גלוקונאוגנזה מבטיחה סינתזה מחודשת של גלוקוז החל מ- פירובטה, חומצת חלב ו גליצרול בתוך הגוף. בדרך זו, זה מבטיח את גלוקוז אספקת האורגניזם בתקופות רעב. הפרעות בגלוקונאוגנזה יכולות עוֹפֶרֶת למסוכן היפוגליקמיה.
מהי גלוקונאוגנזה?
תגובות גלוקונאוגנזה מתרחשות בעיקר ב כבד ושרירים. במהלך גלוקונאוגנזה, גלוקוז מיוצר שוב מתוצרי הפירוק של חלבון, פחמימה ו מטבוליזם של שומן. התגובות לגלוקונאוגנזה מתרחשות בעיקר ב כבד ובשרירים. שם מעובה את הגלוקוז המסונתז לגלוקוגן, חומר אגירה המשמש מאגר אנרגיה לאספקה מהירה של אנרגיה לתאי עצב, אריתרוציטים ושרירים. גלוקונאוגנזה יכולה לייצר 180 עד 200 גרם גלוקוז חדש ליום. ניתן לראות בגלוקונאוגנזה היפוך של גליקוליזה (פירוק גלוקוז) ל פירובטה or חומצת חלב, אך יש להחליף שלושה שלבי תגובה בתגובות עוקף מסיבות אנרגטיות. גליקוליזה מייצר פירובטה (חומצה פירובית) או בתנאים אנאירוביים, חומצת חלב (אניון של חומצה לקטית). יתר על כן, חומצה פירובית נוצרת גם מ חומצות אמינו במהלך השפלה שלהם. מצע נוסף להכנת גלוקוז מחדש גליצרול, שמקורו בהשפלת שומן. הוא מומר ל דיהידרוקסי אצטון פוספט, המשמש כמטבוליט בשרשרת הסינתזה של גלוקונאוגנזה לבניית גלוקוז.
פונקציה ותפקיד
נשאלת השאלה מדוע יש לבנות גלוקוז מחדש כאשר הוא נשבר בעבר על ידי גליקוליזה לייצור אנרגיה. עם זאת, יש לזכור שתאי עצב, ה- מוֹחַ, או אריתרוציטים תלויים באופן משכנע בגלוקוז כמקור אנרגיה. אם מאגרי הגלוקוז בגוף מתרוקנים מבלי להתחדש במהירות מספקת, התוצאה מסוכנת היפוגליקמיה, שיכול אפילו להיות קטלני. בעזרת גלוקונאוגנזה, נורמלי דם ניתן לשמור על רמות גלוקוז קבועות גם בתקופות רעב או במצבי חירום שצורכים אנרגיה. שליש מהגלוקוז המסונתז החדש מאוחסן כגלוקוגן ב כבד ושני שליש בשריר השלד. במהלך תקופת רעב ממושכת, הביקוש לגלוקוז פוחת מעט משום שהשימוש בגופי קטון לייצור אנרגיה נקבע כמסלול מטבולי שני. את התפקיד המרכזי בגלוקונאוגנזה ממלא חומצה פירובית (פירובט) או ה- חומצה לקטית (לקטט) נוצר ממנו בתנאים אנאירוביים. שתי התרכובות הן גם מוצרי השפלה במהלך הגליקוליזה (סוכר התקלקל). בנוסף נוצר פירובט גם במהלך פירוק חומצות אמינו. בנקודה אחרת, גליצרול מפירוק שומן ניתן להמיר גם למטבוליט של גלוקונאוגנזה, תוך שילובו בתהליך זה. לפיכך, גלוקונאוגנזה מייצרת שוב גלוקוז מתוצרי הפירוק של פחמימות, חלבונים ו מטבוליזם של שומן. מנגנוני הוויסות של הגוף עצמו מבטיחים כי גלוקונאוגנזה וגליקוליזה אינם פועלים זה לצד זה באותה