Glukoneogeneza

Plik Glukoneogeneza zapewnia nową syntezę glukozy z pirogronianu, mleczanu i gliceryny w organizmie. Zapewnia to zaopatrzenie organizmu w glukozę w okresach głodu. Zaburzenia w glukoneogenezie mogą prowadzić do niebezpiecznej hipoglikemii.

Czym jest glukoneogeneza?

Podczas glukoneogenezy glukoza jest ponownie wytwarzana z produktów rozpadu białek, węglowodanów i tłuszczów.

Reakcje na glukoneogenezę zachodzą głównie w wątrobie i mięśniach. Tam syntetyzowana glukoza jest następnie kondensowana w glukogen, substancję magazynującą, która służy jako magazyn energii do szybkiego zaopatrzenia w energię komórek nerwowych, erytrocytów i mięśni. W wyniku glukoneogenezy dziennie może powstać od 180 do 200 gramów glukozy.

Glukoneogenezę można postrzegać jako odwrócenie glikolizy (rozpadu glukozy) do pirogronianu lub mleczanu, chociaż ze względów energetycznych trzy etapy reakcji muszą zostać zastąpione reakcjami obejściowymi. Glikoliza wytwarza pirogronian (kwas pirogronowy) lub, w warunkach beztlenowych, mleczan (anion kwasu mlekowego). Ponadto kwas pirogronowy powstaje również z aminokwasów, gdy są rozkładane. Kolejnym substratem do regeneracji glukozy jest gliceryna, która pochodzi z rozpadu tłuszczu. Jest przekształcany w fosforan dihydroksyacetonu, który działa jako metabolit w łańcuchu syntezy glukoneogenezy w celu tworzenia glukozy.

Funkcja i zadanie

Powstaje pytanie, dlaczego glukoza miałaby się odbudowywać, skoro wcześniej została rozbita przez glikolizę w celu wytworzenia energii. Należy jednak zauważyć, że komórki nerwowe, mózg czy erytrocyty są zależne od glukozy jako dostawcy energii.

Jeśli zapasy glukozy w organizmie zostaną zużyte bez dostatecznie szybkiego uzupełnienia, dochodzi do niebezpiecznej hipoglikemii, która może być nawet śmiertelna. Dzięki glukoneogenezie normalny poziom cukru we krwi może być utrzymywany na stałym poziomie nawet w chwilach głodu lub w energochłonnych sytuacjach awaryjnych.

Jedna trzecia nowo syntetyzowanej glukozy jest przechowywana jako glukogen w wątrobie, a dwie trzecie w mięśniach szkieletowych. Jeśli jesteś głodny przez dłuższy czas, zapotrzebowanie na glukozę nieznacznie spada, ponieważ drugim szlakiem metabolicznym jest wykorzystanie ciał ketonowych do wytwarzania energii.

Centralną rolę w glukoneogenezie odgrywa kwas pirogronowy (pirogronian) lub kwas mlekowy (mleczan) powstający z niego w warunkach beztlenowych. Oba związki są również produktami rozpadu podczas glikolizy (rozpadu cukru).

Ponadto pirogronian jest również tworzony, gdy rozkładane są aminokwasy. Gdzie indziej gliceryna z rozkładu tłuszczu może być również przekształcona w metabolit glukoneogenezy i jest włączana do tego procesu. Podczas glukoneogenezy glukoza jest ponownie wytwarzana z produktów rozkładu węglowodanów, białek i tłuszczów.

Własne mechanizmy regulacyjne organizmu zapewniają, że glukoneogeneza i glikoliza nie zachodzą w tym samym czasie. Wraz ze zwiększoną glikolizą glukoneogeneza jest nieco osłabiona. W fazie zwiększonej glukoneogenezy glikoliza jest ponownie zmniejszona.

W tym celu istnieją hormonalne mechanizmy regulacyjne w organizmie. Na przykład, jeśli dostarczasz dużo węglowodanów z pożywieniem, poziom cukru we krwi wzrasta. Jednocześnie pobudzana jest produkcja insuliny w trzustce.

Insulina dostarcza komórkom glukozę. Tam jest rozkładany w celu wytworzenia energii lub, jeśli zapotrzebowanie na energię jest niskie, jest przekształcany w kwasy tłuszczowe, które mogą być magazynowane jako trójglicerydy (tłuszcz) w tkance tłuszczowej.

W przypadku niedostatecznej podaży węglowodanów (głód, żywność o bardzo niskiej zawartości węglowodanów lub wysokie spożycie glukozy w nagłych przypadkach), poziom cukru we krwi najpierw spada. To wywołuje na scenie hormonalnego antagonistę insuliny, hormon glukagon. Glukagon powoduje rozkład glukogenu w wątrobie na glukozę. Kiedy te zapasy zostaną zużyte, zwiększona glukoneogeneza z aminokwasów do nowej syntezy glukozy rozpoczyna się w organizmie, jeśli utrzymuje się faza głodu.

Choroby i dolegliwości

Jeśli glukoneogeneza jest zakłócona, organizm może mieć niski poziom cukru we krwi (hipoglikemia). Hipoglikemia może mieć wiele przyczyn. Na przykład hormonalne mechanizmy regulacyjne prowadzą do zwiększonej glukoneogenezy, gdy istnieje zwiększone zapotrzebowanie na glukozę lub gdy podaż węglowodanów jest zmniejszona.

Hormonalnym antagonistą insuliny jest hormon glukagon. Gdy poziom cukru we krwi spada, wzrasta produkcja glukagonu, co następnie powoduje zwiększoną glukoneogenezę. Najpierw glukogen zmagazynowany w wątrobie i mięśniach jest rozkładany i przekształcany w glukozę. Kiedy wszystkie rezerwy glukogenu zostaną zużyte, aminokwasy glukogenne są przekształcane w glukozę. Rozpad mięśni ma na celu dostarczenie organizmowi energii.

Jeśli jednak z różnych powodów glukoneogeneza jest trudna do rozpoczęcia, dochodzi do hipoglikemii, która w ciężkich przypadkach może prowadzić do utraty przytomności, a nawet śmierci.

Na przykład choroby wątroby lub niektóre leki mogą utrudniać glukoneogenezę. Spożywanie alkoholu hamuje również glukoneogenezę. Ciężka hipoglikemia to stan nagły, który wymaga szybkiej pomocy lekarskiej.

Innym hormonem promującym glukoneogenezę jest kortyzol. Kortyzol jest glukokortykoidem występującym w korze nadnerczy i działa jako hormon stresu. Jej zadaniem jest szybkie dostarczenie energii w stresujących sytuacjach fizycznych. Aby to zrobić, należy aktywować fizyczne rezerwy energii. Kortyzol stymuluje przemianę aminokwasów w mięśniach szkieletowych w glukozę w ramach glukoneogenezy.

Jeśli kora nadnerczy jest nadczynna, na przykład z powodu guza, stale produkuje się zbyt dużo kortyzolu. Następnie glukoneogeneza przebiega z pełną prędkością. Nadprodukcja glukozy prowadzi do rozpadu mięśni, osłabienia układu odpornościowego i otyłości tułowia. Ten obraz kliniczny jest znany jako zespół Cushinga.