Gliukoneogenezė

Gliukoneogenezė užtikrina naują gliukozės sintezę iš piruvato, laktato ir glicerino organizme. Tokiu būdu jis užtikrina organizmo gliukozės tiekimą alkio metu. Gliukoneogenezės sutrikimai gali sukelti pavojingą hipoglikemiją.

Kas yra gliukoneogenezė?

Gliukoneogenezės metu gliukozė vėl susidaro iš baltymų, angliavandenių ir riebalų apykaitos skilimo produktų.

Gliukoneogenezės reakcijos daugiausia vyksta kepenyse ir raumenyse. Tada sintezuota gliukozė kondensuojama į gliukogeną - akumuliacinę medžiagą, kuri yra energijos kaupiklis greitam nervų ląstelių, eritrocitų ir raumenų tiekimui. Per gliukoneogenezę per dieną gali būti naujai suformuota nuo 180 iki 200 g gliukozės.

Gliukoneogenezę galima vertinti kaip glikolizės (gliukozės skilimo) priešingybę piruvatui ar laktatui, nors tris reakcijos etapus energetiniais sumetimais reikia pakeisti aplinkkeliu. Glikolizės metu susidaro piruvatas (piruvo rūgštis) arba, anaerobinėmis sąlygomis, laktatas (pieno rūgšties anijonas). Be to, piruvo rūgštis taip pat susidaro iš aminorūgščių, kai jos suskaidomos. Kitas substratas gliukozės regeneracijai yra glicerinas, gaunamas suskaidant riebalus. Jis paverčiamas dihidroksiacetono fosfatu, kuris veikia kaip metabolitas gliukoneogenezės sintezės grandinėje kaupiantis gliukozei.

Funkcija ir užduotis

Kyla klausimas, kodėl gliukozė turėtų būti vėl kaupiama, jei ji anksčiau buvo suskaidyta glikolizės būdu, kad būtų galima generuoti energiją. Tačiau reikia pažymėti, kad nervų ląstelės, smegenys ar eritrocitai yra energijos šaltinis nuo gliukozės.

Jei organizmo atsargos gliukozei sunaudojamos nepakankamai greitai, tačiau atsiranda pavojinga hipoglikemija, kuri netgi gali būti mirtina. Gliukoneogenezės pagalba normalus cukraus kiekis kraujyje gali būti palaikomas pastovus net bado metu ar ekstremaliose situacijose.

Trečdalis naujai susintetintos gliukozės kaupiasi kepenyse kaip gliukogenas, o du trečdaliai - griaučių raumenyse. Per ilgesnį bado laiką gliukozės poreikis šiek tiek sumažėja, nes antrasis metabolizmo būdas yra ketonų kūnų panaudojimas energijai gaminti.

Pagrindinį vaidmenį gliukoneogenezėje vaidina piruvo rūgštis (piruvatas) arba iš jos susidariusi pieno rūgštis (laktatas) anaerobinėmis sąlygomis. Abu junginiai taip pat yra skilimo produktai glikolizės metu (cukraus skaidymasis).

Be to, suskaidžius aminorūgštis, susidaro ir piruvatas. Kitur riebalų skaidymo glicerolis taip pat gali būti paverstas gliukoneogenezės metabolitu ir įtrauktas į šį procesą. Gliukoneogenezės metu gliukozė vėl gaminama iš angliavandenių, baltymų ir riebalų apykaitos skilimo produktų.

Patys organizmo reguliavimo mechanizmai užtikrina, kad gliukoneogenezė ir glikolizė neįvyktų tuo pačiu metu. Padidėjus glikolizei, gliukoneogenezė šiek tiek susilpnėja. Padidėjusios gliukoneogenezės fazėje glikolizė vėl sumažėja.

Šiuo tikslu organizme veikia hormoniniai reguliavimo mechanizmai. Pavyzdžiui, jei per maistą suvartojama daug angliavandenių, cukraus lygis kraujyje pakyla. Tuo pačiu metu stimuliuojama insulino gamyba kasoje.

Insulinas aprūpina ląsteles gliukoze. Ten jis arba suskaidomas, kad generuotų energiją, arba, jei energijos poreikis yra mažas, jis paverčiamas riebalų rūgštimis, kurios riebaliniame audinyje gali būti kaupiamos kaip trigliceridai (riebalai).

Jei trūksta angliavandenių (alkis, ypač mažai angliavandenių turintis maistas ar ekstremaliomis situacijomis vartojama daug gliukozės), pirmiausia sumažėja cukraus kiekis kraujyje. Tai scenoje vadina hormoniniu insulino antagonistu - hormonu gliukagonu. Dėl gliukagono kaupiamas gliukogenas kepenyse suskaidomas į gliukozę. Panaudojus šias atsargas, organizme prasideda padidėjusi gliukoneogenezė iš aminorūgščių naujai gliukozės sintezei, jei alkio fazė išlieka.

Ligos ir negalavimai

Jei sutrikdoma gliukoneogenezė, organizme gali būti sumažėjęs cukraus kiekis kraujyje (hipoglikemija). Hipoglikemija gali sukelti daug priežasčių. Pavyzdžiui, dėl hormonų reguliavimo mechanizmų padidėja gliukoneogenezė, kai padidėja gliukozės poreikis arba kai sumažėja angliavandenių atsargos.

Hormoninis insulino antagonistas yra hormonas gliukagonas. Kai cukraus kiekis kraujyje sumažėja, padidėja gliukagono gamyba, o tai vėliau sukelia padidintą gliukoneogenezę. Pirmiausia suskaidomas kepenyse ir raumenyse laikomas gliukogenas ir paverčiamas gliukoze. Panaikinus visas gliukogeno atsargas, gliukogeninės aminorūgštys virsta gliukoze. Raumenys skaidomi, norint aprūpinti kūną energija.

Tačiau jei dėl įvairių priežasčių gliukoneogenezę sunku pradėti, išsivysto hipoglikemija, o sunkiais atvejais tai gali sukelti sąmonę ir net mirti.

Pavyzdžiui, kepenų ligos ar tam tikri vaistai gali kliudyti gliukoneogenezei. Alkoholio vartojimas taip pat slopina gliukoneogenezę. Sunki hipoglikemija yra kritinė situacija, kuriai reikia skubios medicinos pagalbos.

Kitas hormonas, skatinantis gliukoneogenezę, yra kortizolis. Kortizolis yra gliukokortikoidas, randamas antinksčių žievėje ir veikia kaip streso hormonas. Jos užduotis yra greitai tiekti energiją stresinėse fizinėse situacijose. Tam reikia suaktyvinti fizinės energijos atsargas. Kortizolis skatina gliukoneogenezės metu griaučių raumenų aminorūgščių virsmą gliukoze.

Jei antinksčių žievė yra hiperaktyvi, pavyzdžiui, dėl naviko, kortizolio nuolat gaminama per daug. Tada gliukoneogenezė vyksta visu greičiu. Gliukozės perprodukcija lemia raumenų suirimą, imuninės sistemos susilpnėjimą ir kamieno nutukimą. Šis klinikinis vaizdas žinomas kaip Kušingo sindromas.