Glikoneoģenēze

Glikoneoģenēze nodrošina jaunu glikozes sintēzi no piruvāta, laktāta un glicerīna organismā. Tas nodrošina organisma glikozes piegādi bada laikā. Traucējumi glikoneoģenēzē var izraisīt bīstamu hipoglikēmiju.

Kas ir glikoneoģenēze?

Glikoneoģenēzes laikā no olbaltumvielu, ogļhidrātu un tauku metabolisma sabrukšanas produktiem atkal veidojas glikoze.

Reakcijas uz glikoneoģenēzi galvenokārt notiek aknās un muskuļos. Pēc tam sintezētā glikoze tiek kondensēta glikogēnā - uzglabāšanas vielā, kas kalpo kā enerģijas krātuve nervu šūnu, eritrocītu un muskuļu ātrai enerģijas piegādei. Glikoneoģenēzes dēļ dienā var no jauna veidoties no 180 līdz 200 gramiem glikozes.

Glikoneoģenēzi var uzskatīt par glikolīzes (glikozes sadalīšanās) pretēju reakciju uz piruvātu vai laktātu, kaut arī trīs reakcijas posmi enerģētisku apsvērumu dēļ jāaizstāj ar apvada reakcijām. Ar glikolīzi veidojas piruvāts (pirūvskābe) vai, anaerobos apstākļos, laktāts (pienskābes anjons). Turklāt pirovilskābe veidojas arī no aminoskābēm, kad tās tiek sadalītas. Vēl viens glikozes reģenerācijas substrāts ir glicerīns, kas rodas tauku sadalīšanās rezultātā. Tas tiek pārveidots par dihidroksiacetona fosfātu, kas darbojas kā metabolīts glikoneoģenēzes sintēzes ķēdē, veidojot glikozi.

Funkcija un uzdevums

Rodas jautājums, kāpēc atkal jāveido glikoze, ja to pirms tam sadalīja glikolīze, lai iegūtu enerģiju. Tomēr jāatzīmē, ka nervu šūnas, smadzenes vai eritrocīti ir atkarīgi no glikozes kā enerģijas piegādātāja.

Ja ķermeņa glikozes krājumi tiek iztērēti bez pietiekami ātra papildināšanas, rodas bīstama hipoglikēmija, kas var būt pat letāla. Ar glikoneoģenēzes palīdzību normālu cukura līmeni asinīs var saglabāt nemainīgu pat bada laikā vai enerģiju patērējošās ārkārtas situācijās.

Trešdaļa no tikko sintezētās glikozes tiek glabāta kā glikogēns aknās un divas trešdaļas - skeleta muskuļos. Ilgāka bada laikā nepieciešamība pēc glikozes nedaudz pazeminās, jo otrais metabolisma ceļš ir ketonu ķermeņu izmantošana enerģijas iegūšanai.

Galveno lomu glikoneoģenēzē spēlē pirovilskābe (piruvāts) vai pienskābe (laktāts), kas no tās veidojas anaerobos apstākļos. Abi savienojumi ir arī sadalīšanās produkti glikolīzes laikā (cukura sadalīšanās).

Turklāt, sadaloties aminoskābēm, veidojas arī piruvāts. Citur tauku sadalīšanās glicerīnu var arī pārveidot par glikoneoģenēzes metabolītu, un tas tiek iekļauts šajā procesā. Glikoneoģenēzes laikā glikoze atkal tiek ražota no ogļhidrātu, olbaltumvielu un tauku metabolisma sabrukšanas produktiem.

Pati organisma regulēšanas mehānismi nodrošina, ka glikoneoģenēze un glikolīze nenotiek paralēli. Palielinoties glikolīzei, glikoneoģenēze ir nedaudz novājināta. Palielinātas glikoneoģenēzes fāzē glikolīze atkal tiek samazināta.

Šim nolūkam organismā ir hormonālie regulēšanas mehānismi. Piemēram, ja ar pārtiku tiek patērēts daudz ogļhidrātu, paaugstinās cukura līmenis asinīs. Tajā pašā laikā tiek stimulēta insulīna ražošana aizkuņģa dziedzerī.

Insulīns nodrošina šūnas ar glikozi. Tur tas vai nu tiek sadalīts, lai iegūtu enerģiju, vai arī, ja enerģijas patēriņš ir mazs, tas tiek pārveidots taukskābēs, kuras taukaudos var uzglabāt kā triglicerīdus (taukus).

Ja nepietiekams ogļhidrātu daudzums (izsalkums, ārkārtīgi zems ogļhidrātu līmenis vai liels glikozes patēriņš ārkārtas situācijās), vispirms pazeminās cukura līmenis asinīs. Tas uz skatuves sauc par insulīna hormonālo antagonistu - hormonu glikagonu. Glikagons izraisa aknās uzkrātā glikogēna sadalīšanos glikozē. Ja šie krājumi tiek izlietoti, paaugstināta aminoskābju glikoneoģenēze jaunai glikozes sintēzei sākas organismā, ja bada fāze saglabājas.

Slimības un kaites

Ja tiek traucēta glikoneoģenēze, organismā var būt zems cukura līmenis asinīs (hipoglikēmija). Hipoglikēmijai var būt daudz iemeslu. Piemēram, hormonālie regulējošie mehānismi palielina glikoneoģenēzi, kad ir palielināta vajadzība pēc glikozes vai kad ir samazināta ogļhidrātu piegāde.

Insulīna hormonālais antagonists ir hormons glikagons. Kad cukura līmenis asinīs pazeminās, palielinās glikagona ražošana, kas pēc tam izraisa paaugstinātu glikoneoģenēzi. Pirmkārt, aknās un muskuļos uzkrātais glikogēns tiek sadalīts un pārveidots par glikozi. Kad visas glikogēna rezerves ir iztērētas, glikogēnās aminoskābes tiek pārveidotas par glikozi. Muskuļu sabrukšana notiek, lai ķermeni apgādātu ar enerģiju.

Tomēr, ja dažādu iemeslu dēļ glikoneoģenēzi ir grūti sasniegt, attīstās hipoglikēmija, kas smagos gadījumos var izraisīt bezsamaņu un pat nāvi.

Piemēram, aknu slimības vai noteiktas zāles var kavēt glikoneoģenēzi. Alkohola patēriņš kavē arī glikoneoģenēzi. Smaga hipoglikēmija ir ārkārtas situācija, kurai nepieciešama ātra medicīniska palīdzība.

Vēl viens hormons, kas veicina glikoneoģenēzi, ir kortizols. Kortizols ir glikokortikoīds, kas atrodams virsnieru garozā un darbojas kā stresa hormons. Tās uzdevums ir ātri piegādāt enerģiju stresa izraisītās fiziskās situācijās. Lai to izdarītu, jāaktivizē fiziskās enerģijas rezerves. Kortizols stimulē skeleta muskuļos esošo aminoskābju pārvēršanu glikozē kā daļu no glikoneoģenēzes.

Ja virsnieru garozs ir pārāk aktīvs, piemēram, audzēja dēļ, kortizola tiek ražots pārāk daudz. Pēc tam glikoneoģenēze darbojas pilnā ātrumā. Glikozes pārprodukcija noved pie muskuļu sabrukšanas, imūnsistēmas pavājināšanās un stumbra aptaukošanās. Šis klīniskais attēls ir pazīstams kā Kušinga sindroms.