Home   >  Aminozuren en proteïnes  >  De onmisbare werking van...
13-10-2015

De onmisbare werking van Citrulline voor de ureumcyclus

ureumcyclus Citrulline is een niet-essentieel aminozuur. Dat wil zeggen dat ons lichaam het aminozuur zelf kan maken met behulp van de aanwezige aminozuren in ons lichaam. Samen met ornithine en arginine speelt citrulline een belangrijke rol bij de zogenaamde ureumcylus. Hierbij wordt het overschot aan ammoniak afgevoerd uit ons lichaam.

Het metabolisme van citrulline kan worden opgedeeld in twee gebieden: de vrije citrulline en de citrulline-eiwitcombinaties. Bij het metabolisme van vrije citrulline spelen drie enzymen een sleutelrol: NO synthetase (Nos), ornithine carbamoyltransferase (OCT), dat citrulline aanmaakt en arginosuccinaat synthetase (ASS), dat de citrulline omzet in arginosuccinaat.
We kunnen deze drie stappen in het metabolisme van citrulline herkennen aan de aanwezigheid van de drie enzymen in de weefsels. Eerst wordt citrulline plaatselijk aangemaakt door OCT in de lever, waarna het door ASS wordt omgezet bij de aanmaak van ureum. Daarna wordt in de meeste weefsels waarin NO wordt aangemaakt, de citrulline gerecycled tot arginine middels ASS. Hierdoor is er meer arginine beschikbaar voor de aanmaak van NO. Ten slotte wordt citrulline aangemaakt in de darmen uit glutamine (met behulp van OCT). Het wordt afgegeven aan het bloed en opnieuw omgezet in arginine in de nieren (door ASS). Bij deze laatste stap vormt de circulerende citrulline als het ware een gemaskeerde vorm van arginine. Zo wordt voorkomen dat het in de lever wordt opgevangen. Deze verschillende stappen zijn elk gerelateerd aan verschillende ziektebeelden. Het interessante is nu, dat citrulline een rol kan spelen bij de behandeling of genezing van een aantal van deze ziektebeelden. Citrulline werd lange tijd toegediend om bepaalde erfelijke aandoeningen te behandelen van de ureumcyclus. Onlangs is in onderzoeken aangetoond dat het ook gebruikt kan worden voor de beheersing van de aanmaak van stikstofmonoxide1.

Afvoer van het overschot aan ammoniak

De lucht bestaat voor maar liefst 78% uit het element stikstof. We kennen het in de minerale vorm of in de vorm van gas. De inlijving door andere biologische moleculen vindt plaats door een biologische of niet-biologische fixatie. Ongeacht de oorspronkelijke vorm wordt stikstof uiteindelijk omgezet in ammoniak of in ammoniumion, dat vervolgens wordt omgezet naar amine- of amide-achtige stoffen.
Ammoniak, dat ontstaat na de biologische fixatie van atmosferische stikstof, de nitraatreductie of de absorptie van het ammoniumion, is toxisch voor het lichaam. Het katabolisme van een groot aantal stikstofsamenstellingen leidt tot de aanmaak van ammoniak, een stof die bij een bepaalde concentratie giftig wordt voor ons lichaam.

De aminozuren, die afkomstig zijn van de eiwithydrolyse, produceren de grootste hoeveelheid ammoniak door de gecombineerde activiteit van amino-transferases (die de aminegroep van een aminozuur overzetten naar alfa-ketoglutamaat voor de aanmaak van glutamaat) en van glutamaat dehydrogenase.
Glutamine is een niet-toxische transportvorm van ammoniak. Het wordt gevormd in de spieren, de lever en in het zenuwstelsel. Het wordt vervolgens uitgescheiden in het bloed. De concentratie van glutamine is hoger dan die van andere aminozuren. In de nieren en de darmen is de circulerende glutamine onderhevig aan de werking van glutaminase, een enzym dat de stof hydrolyseert tot glutamaat en ammoniak.

Ook de afbraak van purines, pyrimidines, catecholamines en andere amines is een bron van ammoniakvorming. Het transport van ammoniak vindt bij voorkeur op een van deze twee manieren plaats:
    - als glutamine dat ontstaat door de fixatie van ammoniak op glutamaat met consumptie van energie;
    - als ureum dat uitsluitend in de lever wordt aangemaakt, het orgaan dat bijdraagt aan de afvoer van ammoniak.

De ureumcyclus

De reactieketen die leidt tot de eliminatie van het overschot aan ammoniak of het ammoniumion bestaat uit een fase in de mitochondriën en een cytosole fase. Het is een proces dat uitsluitend voorkomt in de lever.

