harnstoff + Ornithin (Arginase). Ornithin wird recycelt.

Regulation

• N-Acetylglutamat (NAG) aktiviert CPS I allosterisch (↑ mit Proteinlast, Arginin).
• Substratverfügbarkeit (NH₃, Asparaginat).
• Hormonal: Glucagon ↑, Insulin ↓ Enzymexpression.

Klinische Relevanz

• Harnstoffzyklusstörungen (genetisch): Hyperammonämie, Enzephalopathie, neonatale Krise.
• Leberversagen: ↓ Harnstoffsynthese → ↑ Ammoniak → hepatische Enzephalopathie.
• BUN (Blut-Harnstoff-Stickstoff): Marker der Nierenfunktion + Proteinabbau + Leber-Synthesekapazität.

Harnstoff diffundiert ins Blut → Nieren → ausgeschieden im Urin (~20–30 g/Tag).