Glukoneogeneze

Glukoneogeneze zajišťuje novou syntézu glukózy z pyruvátu, laktátu a glycerinu v těle. Tím je zajištěno zásobování organismu glukózou v dobách hladu. Poruchy glukoneogeneze mohou vést k nebezpečné hypoglykémii.

Co je to glukoneogeneze?

Během glukoneogeneze se glukóza opět vytváří z produktů rozkladu proteinu, metabolismu sacharidů a tuků.

Reakce na glukoneogenezi probíhají hlavně v játrech a svalech. Tam se pak syntetizovaná glukóza kondenzuje na glukogen, což je zásobní látka, která slouží jako zásoba energie pro rychlé zásobování nervových buněk, erytrocytů a svalů energií. Díky glukoneogenezi může být denně vytvořeno 180 až 200 gramů glukózy.

Glukoneogenezi lze považovat za obrácení glykolýzy (rozklad glukózy) na pyruvát nebo laktát, i když tři reakční kroky musí být z energetických důvodů nahrazeny bypassovými reakcemi. Glykolýza produkuje pyruvát (kyselinu pyruvovou) nebo za anaerobních podmínek laktát (anion kyseliny mléčné). Kyselina pyruvová se dále vytváří také z aminokyselin, když se rozkládají. Dalším substrátem pro regeneraci glukózy je glycerin, který pochází z odbourávání tuků. Převádí se na dihydroxyaceton fosfát, který působí jako metabolit v syntézním řetězci glukoneogeneze a vytváří glukózu.

Funkce a úkol

Vyvstává otázka, proč by měla být znovu vytvářena glukóza, pokud byla předtím rozložena glykolýzou za účelem výroby energie. Je však třeba poznamenat, že nervové buňky, mozek nebo erytrocyty jsou závislé na glukóze jako dodavateli energie.

Pokud jsou zásoby glukózy v těle vyčerpány, aniž by byly doplněny dostatečně rychle, dochází k nebezpečné hypoglykémii, která může být dokonce fatální. S pomocí glukoneogeneze může být normální hladina cukru v krvi udržována konstantní i v dobách hladu nebo v nouzových situacích spotřebovávajících energii.

Jedna třetina nově syntetizované glukózy je uložena jako glukogen v játrech a dvě třetiny v kosterních svalech. Pokud máte hlad po delší dobu, potřeba glukózy mírně klesá, protože druhou metabolickou cestou je použití ketonových těl k výrobě energie.

Ústřední roli v glukoneogenezi hraje kyselina pyruvátová (pyruvát) nebo kyselina mléčná (laktát) z ní vytvořená za anaerobních podmínek. Obě sloučeniny jsou také produkty rozkladu během glykolýzy (rozklad cukru).

Kromě toho se pyruvát tvoří, když se rozkládají aminokyseliny. Jinde lze glycerin z odbourávání tuků také přeměnit na metabolit glukoneogeneze a je začleněn do tohoto procesu. Během glukoneogeneze se glukóza opět vytváří z produktů rozkladu metabolismu uhlohydrátů, bílkovin a tuků.

Vlastní regulační mechanismy těla zajišťují, že k glukoneogenezi a glykolýze nedochází současně. Se zvýšenou glykolýzou je glukoneogeneze poněkud oslabena. Ve fázi zvýšené glukoneogeneze je glykolýza opět snížena.

Pro tento účel existují v organismu hormonální regulační mechanismy. Například, pokud se hodně sacharidů konzumuje potravou, hladina cukru v krvi stoupá. Současně je stimulována produkce inzulínu v pankreatu.

Inzulín zajišťuje, že buňky jsou zásobovány glukózou. Tam se buď rozkládá za účelem výroby energie, nebo je-li potřeba energie nízká, přeměňuje se na mastné kyseliny, které mohou být uloženy jako triglyceridy (tuk) v tukové tkáni.

Pokud není dostatečný přísun uhlohydrátů (hlad, extrémně nízký obsah uhlohydrátů nebo vysoká spotřeba glukózy v případě nouze), hladina cukru v krvi nejprve klesne. To na scénu nazývá hormonální antagonista inzulínu, hormonu glukagon. Glukagon způsobuje, že se uložený glukogen v játrech rozkládá na glukózu. Když jsou tyto zásoby vyčerpány, začíná v těle, pokud fáze hladu přetrvává, zvýšená glukoneogeneze z aminokyselin pro novou syntézu glukózy.

Nemoci a nemoci

Pokud je glukoneogeneze narušena, může mít tělo nízkou hladinu cukru v krvi (hypoglykémie). Hypoglykémie může mít mnoho příčin. Například hormonální regulační mechanismy vedou ke zvýšené glukoneogenezi, když je zvýšená potřeba glukózy nebo je-li snížena dodávka sacharidů.

Hormonální antagonista inzulínu je hormon glukagon. Když hladina cukru v krvi klesá, zvyšuje se produkce glukagonu, což pak způsobuje zvýšenou glukoneogenezi. Nejprve se glukogen uložený v játrech a svalech rozpadne a přemění na glukózu. Když se vyčerpají všechny zásoby glukogenu, přemění se glukogenní aminokyseliny na glukózu. Rozbíjení svalů probíhá za účelem zásobování těla energií.

Pokud je však glukoneogeneze obtížná z různých důvodů, vyvine se hypoglykémie, která ve vážných případech může vést k bezvědomí a dokonce i smrti.

Například onemocnění jater nebo určitých léků může bránit glukoneogenezi. Konzumace alkoholu také inhibuje glukoneogenezi. Těžká hypoglykémie je nouzová situace, která vyžaduje rychlou lékařskou pomoc.

Další hormon, který podporuje glukoneogenezi, je kortizol. Kortizol je glukokortikoid, který se nachází v kůře nadledvin a působí jako stresový hormon. Jeho úkolem je poskytovat energii rychle ve stresujících fyzických situacích. K tomu je nutné aktivovat fyzické energetické rezervy. Kortisol stimuluje přeměnu aminokyselin v kosterních svalech na glukózu jako součást glukoneogeneze.

Pokud je kůra nadledvin nadměrná, například kvůli nádoru, je neustále produkováno příliš mnoho kortizolu. Glukoneogeneze pak běží plnou rychlostí. Nadměrná produkce glukózy vede ke zhroucení svalů, oslabení imunitního systému a obezitě kmene. Tento klinický obraz se nazývá Cushingův syndrom.