Glukoneogeneze zajišťuje re-syntézu glukóza od pyruvát, laktát a glycerol v těle. Tímto způsobem zajišťuje glukóza zásobení organismu během období hladovění. Poruchy glukoneogeneze mohou vést nebezpečné hypoglykemie.
Co je to glukoneogeneze?
K reakcím glukoneogeneze dochází hlavně v játra a svaly. Během glukoneogeneze glukóza se znovu vyrábí z produktů rozkladu bílkovin, sacharidů a metabolismus tuků. Reakce na glukoneogenezi probíhají hlavně v játra a ve svalech. Tam se syntetizovaná glukóza poté kondenzuje na glukogen, zásobní látku, která slouží jako zásobárna energie pro rychlý přísun energie do nervových buněk, erytrocyty a svaly. Glukoneogeneze může produkovat 180 až 200 gramů nové glukózy denně. Glukoneogenezi lze považovat za obrácení glykolýzy (rozkladu glukózy) na pyruvát or laktát, ale tři energetické kroky musí být z energetických důvodů nahrazeny bypassovými reakcemi. Produkuje glykolýza pyruvát (kyselina pyrohroznová) nebo za anaerobních podmínek laktát (anion z kyselina mléčná). Dále se také tvoří kyselina pyrohroznová aminokyseliny během jejich degradace. Dalším substrátem pro rekonstituci glukózy je glycerol, který je odvozen od odbourávání tuků. Je převeden na dihydroxyaceton fosfát, který působí jako metabolit v syntézním řetězci glukoneogeneze k tvorbě glukózy.
Funkce a role
Vyvstává otázka, proč by měla být glukóza přestavěna, když byla dříve rozložena glykolýzou na výrobu energie. Je však třeba mít na paměti, že nervové buňky, mozeknebo erytrocyty jsou přesvědčivě závislí na glukóze jako zdroji energie. Pokud jsou zásoby glukózy v těle vyčerpány, aniž by byly dostatečně rychle doplněny, je výsledek nebezpečný hypoglykemie, což může být dokonce fatální. S pomocí glukoneogeneze normální krev hladiny glukózy lze udržovat konstantní i během hladovění nebo v energeticky náročných nouzových situacích. Jedna třetina nově syntetizované glukózy je uložena jako glukogen v játra a dvě třetiny v kosterním svalu. Během delšího období hladovění poptávka po glukóze poněkud klesá, protože využití ketonových těl pro výrobu energie je stanoveno jako druhá metabolická cesta. Ústřední roli v glukoneogenezi hraje kyselina pyrohroznová (pyruvát) nebo kyselina mléčná (laktát), který se z ní vytvořil za anaerobních podmínek. Obě sloučeniny jsou také produkty rozkladu během glykolýzy (cukr zhroutit se). Kromě toho se pyruvát tvoří také během rozpadu aminokyseliny. V jiném bodě, glycerol z odbourávání tuků lze také převést na metabolit glukoneogeneze, který je začleněn do tohoto procesu. Glukoneogeneze tedy produkuje glukózu znovu z produktů rozkladu sacharidů, bílkovin a metabolismus tuků. Vlastní regulační mechanismy těla zajišťují, aby glukoneogeneze a glykolýza neprobíhaly ve stejném rozsahu. Když je zvýšena glykolýza, je glukoneogeneze poněkud oslabena. Ve fázi zvýšené glukoneogeneze je glykolýza zase škrcena. Za tímto účelem v organismu existují hormonální regulační mechanismy. Například pokud hodně sacharidy jsou dodávány prostřednictvím potravin, krev hladina glukózy stoupá. Současně výroba inzulín v pankreatu je stimulován. Inzulín zajišťuje dodávku glukózy do buněk. Tam se buď rozloží na výrobu energie, nebo se přemění, pokud jsou energetické nároky nízké mastné kyseliny které lze uložit jako triglyceridů (tuk) v tukové tkáni. Při nedostatečné nabídce sacharidy (hlad, extrémně nízký obsah sacharidů strava nebo vysoká spotřeba glukózy v případě nouze), krev hladina glukózy zpočátku klesá. To vyžaduje inzulínje hormonální protějšek, hormon glukagon. Glukagon indukuje rozklad uloženého glukogenu v játrech na glukózu. Když jsou tyto zásoby vyčerpány, zvýšila se glukoneogeneze z aminokyseliny začne znovu syntetizovat glukózu, pokud v těle pokračuje hladovění.
Nemoci a nemoci
Pokud je glukoneogeneze narušena, může dojít k poškození těla hypoglykemie (nízký krevní cukr). Hypoglykémie může mít mnoho příčin, tedy hormonální regulační mechanismy vést ke zvýšené glukoneogenezi v případě zvýšené poptávky po glukóze nebo sníženého příjmu sacharidů. Hormonálním protějškem inzulínu je hormon glukagon. Když hladiny glukózy v krvi klesají, zvyšuje se produkce glukagonu, což vede ke zvýšené glukoneogenezi. Nejprve se glukogen uložený v játrech a svalech rozloží a přemění na glukózu. Když jsou vyčerpány všechny zásoby glukogenu, glukogenní amino kyseliny se převádějí na glukózu. Dochází tedy k rozpadu svalů, které dodávají tělu energii. Pokud je však z různých důvodů obtížné zahájit glukoneogenezi, vyvine se hypoglykemie, která ve vážných případech může vést do bezvědomí a dokonce i smrti. Například onemocnění jater nebo některé léky mohou bránit glukoneogenezi. Alkohol spotřeba také inhibuje glukoneogenezi. Těžká hypoglykemie je stav nouze, který vyžaduje rychlou lékařskou pomoc. Dalším hormonem podporujícím glukoneogenezi je Kortizol. Kortizol je glukokortikoid kůry nadledvin a funguje jako a stres hormon. Jeho funkcí je rychle dodávat energii během stresujících fyzických situací. K tomu je třeba aktivovat energetické zásoby těla. Kortizol stimuluje přeměnu aminoskupiny kyseliny v kosterních svalech na glukózu jako součást glukoneogeneze. Pokud je kůra nadledvin nadměrně aktivní, například kvůli nádoru, neustále se produkuje příliš mnoho kortizolu. Glukoneogeneze poté běží plnou rychlostí. V tomto procesu vede nadprodukce glukózy k rozpadu svalů a oslabení imunitní systém a truncal obezita. Tento klinický obraz je znám jako Cushingsův syndrom.
