Glikoneoģenēze nodrošina glikoze no piruvāts, laktāts un glicerīns ķermenī. Tādā veidā tas nodrošina glikoze organisma piegāde bada periodos. Glikoneoģenēzes traucējumi var vadīt uz bīstamu hipoglikēmija.
Kas ir glikoneoģenēze?
Glikoneoģenēzes reakcijas galvenokārt notiek aknas un muskuļi. Glikoneoģenēzes laikā glikoze atkal ražo no olbaltumvielu, ogļhidrātu un tauku vielmaiņa. Glikoneoģenēzes reakcijas galvenokārt notiek aknas un muskuļos. Tur sintezētā glikoze tiek kondensēta glikogēnā - uzglabāšanas vielā, kas kalpo kā enerģijas krājums ātrai enerģijas piegādei nervu šūnām, eritrocīti un muskuļi. Glikoneoģenēze dienā var radīt 180 līdz 200 gramus jaunas glikozes. Glikoneoģenēzi var uzskatīt par glikolīzes (glikozes sadalīšanās) maiņu uz piruvāts or laktāts, bet trīs reakcijas soļi enerģijas apsvērumu dēļ ir jāaizstāj ar apvedreakcijām. Glikolīze rada piruvāts (pirovīnskābe) vai anaerobos apstākļos laktāts (anions no pienskābe). Turklāt pirovīnskābe veidojas arī no aminoskābes to degradācijas laikā. Vēl viens substrāts glikozes atjaunošanai ir glicerīns, kas izriet no tauku noārdīšanās. Tas tiek pārveidots par dihidroksiacetons fosfāts, kas glikoneoģenēzes sintēzes ķēdē darbojas kā metabolīts glikozes veidošanai.
Funkcija un loma
Rodas jautājums, kāpēc glikoze būtu jāatjauno, ja to iepriekš sadalīja glikolīze enerģijas ražošanai. Tomēr jāatceras, ka nervu šūnas, smadzenes, vai eritrocīti ir pārliecinoši atkarīgi no glikozes kā enerģijas avota. Ja ķermeņa glikozes rezerves tiek iztērētas bez pietiekami ātras papildināšanas, rezultāts ir bīstams hipoglikēmija, kas pat var būt letāls. Ar glikoneoģenēzes palīdzību normāli asinis glikozes līmeni var uzturēt nemainīgu pat bada laikā vai enerģiju patērējošās ārkārtas situācijās. Trešdaļa no nesen sintezētās glikozes tiek glabāta kā glikogēns aknas un divas trešdaļas skeleta muskuļos. Ilgstošā bada periodā pieprasījums pēc glikozes nedaudz samazinās, jo ketonu ķermeņu izmantošana enerģijas ražošanā ir noteikta kā otrais vielmaiņas ceļš. Glikoneoģenēzē centrālo lomu spēlē pirovīnskābe (piruvāts) vai pienskābe (laktāts), kas no tā izveidojies anaerobos apstākļos. Abi savienojumi ir noārdīšanās produkti arī glikolīzes laikā (cukurs saplīst). Turklāt piruvāts veidojas arī sadalīšanās laikā aminoskābes. Citā brīdī glicerīns no tauku sadalīšanās var pārveidot arī par glikoneoģenēzes metabolītu, iekļaujoties šajā procesā. Tādējādi glikoneoģenēze atkal ražo glikozi no ogļhidrātu, olbaltumvielu un tauku vielmaiņa. Organisma paša regulējošie mehānismi nodrošina, ka glikoneoģenēze un glikolīze vienādā mērā nenotiek blakus. Kad glikolīze tiek pastiprināta, glikoneoģenēze ir nedaudz novājināta. Palielinātas glikoneoģenēzes fāzē glikolīze savukārt tiek ierobežota. Šim nolūkam organismā pastāv hormonālie regulēšanas mehānismi. Piemēram, ja daudz ogļhidrāti tiek piegādāti ar pārtiku, asinis paaugstinās glikozes līmenis. Tajā pašā laikā ražošana insulīna aizkuņģa dziedzerī tiek stimulēta. Insulīna nodrošina glikozes piegādi šūnām. Tur to vai nu sadala, lai ražotu enerģiju, vai, ja enerģijas prasības ir mazas, pārveido taukskābes ko var uzglabāt kā triglicerīdi (tauki) taukaudos. Kad ir nepietiekams piedāvājums ogļhidrāti (izsalkums, ārkārtīgi maz ogļhidrātu uzturs vai liels glikozes patēriņš ārkārtas gadījumos), asinis glikozes līmenis sākotnēji pazeminās. Tas aicina insulīnair hormonālais līdzinieks, hormons glikagons. Glikagons izraisa uzkrāto glikogēna sadalīšanos aknās līdz glikozei. Kad šie krājumi ir izsmelti, palielināta glikoneoģenēze no aminoskābes sāk atkārtoti sintezēt glikozi, ja organismā turpinās badošanās.
Slimības un kaites
Ja tiek traucēta glikoneoģenēze, ķermenis var piedzīvot hipoglikēmija (zems cukurs asinīs). Hipoglikēmijai var būt daudz iemeslu. Tādējādi hormonālie regulēšanas mehānismi vadīt līdz paaugstinātai glikoneoģenēzei paaugstināta glikozes pieprasījuma vai samazināta ogļhidrātu patēriņa gadījumā. Hormonālais insulīna līdzinieks ir hormons glikagons. Kad glikozes līmenis asinīs samazinās, palielinās glikagona ražošana, kas pēc tam liek palielināt glikoneoģenēzi. Pirmkārt, aknās un muskuļos uzkrātais glikogēns tiek sadalīts un pārveidots par glikozi. Kad visas glikogēna rezerves ir izsmeltas, glikogēnais amino skābes tiek pārvērsti glikozē. Tādējādi muskuļu sadalīšana notiek ķermeņa apgādei ar enerģiju. Tomēr, ja dažādu iemeslu dēļ ir grūti uzsākt glikoneoģenēzi, attīstās hipoglikēmija, kas smagos gadījumos var vadīt līdz bezsamaņai un pat nāvei. Piemēram, aknu slimības vai daži medikamenti var kavēt glikoneoģenēzi. Alkohols patēriņš arī kavē glikoneoģenēzi. Smaga hipoglikēmija ir ārkārtas situācija, kurai nepieciešama ātra medicīniskā palīdzība. Vēl viens glikoneoģenēzi veicinošais hormons ir Kortizola. Kortizola ir virsnieru garozas glikokortikoīds un darbojas kā a uzsvars hormons. Tās funkcija ir ātri nodrošināt enerģiju stresa fiziskās situācijās. Lai to izdarītu, ir jāaktivizē ķermeņa enerģijas rezerves. Kortizola stimulē aminogrupas pārveidošanos skābes skeleta muskuļos glikozē kā daļa no glikoneoģenēzes. Ja virsnieru garozā ir pārāk liela aktivitāte, piemēram, audzēja dēļ, pastāvīgi tiek ražots pārāk daudz kortizola. Pēc tam glikoneoģenēze notiek ar pilnu ātrumu. Šajā procesā glikozes pārprodukcija izraisa muskuļu sabrukšanu, vājināšanos imūnā sistēma un truncāls aptaukošanās. Šī klīniskā aina ir pazīstama kā Kušinga sindroms.