- Fase in de mitochondriën
In de mitochondriën gebruikt carbamoyl fosfaat synthetase CO2, NH3 en 2 ATP om carbamoylfosfaat te vormen. Aan dit laatste wordt ornithine toegevoegd. Onder invloed van carbamoyltransferase (transcarbamylase) wordt het radicaal carbamoyl overgebracht op ornithine, waardoor citrulline wordt gevormd.

- De cytosole fase
De gevormde citrulline wordt vervoerd in het cytosol. Onder invloed van arginosuccinaat synthetase condenseert aspartaat tot arginosuccinaat. Dit wordt gekatalyseerd door een arginosuccinaat lyase, waardoor de stof wordt opgesplitst in L-arginine en fumaraat. Deze reactie doet zich ook voor bij de vorming van arginine.
Het fumaraat wordt getransporteerd in de mitochondriën en opgenomen in de Krebs-cyclus. Daar wordt fumaraat weer geoxideerd tot oxaalacetaat. Deze stof wordt middels transaminatie omgezet in aspartaat. Zo ontstaat er een verbinding tussen de cyclus van Krebs en de ureumcyclus.
Met de hydrolyse van arginine en de vorming van ureum en ornithine eindigt deze cyclus. Het ureum wordt uitgescheiden en afgevoerd via de urine, en de ornithine wordt in de mitochondriën getransporteerd en hergebruikt om de cyclus opnieuw te starten.
Wanneer de hoeveelheid ammoniak in het bloed toeneemt (ammoniumion), ontstaat er hyperammoniëmie. Door een teveel aan ammoniak kan er onherstelbare schade ontstaan in de hersenen. Het kan zelfs leiden tot een coma, of tot de dood. Het zorgt voor een excessieve verhoging van glutamaat en glutamine. Deze hyperammoniëmie kan het gevolg van een erfelijke of verworven tekort aan enzymen die betrokken zijn bij de Krebs-cyclus.
Wanneer de lever slecht functioneert, bijvoorbeeld als gevolg van alcoholisme, hepatitis, of verstopping van de galwegen, en de oorzaak wordt niet aangepakt, dan is dit van invloed op de ontgiftende werking van de lever, en uiteindelijk op de ureumcyclus. Dit heeft een verhoogde ammoniakconcentratie in het bloed tot gevolg.
Een supplementinname van L-citrulline en/of L-arginine maakt integraal deel uit van de behandeling van een verstoorde ureumcyclus.

Citrulline, de voorloper van arginine

Een supplementaanvulling van arginine lijkt dan ook een goede oplossing in situaties waarin dit aminozuur essentieel is, zoals na de verwijdering van een aanzienlijk stuk van de darm. Arginine wordt in hoge mate opgenomen en geabsorbeerd door de lever.
Citrulline wordt niet vastgehouden in de lever, maar komt zonder belemmeringen tot in de nieren. Daar wordt het omgezet in arginine.
Citrulline is dan ook een goede optie voor wie de arginine-aanmaak wil stimuleren en de voedingsstatus van het lichaam wil verbeteren.
Uit een onderzoek bij ratten blijkt, dat een voeding die verrijkt is met citrulline een doeltreffend middel kan zijn voor het verhogen van het argininegehalte. Het verbetert eveneens de stikstofbalans na een ingreep waarbij een aanzienlijk deel van de darm is weggenomen2.

Aanmaak van stikstofmonoxide

Stikstofmonoxide helpt bij het reguleren van de bloeddruk. Het wordt aangemaakt in het endotheel van de bloedvaten, namelijk in de laag van gladde cellen (epitheelcellen) die de binnenkant van de bloedvatwanden bedekt. Hier heeft het een vaatverwijdend effect, waardoor de bloeddruk dat en de doorbloeding toeneemt.
De voordelen van arginine liggen voornamelijk in het feit dat de stof in staat is stikstofmonoxide vrij te maken. L-arginine en L-citrulline werken op dit vlak samen als brandstof voor de aanmaak van stikstofmonoxide in de bloedvaten. L-arginine is de enige voorloper van stikstofmonoxide. Echter, L-arginine alleen kan niet zorgen voor een maximale stikstofaanmaak. Het dient daarvoor samen te werken met L-citrulline. De omzetting van L-arginine in stikstofmonoxide maakt als bijproduct L-citrulline vrij. Dit wordt vervolgens weer omgezet in L-arginine, dat op zijn beurt weer omgezet kan worden in stikstofmonoxide.

