The Глюконеогенез забезпечує новий синтез глюкози з пірувату, лактату та гліцерину в організмі. Таким чином, це забезпечує постачання організмом глюкози в періоди голоду. Порушення глюконеогенезу може призвести до небезпечної гіпоглікемії.
Що таке глюконеогенез?
Під час глюконеогенезу глюкоза знову утворюється з продуктів розпаду білкового, вуглеводного та жирового обміну.
Реакції на глюконеогенез переважно відбуваються в печінці та м’язах. Там синтезована глюкоза конденсується в глюкоген - накопичувальна речовина, яка служить запасом енергії для швидкого енергопостачання нервових клітин, еритроцитів і м’язів. Завдяки глюконеогенезу в день може утворюватися від 180 до 200 грамів глюкози.
Глюконеогенез можна розглядати як зворотній зв'язок гліколізу (розпаду глюкози) до пірувату або лактату, хоча три етапи реакції з енергетичних причин повинні бути замінені обхідними реакціями. Гліколіз виробляє піруват (піровиноградна кислота) або, в анаеробних умовах, лактат (аніон молочної кислоти). Крім того, піровиноградна кислота також утворюється з амінокислот, коли вони руйнуються. Ще одним субстратом для регенерації глюкози є гліцерин, який надходить при розщепленні жиру. Він перетворюється в дигідроксіацетонфосфат, який діє як метаболіт у ланцюзі синтезу глюконеогенезу для накопичення глюкози.
Функція та завдання
Виникає питання, чому глюкозу слід знову нарощувати, якщо вона раніше була розбита гліколізом для отримання енергії. Однак слід пам’ятати, що нервові клітини, мозок або еритроцити залежать від глюкози як постачальника енергії.
Якщо запаси глюкози в організмі витрачаються, не поповнюючись досить швидко, виникає небезпечна гіпоглікемія, яка може бути навіть смертельною. За допомогою глюконеогенезу нормальний рівень цукру в крові може бути постійним навіть у голодні або в надзвичайних ситуаціях, що споживають енергію.
Третина новосинтезованої глюкози зберігається в печінці, а дві третини в скелетних м’язах як глюкоген. Якщо ви голодні протягом більш тривалого періоду часу, потреба в глюкозі трохи знижується, оскільки другий метаболічний шлях - це використання кетонових тіл для отримання енергії.
Центральну роль у глюконеогенезі відіграє піровиноградна кислота (піруват) або молочна кислота (лактат), що утворюється з неї в анаеробних умовах. Обидві сполуки також є продуктами розпаду під час гліколізу (розпаду цукру).
Крім того, піруват також утворюється при руйнуванні амінокислот. В іншому випадку гліцерин при розщепленні жиру також може бути перетворений в метаболіт глюконеогенезу, і він включений в цей процес. Під час глюконеогенезу глюкоза виробляється з продуктів розпаду вуглеводного, білкового та жирового обміну.
Власні регуляторні механізми організму гарантують, що глюконеогенез та гліколіз не відбуваються паралельно. При посиленому гліколізі глюконеогенез дещо послаблюється. У фазі посиленого глюконеогенезу гліколіз знову знижується.
Для цього в організмі існують гормональні регуляторні механізми. Наприклад, якщо через їжу вживається багато вуглеводів, рівень цукру в крові підвищується. Одночасно стимулюється вироблення інсуліну в підшлунковій залозі.
Інсулін забезпечує клітини глюкозою. Там він або розбивається для отримання енергії, або, якщо потреба в енергії низька, він перетворюється на жирні кислоти, які можуть зберігатися у вигляді тригліцеридів (жиру) у жировій тканині.
Якщо недостатній запас вуглеводів (голод, вкрай низьковуглеводна їжа або велике споживання глюкози в надзвичайних ситуаціях), рівень цукру в крові спочатку падає. Це викликає на місце події антагоніста гормону інсуліну, гормону глюкагону. Глюкагон змушує зберігається глюкоген в печінці руйнуватися на глюкозу. Коли ці запаси використовуються, в організмі починається посилений глюконеогенез амінокислот для нового синтезу глюкози, якщо фаза голоду зберігається.
Хвороби та недуги
Якщо порушено глюконеогенез, в організмі може бути низький рівень цукру в крові (гіпоглікемія). Гіпоглікемія може мати безліч причин. Наприклад, гормональні регуляторні механізми призводять до посилення глюконеогенезу, коли спостерігається підвищена потреба в глюкозі або коли скорочується запас вуглеводів.
Гормональним антагоністом інсуліну є гормон глюкагон. Коли рівень цукру в крові падає, вироблення глюкагону збільшується, що потім викликає посилений глюконеогенез. Перш за все, глюкоген, що зберігається в печінці та м’язах, руйнується і перетворюється на глюкозу. Коли всі запаси глюкогену витрачені, глюкогенні амінокислоти перетворюються на глюкозу. М'язовий зрив відбувається з метою постачання організму енергією.
Однак якщо з різних причин глюконеогенез важко розпочати, розвивається гіпоглікемія, яка у важких випадках може призвести до несвідомості і навіть смерті.
Наприклад, захворювання печінки або певні препарати можуть перешкоджати глюконеогенезу. Вживання алкоголю також гальмує глюконеогенез. Важка гіпоглікемія - це надзвичайна ситуація, яка потребує швидкої медичної допомоги.
Ще один гормон, який сприяє глюконеогенезу, - кортизол. Кортизол - глюкокортикоїд, який знаходиться в корі надниркових залоз і діє як гормон стресу. Її завдання - швидко забезпечувати енергією в стресових фізичних ситуаціях. Для цього необхідно активувати запаси фізичної енергії. Кортизол стимулює перетворення амінокислот скелетних м'язів у глюкозу у складі глюконеогенезу.
Якщо кора надниркових залоз надмірна, наприклад, через пухлину, постійно виробляється занадто багато кортизолу. Потім глюконеогенез працює на повній швидкості. Перевиробництво глюкози призводить до розпаду м’язів, ослаблення імунної системи та ожиріння в стовбурах. Ця клінічна картина відома як синдром Кушинга.