מידה. כאשר הגליקוליזה משופרת, הגלוקונאוגנזה מוחלש במקצת. בשלב של גלוקונאוגנזה מוגברת, הגליקוליזה מצומצמת בתורו. מנגנוני ויסות הורמונליים קיימים באורגניזם למטרה זו. לדוגמא, אם הרבה פחמימות מסופקים באמצעות מזון, דם רמת הגלוקוז עולה. במקביל, הייצור של אינסולין בלבלב מגורה. אינסולין מבטיח כי גלוקוז מסופק לתאים. שם, הוא מחולק כדי לייצר אנרגיה או, אם דרישות האנרגיה נמוכות, הופך אותו חומצות שומן שניתן לאחסן כ- טריגליצרידים (שומן) ברקמת השומן. כשיש היצע של פחמימות (רעב, דל פחמימות במיוחד דיאטה או צריכת גלוקוז גבוהה במקרי חירום), דם תחילה רמת הגלוקוז יורדת. זה קורא אינסוליןהמקביל ההורמונלי, ההורמון גלוקגון. גלוקגון גורם לפירוק הגלוקוגן המאוחסן בכבד לגלוקוז. כאשר החנויות האלה מתרוקנות, גלוקונאוגנזה מוגברת מ חומצות אמינו מתחיל לסנתז מחדש גלוקוז אם הרעב נמשך בגוף.
מחלות ומחלות
כאשר גלוקונאוגנזה מופרע, הגוף עלול לחוות היפוגליקמיה (נָמוּך סוכר בדם). להיפוגליקמיה יכולות להיות סיבות רבות. לפיכך, מנגנוני ויסות הורמונליים עוֹפֶרֶת להגברת גלוקונאוגנזה במקרה של ביקוש מוגבר לגלוקוז או צריכת פחמימות מופחתת. המקביל ההורמונלי של האינסולין הוא ההורמון גלוקגון. כאשר רמות הגלוקוז בדם יורדות, ייצור הגלוקגון גדל, מה שמנחה גלוקונאוגנזה מוגברת. ראשית, גלוקוגן המאוחסן בכבד ובשרירים מתפרק והופך לגלוקוז. כאשר כל מאגרי הגלוקוגן מתרוקנים, אמינו גלוקוגני חומצות מומרים לגלוקוז. לפיכך, פירוק שרירים מתרחש בכדי לספק לגוף אנרגיה. עם זאת, אם קשה להתחיל בגלוקונאוגנזה מסיבות שונות, מתפתחת היפוגליקמיה, שבמקרים חמורים יכולה עוֹפֶרֶת לחוסר הכרה ואפילו למוות. לדוגמא, מחלות כבד או תרופות מסוימות יכולות לעכב את הגלוקונאוגנזה. כּוֹהֶל צריכה גם מעכבת גלוקונאוגנזה. היפוגליקמיה קשה היא מצב חירום הדורש טיפול רפואי מהיר. הורמון נוסף המקדם גלוקונאוגנזה הוא קורטיזול. קורטיזול הוא גלוקוקורטיקואיד של קליפת יותרת הכליה ומתפקד כ- לחץ הוֹרמוֹן. תפקידו לספק במהירות אנרגיה במהלך מצבים גופניים מלחיצים. לשם כך יש להפעיל את מאגרי האנרגיה של הגוף. קורטיזול מגרה את המרת האמינו חומצות בשרירי השלד לגלוקוז כחלק מגלוקונאוגנזה. אם קליפת יותרת הכליה פעילה יתר על המידה, למשל בגלל גידול, מייצרים כל הזמן יותר מדי קורטיזול. לאחר מכן גלוקונאוגנזה פועלת במלוא המהירות. בתהליך זה, ייצור יתר של גלוקוז מוביל להתמוטטות שרירים, היחלשות המערכת החיסונית וטרונקל השמנה. תמונה קלינית זו מכונה תסמונת קושינגס.
