Gluconeogenese zorgt voor de hersynthese van glucose oppompen van pyruvaat, melk geven en glycerol in het lichaam. Op deze manier zorgt het voor de glucose levering van het organisme tijdens perioden van uithongering. Stoornissen in gluconeogenese kunnen leiden te gevaarlijk hypoglycemie.
Wat is gluconeogenese?
Gluconeogenese-reacties komen voornamelijk voor in de lever en spieren. Tijdens gluconeogenese, glucose wordt weer geproduceerd uit de afbraakproducten van proteïne, koolhydraten en Vet metabolisme De reacties voor gluconeogenese vinden voornamelijk plaats in de lever en in de spieren. Daar wordt de gesynthetiseerde glucose vervolgens gecondenseerd tot glucogeen, een opslagstof die dient als een energieopslag voor de snelle levering van energie aan zenuwcellen, erytrocyten en spieren. Gluconeogenese kan 180 tot 200 gram nieuwe glucose per dag produceren. Gluconeogenese kan worden gezien als een omkering van glycolyse (afbraak van glucose) naar pyruvaat or melk geven, maar om energieredenen moeten drie reactiestappen worden vervangen door bypass-reacties. Glycolyse produceert pyruvaat (pyrodruivenzuur) of, onder anaërobe omstandigheden, melk geven (anion van melkzuur Bovendien wordt pyrodruivenzuur ook gevormd uit aminozuren tijdens hun afbraak. Een ander substraat voor de reconstitutie van glucose is glycerol, die is afgeleid van vetafbraak. Het wordt geconverteerd naar dihydroxyaceton fosfaat, dat werkt als een metaboliet in de syntheseketen van gluconeogenese om glucose op te bouwen.
Functie en rol
De vraag rijst waarom glucose opnieuw moet worden opgebouwd terwijl het eerder werd afgebroken door glycolyse voor energieproductie. Er moet echter aan worden herinnerd dat zenuwcellen, de hersenenof erytrocyten zijn dwingend afhankelijk van glucose als energiebron. Als de glucosereserves van het lichaam uitgeput raken zonder snel genoeg te worden aangevuld, is het resultaat gevaarlijk hypoglycemie, wat zelfs fataal kan zijn. Met behulp van gluconeogenese, normaal bloed glucosespiegels kunnen constant worden gehouden, zelfs tijdens perioden van uithongering of in energieverslindende noodsituaties. Een derde van de nieuw gesynthetiseerde glucose wordt als glucogeen opgeslagen in de lever en tweederde in skeletspieren. Tijdens een langdurige periode van uithongering neemt de vraag naar glucose enigszins af, omdat het gebruik van ketonlichamen voor energieproductie wordt vastgesteld als een tweede metabole route. De centrale rol bij gluconeogenese wordt gespeeld door pyrodruivenzuur (pyruvaat) of de melkzuur (lactaat) daaruit gevormd onder anaërobe omstandigheden. Beide verbindingen zijn ook afbraakproducten tijdens glycolyse (suiker afbreken). Bovendien wordt pyruvaat gevormd tijdens de afbraak van aminozuren Op een ander punt, glycerol van vetafbraak kan ook worden omgezet in een metaboliet van gluconeogenese, die in dit proces wordt opgenomen. Gluconeogenese produceert dus weer glucose uit de afbraakproducten van koolhydraten, eiwitten en Vet metabolisme De eigen regulerende mechanismen van het lichaam zorgen ervoor dat gluconeogenese en glycolyse niet in dezelfde mate naast elkaar lopen. Wanneer de glycolyse wordt versterkt, wordt de gluconeogenese enigszins afgezwakt. In een fase van verhoogde gluconeogenese wordt de glycolyse op zijn beurt beperkt. Voor dit doel bestaan hormonale regulerende mechanismen in het organisme. Als er bijvoorbeeld veel koolhydraten worden geleverd via voedsel, de bloed glucosespiegel stijgt. Tegelijkertijd is de productie van insuline in de alvleesklier wordt gestimuleerd. Insuline zorgt ervoor dat glucose aan de cellen wordt geleverd. Daar wordt het ofwel afgebroken om energie te produceren of, als de energiebehoefte laag is, omgezet in vetzuren dat kan worden opgeslagen als triglyceriden (vet) in vetweefsel. Als er een onderaanbod is van koolhydraten (honger, een extreem koolhydraatarm dieet of een hoog glucosegebruik in noodgevallen), de bloed glucosespiegel daalt aanvankelijk. Dit roept op insuline's hormonale tegenhanger, het hormoon glucagon. glucagon induceert de afbraak van opgeslagen glucogeen in de lever tot glucose. Wanneer deze voorraden zijn uitgeput, stijgt gluconeogenese uit aminozuren begint glucose opnieuw te synthetiseren als de hongersnood in het lichaam aanhoudt.
Ziekten en kwalen
Wanneer gluconeogenese wordt verstoord, kan het lichaam ervaren hypoglycemie (laag bloed suiker Hypoglykemie kan vele oorzaken hebben, dus hormonale regulatiemechanismen leiden op verhoogde gluconeogenese in het geval van een verhoogde vraag naar glucose of een verminderde inname van koolhydraten. De hormonale tegenhanger van insuline is het hormoon glucagon Wanneer de bloedglucosespiegels dalen, neemt de glucagonproductie toe, wat vervolgens leidt tot verhoogde gluconeogenese. Ten eerste wordt glucogeen opgeslagen in de lever en spieren afgebroken en omgezet in glucose. Wanneer alle glucogeenreserves zijn uitgeput, glucogene amino zuren worden omgezet in glucose. Zo vindt er spierafbraak plaats om het lichaam van energie te voorzien. Als gluconeogenese om verschillende redenen moeilijk te starten is, ontwikkelt zich hypoglykemie, die in ernstige gevallen kan leiden tot bewusteloosheid en zelfs de dood. Leveraandoeningen of bepaalde medicijnen kunnen bijvoorbeeld gluconeogenese belemmeren. Alcohol consumptie remt ook de gluconeogenese. Ernstige hypoglykemie is een noodgeval dat snelle medische aandacht vereist. Een ander gluconeogenese-bevorderend hormoon is Cortisol. Cortisol is een glucocorticoïde van de bijnierschors en functioneert als een spanning hormoon. Zijn functie is om snel energie te leveren tijdens stressvolle fysieke situaties. Hiervoor moeten de energiereserves van het lichaam geactiveerd worden. Cortisol stimuleert de omzetting van amino zuren in de skeletspieren omzetten in glucose als onderdeel van gluconeogenese. Als de bijnierschors overactief is, bijvoorbeeld door een tumor, wordt er constant te veel cortisol aangemaakt. Gluconeogenese draait dan op volle toeren. In dit proces leidt de overproductie van glucose tot spierafbraak, verzwakking van de immuunsysteem en truncal zwaarlijvigheid Dit klinische beeld staat bekend als het syndroom van Cushings.
