肝臓の炭酸脱水酵素と尿素合成利尿薬の効果

単離された灌流ラット肝臓では、尿素合成は迅速かつ可逆的に阻害されます。アセタゾラミド、メタゾラミド、エトキツゾラミドだけでなく、キシパミド、メフシド、クロルタリドン、クロロチアジドなどの利尿薬によっても、既知の炭酸脱水酵素阻害剤によって阻害されます。フロセミドには効果がありませんでした。孤立した灌流ラット肝臓を含む発見と同様に、アセタゾラミドは、正常および肝硬変のヒト肝臓スライスにおけるアンモニウムイオンからの尿素合成を阻害します。シパミドおよびアセタゾラミドによる尿素合成の阻害には、細胞シトルリン含有量の70％の減少と2-オキソグルタル酸塩およびクエン酸塩の組織レベルが伴い、シトルリン形成の前のステップでの尿素合成のブロックを示唆しています。一定の細胞外pH（7.4）では、シパミド、メフルシド、アセタゾラミドによる尿素合成の阻害は、HCO3-およびCO2の細胞外濃度を通常の値の2倍以上に増加させることにより克服されました。これは、これらの利尿薬による尿素合成の阻害は、尿素サイクル酵素の1つの非特異的阻害によるものではなく、ミトコンドリアの炭酸脱水酵素の阻害によるものであり、したがってミトコンドリアカルバモイルリン酸合成の障害HCO3-阻害によるものであることを示しています。ミトコンドリアの炭酸アンヒドラゼの活性は、ヒト肝臓でも尿素合成に必要であり、いくつかの利尿薬はミトコンドリア炭酸塩水の阻害により尿素合成を損なうと結論付けられています。これらのデータの病態生理学的意義は、肝臓病における利尿薬誘発性高アンモン血症およびアルカローシスの発症に関して議論されています。

In isolated perfused rat liver, urea synthesis is rapid and reversibly inhibited not only by the well-known carbonic anhydrase inhibitors acetazolamide, methazolamide and ethoxzolamide, but also by diuretics, like xipamide, mefruside, chlortalidone, and chlorothiazide. Furosemide was without effect. Similar to findings with isolated perfused rat liver, acetazolamide inhibits urea synthesis from ammonium ions in normal and cirrhotic human liver slices. Inhibition of urea synthesis by xipamide and acetazolamide is accompanied by a 70% decrease of the cellular citrulline content and the tissue levels of 2-oxoglutarate and citrate, suggesting a block of urea synthesis at a step prior to citrulline formation. At a constant extracellular pH (7.4), inhibition of urea synthesis by xipamide, mefruside and acetazolamide was overcome by increasing the extracellular concentrations of HCO3- and CO2 to above twice the normal values. This shows that inhibition of urea synthesis by these diuretics is not due to an unspecific inhibition of one of the urea cycle enzymes but is due to an inhibition of mitochondrial carbonic anhydrase and therefore due to an impaired HCO3- provision for mitochondrial carbamoylphosphate synthesis. It is concluded that the activity of mitochondrial carbonic anhydrase is required for urea synthesis also in human liver and that several diuretics impair urea synthesis by inhibition of mitochondrial carbonic anhydrase. The pathophysiological significance of these data is discussed with respect to the development of diuretics-induced hyperammonemia and alkalosis in liver disease.