Gluconeogenese

De Gluconeogenese zorgt voor de nieuwe synthese van glucose uit pyruvaat, lactaat en glycerine in het lichaam. Op deze manier zorgt het voor de glucosevoorziening van het organisme in tijden van honger. Stoornissen in gluconeogenese kunnen tot gevaarlijke hypoglykemie leiden.

Wat is gluconeogenese?

Tijdens gluconeogenese wordt weer glucose gegenereerd uit de afbraakproducten van het eiwit-, koolhydraat- en vetmetabolisme.

De reacties op gluconeogenese vinden voornamelijk plaats in de lever en spieren. Daar wordt de gesynthetiseerde glucose vervolgens gecondenseerd tot glucogeen, een opslagstof die dient als energieopslag voor de snelle energievoorziening van zenuwcellen, erytrocyten en spieren. Door gluconeogenese kan dagelijks 180 tot 200 gram glucose opnieuw worden gevormd.

Gluconeogenese kan worden gezien als het omgekeerde van glycolyse (afbraak van glucose) naar pyruvaat of lactaat, hoewel om energetische redenen drie reactiestappen moeten worden vervangen door bypass-reacties. Glycolyse produceert pyruvaat (pyrodruivenzuur) of, onder anaërobe omstandigheden, lactaat (anion van melkzuur). Bovendien wordt pyrodruivenzuur ook gevormd uit aminozuren wanneer ze worden afgebroken. Een ander substraat voor de regeneratie van glucose is glycerine, dat afkomstig is van de afbraak van vet. Het wordt omgezet in dihydroxyacetonfosfaat, dat als metaboliet in de syntheseketen van gluconeogenese werkt om glucose op te bouwen.

Functie en taak

De vraag rijst waarom glucose opnieuw moet worden opgebouwd als het eerder door glycolyse werd afgebroken om energie op te wekken. Houd er echter rekening mee dat de zenuwcellen, de hersenen of de erytrocyten afhankelijk zijn van glucose als energieleverancier.

Als de voorraden glucose van het lichaam worden opgebruikt zonder snel genoeg te worden aangevuld, treedt gevaarlijke hypoglykemie op, die zelfs fataal kan zijn. Met behulp van gluconeogenese kan de normale bloedsuikerspiegel constant worden gehouden, zelfs in tijden van honger of in energieverslindende noodsituaties.

Een derde van de nieuw gesynthetiseerde glucose wordt als glucogeen opgeslagen in de lever en twee derde in de skeletspieren. Als je voor een langere tijd honger hebt, neemt de behoefte aan glucose iets af, omdat de tweede metabole route het gebruik van ketonlichamen is om energie op te wekken.

De centrale rol bij gluconeogenese wordt gespeeld door pyrodruivenzuur (pyruvaat) of het melkzuur (lactaat) dat daaruit onder anaërobe omstandigheden wordt gevormd. Beide verbindingen zijn ook afbraakproducten tijdens glycolyse (afbraak van suiker).

Bovendien wordt pyruvaat gevormd wanneer aminozuren worden afgebroken. Elders kan glycerine uit vetafbraak ook worden omgezet in een metaboliet van gluconeogenese, en het wordt in dit proces opgenomen. Tijdens gluconeogenese wordt glucose geproduceerd uit de afbraakproducten van het koolhydraat-, eiwit- en vetmetabolisme.

De lichaamseigen reguleringsmechanismen zorgen ervoor dat gluconeogenese en glycolyse niet parallel verlopen. Met verhoogde glycolyse wordt gluconeogenese enigszins verzwakt. In een fase van verhoogde gluconeogenese wordt de glycolyse weer verminderd.

Voor dit doel zijn er hormonale regulerende mechanismen in het organisme. Als er bijvoorbeeld veel koolhydraten via de voeding worden geconsumeerd, stijgt de bloedsuikerspiegel. Tegelijkertijd wordt de aanmaak van insuline in de alvleesklier gestimuleerd.

Insuline voorziet de cellen van glucose. Daar wordt het afgebroken om energie op te wekken of, als de energiebehoefte laag is, wordt het omgezet in vetzuren die als triglyceriden (vet) in vetweefsel kunnen worden opgeslagen.

Bij onvoldoende aanvoer van koolhydraten (honger, extreem koolhydraatarme voeding of hoge glucoseconsumptie in noodgevallen), daalt de bloedsuikerspiegel eerst. Dit roept de hormonale antagonist van insuline, het hormoon glucagon, op het toneel. Glucagon zorgt ervoor dat opgeslagen glucogeen in de lever wordt afgebroken tot glucose. Wanneer deze voorraden zijn opgebruikt, begint de verhoogde gluconeogenese van aminozuren voor de nieuwe synthese van glucose in het lichaam als de hongerfase aanhoudt.

Ziekten en aandoeningen

Als de gluconeogenese wordt verstoord, kan het lichaam een ​​lage bloedsuikerspiegel hebben (hypoglykemie). Hypoglykemie kan vele oorzaken hebben. Hormonale regulatiemechanismen leiden bijvoorbeeld tot verhoogde gluconeogenese wanneer er een verhoogde behoefte aan glucose is of wanneer de toevoer van koolhydraten wordt verminderd.

De hormonale antagonist van insuline is het hormoon glucagon. Wanneer de bloedsuikerspiegel daalt, neemt de productie van glucagon toe, wat vervolgens een verhoogde gluconeogenese veroorzaakt. Allereerst wordt glucogeen opgeslagen in de lever en spieren afgebroken en omgezet in glucose. Wanneer alle glucogeenreserves zijn opgebruikt, worden glucogene aminozuren omgezet in glucose. Er vindt spierafbraak plaats om het lichaam van energie te voorzien.

Als gluconeogenese om verschillende redenen moeilijk op gang komt, ontwikkelt zich hypoglykemie, die in ernstige gevallen kan leiden tot bewusteloosheid en zelfs de dood.

Leveraandoeningen of bepaalde medicijnen kunnen bijvoorbeeld gluconeogenese belemmeren. De consumptie van alcohol remt ook de gluconeogenese. Ernstige hypoglykemie is een noodgeval dat snelle medische aandacht vereist.

Een ander hormoon dat gluconeogenese bevordert, is cortisol. Cortisol is een glucocorticoïde die wordt aangetroffen in de bijnierschors en werkt als een stresshormoon. Zijn taak is om in stressvolle fysieke situaties snel van energie te voorzien. Om dit te doen, moeten de fysieke energiereserves worden geactiveerd. Cortisol stimuleert de omzetting van aminozuren in de skeletspieren 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. De overproductie van glucose leidt tot spierafbraak, een verzwakking van het immuunsysteem en zwaarlijvigheid van de romp. Dit klinische beeld staat bekend als het syndroom van Cushing.