Глюконеогенез

Глюконеогенез обеспечивает новый синтез глюкозы из пирувата, лактата и глицерина в организме. Это обеспечивает поступление глюкозы в организм во время голода. Нарушения глюконеогенеза могут привести к опасной гипогликемии.

Что такое глюконеогенез?

Во время глюконеогенеза глюкоза снова образуется из продуктов распада белков, углеводов и жиров.

Реакции на глюконеогенез в основном происходят в печени и мышцах. Затем синтезированная глюкоза конденсируется в глюкоген, запасающее вещество, которое служит хранилищем энергии для быстрого снабжения энергией нервных клеток, эритроцитов и мышц. В результате глюконеогенеза в день может образовываться от 180 до 200 граммов глюкозы.

Глюконеогенез можно рассматривать как обратный процесс гликолиза (разложения глюкозы) до пирувата или лактата, хотя по энергетическим причинам три стадии реакции необходимо заменить на реакции обхода. Гликолиз производит пируват (пировиноградную кислоту) или, в анаэробных условиях, лактат (анион молочной кислоты). Кроме того, пировиноградная кислота также образуется из аминокислот при их расщеплении. Другой субстрат для регенерации глюкозы - глицерин, который образуется в результате расщепления жира. Он превращается в дигидроксиацетонфосфат, который действует как метаболит в цепи синтеза глюконеогенеза для наращивания глюкозы.

Функция и задача

Возникает вопрос, зачем нужно снова накапливать глюкозу, если она ранее была расщеплена гликолизом с образованием энергии. Однако следует помнить, что нервные клетки, мозг или эритроциты зависят от глюкозы как поставщика энергии.

Если запасы глюкозы в организме истощаются, не пополняясь достаточно быстро, возникает опасная гипогликемия, которая может быть даже фатальной. С помощью глюконеогенеза нормальный уровень сахара в крови может поддерживаться постоянным даже во время голода или в чрезвычайных ситуациях, требующих больших затрат энергии.

Одна треть синтезированной глюкозы хранится в печени, а две трети - в скелетных мышцах в виде глюкогена. Во время длительного периода голода потребность в глюкозе немного снижается, потому что второй метаболический путь - это использование кетоновых тел для выработки энергии.

Центральную роль в глюконеогенезе играет пировиноградная кислота (пируват) или молочная кислота (лактат), образующаяся из нее в анаэробных условиях. Оба соединения также являются продуктами распада во время гликолиза (расщепления сахара).

Кроме того, пируват также образуется при расщеплении аминокислот. В другом месте глицерин, образующийся при расщеплении жиров, также может превращаться в метаболит глюконеогенеза, и он включается в этот процесс. Во время глюконеогенеза глюкоза образуется из продуктов расщепления углеводного, белкового и жирового обмена.

Собственные регуляторные механизмы организма гарантируют, что глюконеогенез и гликолиз не происходят одновременно. При повышенном гликолизе несколько ослабляется глюконеогенез. В фазе усиленного глюконеогенеза гликолиз снова снижается.

Для этого в организме существуют гормональные регуляторные механизмы. Например, если с пищей потребляется много углеводов, уровень сахара в крови повышается. В то же время стимулируется выработка инсулина в поджелудочной железе.

Инсулин обеспечивает клетки глюкозой. Там он либо расщепляется для выработки энергии, либо, если потребность в энергии невысок, превращается в жирные кислоты, которые могут храниться в виде триглицеридов (жира) в жировой ткани.

При недостаточном поступлении углеводов (голод, чрезвычайно низкоуглеводная пища или высокое потребление глюкозы в экстренных случаях) сначала падает уровень сахара в крови. Это вызывает на сцену гормональный антагонист инсулина, гормон глюкагон. Глюкагон заставляет хранящийся в печени глюкоген превращаться в глюкозу. Когда эти запасы израсходованы, в организме начинается усиленный глюконеогенез аминокислот для нового синтеза глюкозы, если фаза голода сохраняется.

Болезни и недуги

Если глюконеогенез нарушен, в организме может быть низкий уровень сахара в крови (гипогликемия). Гипогликемия может иметь множество причин. Например, гормональные регуляторные механизмы приводят к усилению глюконеогенеза, когда есть повышенная потребность в глюкозе или когда уменьшается поступление углеводов.

Гормональный антагонист инсулина - гормон глюкагон. Когда уровень сахара в крови падает, производство глюкагона увеличивается, что затем вызывает усиление глюконеогенеза. Во-первых, глюкоген, хранящийся в печени и мышцах, расщепляется и превращается в глюкозу. Когда все запасы глюкогена израсходованы, глюкогенные аминокислоты превращаются в глюкозу. Разрушение мышц происходит, чтобы обеспечить тело энергией.

Однако, если глюконеогенез затруднен по разным причинам, развивается гипогликемия, которая в тяжелых случаях может привести к потере сознания и даже смерти.

Например, заболевания печени или некоторые лекарства могут препятствовать глюконеогенезу. Употребление алкоголя также подавляет глюконеогенез. Тяжелая гипогликемия - это неотложная ситуация, требующая немедленной медицинской помощи.

Другой гормон, который способствует глюконеогенезу, - это кортизол. Кортизол - это глюкокортикоид, обнаруженный в коре надпочечников и действующий как гормон стресса. Его задача - быстро дать энергию в стрессовых физических ситуациях. Для этого необходимо активировать запасы физической энергии. Кортизол стимулирует превращение аминокислот в скелетных мышцах в глюкозу как часть глюконеогенеза.

Если кора надпочечников сверхактивна, например, из-за опухоли, постоянно вырабатывается слишком много кортизола. Затем глюконеогенез идет полным ходом. Избыточное производство глюкозы приводит к разрушению мышц, ослаблению иммунной системы и ожирению туловища. Эта клиническая картина известна как синдром Кушинга.