Vermindert de wildgroei van gladde spiercellen in de vaten

Bij atherosclerose spelen beschadigingen van het endotheel een belangrijke rol. Schade aan het endotheel leidt tot een wildgroei van de cellen in de gladde spieren van de bloedvaten. Onderzoek heeft reeds aangetoond dat L-citrulline bij konijnen kan zorgen voor een ontspannen aorta annulus. In een studie is het effect van L-citrulline bestudeerd op de wildgroei van de cellen van gladde spieren in de bloedvaten. De resultaten lijken aan te tonen dat L-citrulline de wildgroei van gladde spiercellen in de vaten vermindert3.
Een ander onderzoek bestudeerde de invloed van de inname van L-arginine, L-citrulline en antioxidanten (vitamines E en C) op de progressie van atherosclerose bij konijnen die gevoed werden met cholesterolrijke voeding. Bij konijnen kenmerkt atherosclerose die ontstaat door cholesterolrijke voeding zich door een verstoorde functie van de endotheelcellen in de bloedvaten, een verstoring van de aortaverwijding en de bloedstroom in de slagaders, de ontwikkeling van atheromatosebeschadigingen, een toename van het anion van superoxide in de thoracale aorta en de expressie van genen die gevoelig zijn voor oxidatie. De konijnen werden gedurende 12 weken behandeld met L-arginine, L-citrulline en/of antioxidanten. L-arginine en L-citrulline, alleen of samen met antioxidanten ingenomen, bewerkstelligden een verbetering in de vaatverwijding die gerelateerd was aan het endotheel en een toegenomen doorbloeding. Daarnaast zag men een duidelijke vermindering van de atheromateuze beschadigingen, een afname van de aanmaak van het anion superoxide en een verminderde expressie van genen die gevoelig zijn voor oxidatie. Deze effecten gingen gepaard met een toename van de NO-synthase-expressie in het endotheel van de aorta, van het NO2-gehalte en NO-gehalte in het plasma en van de cGMP-gehaltes. Deze observaties geven aan dat de inname van bepaalde stoffen die NO-aanmaak stimuleren, waaronder L-arginine en L-citrulline plus de antioxidanten, kan zorgen voor een opheffing van de oxidatiestress en de omkering van de progressie van atherosclerose4.

Moduleert de eiwitstofwisseling in de spieren

Onlangs heeft een groep Franse onderzoekers aangetoond dat citrulline bij de oudere, ondervoede rat de eiwitstofwisseling in de spieren moduleert.
30 oudere ratten (van 19 maanden oud) werden gedurende 12 weken onderworpen aan een zeer beperkt dieet (50% van de gebruikelijke voedselinname). Ze werden willekeurig verdeeld in drie groepen: 10 dieren werden opgeofferd, en 20 anderen werden bijgevoerd gedurende een week met ofwel een standaard voeding, ofwel een met citrulline verrijkte voeding. De normale voeding had geen effect op de eiwitaanmaak of de hoeveelheid eiwitten in de spieren. De voeding met citrulline echter leverde een verhoogde aanmaak van eiwitten op en een veel grotere hoeveelheid eiwitten in de spieren. De voeding die verrijkt was met citrulline zorgde namelijk voor een significante toename van de accretie van eiwitten in de spieren, hetgeen gerelateerd is aan een sterke toename van de eiwitsynthese. Voorlopige in vitro-onderzoeken suggereren dat citrulline de eiwitsynthese direct zou kunnen stimuleren. Tot op heden ging men ervan uit dat alleen leucine dit effect had5.



Referenties: 1. Curis E. et al., Almost all about citrulline in mammals, Amino Acids, 2005 Nov, 29(3): 177-205.
2. Osowska S. et al., Citrulline increases arginine pools and restores nitrogen balance after massive intestinal resection, Gut., 2004 Dec, 53(12): 1781-6.
3. Ruiz E. et al., L-citrulline, the by-product of nitric oxide synthesis, decreases vascular smooth muscle cell proliferation, Pharmacology, July 1999, vol. 290, issue 1: 310-313.
4. Hayashi T. et al., L-citrulline, and L-arginine supplementation retards the progression of high-cholesterol diet induced atherosclerosis in rabbits, PNAS, September 20, 2005, vol. 102, n° 38: 13681-13686.
5. Osowska S. et al., Citrulline modulates muscle protein metabolism in old malnourrished rats, Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2006 April, (epub ahead of print).
R
Voedingsstof bestellen die gerelateerd is aan dit artikel
L-Citrulline

Voorloper van arginine bij de ureumcyclus

www.supersmart.com
Volg ons
Kies de gewenste taal
nlfrendeesitpt

Gratis

Dank u voor uw bezoek. Voor u vertrekt:

MELD U AAN VOOR
Club SuperSmart
En profiteer
van exclusieve voordelen:
  • Gratis: wekelijkse al uwwetenschappelijke publicaties van "Nutranews"
  • Exclusieve aanbiedingen voor clubleden
> Doorgaan