ה גלוקונאוגנזה מבטיח סינתזה חדשה של גלוקוז מפירובט, לקט וגליצרין בגוף. באופן זה הוא מבטיח את אספקת הגלוקוז של האורגניזם בתקופות של רעב. הפרעות בגלוקונאוגנזה עלולות להוביל להיפוגליקמיה מסוכנת.
מה זה גלוקונאוגנזה?
במהלך הגלוקונאוגנזה נוצר שוב גלוקוז מתוצרי פירוק החלבון, הפחמימות ומטבוליזם השומן.
התגובות לגלוקונאוגנזה מתרחשות בעיקר בכבד ובשרירים. שם מעובה הגלוקוז המסונתז לגלוקוגן, חומר אגירה המשמש כמאגר אנרגיה לאספקת אנרגיה מהירה של תאי עצב, אריתציטים ושרירים. באמצעות גלוקונאוגנזה ניתן ליצור 180 עד 200 גרם גלוקוז ביום.
ניתן לראות בגלוקונאוגנזה הפוך מגליקוליזה (פירוק גלוקוז) לפירובאט או לקטט, אם כי יש להחליף שלושה שלבי תגובה על ידי תגובות עוקפות מסיבות אנרגטיות. גליקוליזה מייצרת פירובטה (חומצה פירובית) או, בתנאים אנאירוביים, לקטט (אניון של חומצה לקטית). יתר על כן, חומצה פירובית נוצרת גם מחומצות אמינו כאשר הן מפרקות. מצע נוסף להתחדשות הגלוקוזה הוא גליצרין, שמקורו בפירוק שומן. הוא מומר לדיזידרוקסיצטון פוספט, המשמש כמטבוליט בשרשרת הסינתזה של הגלוקונאוגנזה לבניית גלוקוז.
פונקציה ומשימה
נשאלת השאלה מדוע צריך לבנות שוב גלוקוז אם קודם לכן נשבר על ידי הגליקוליזה כדי לייצר אנרגיה. עם זאת יש לציין כי תאי העצב, המוח או האריתרוציטים תלויים בגלוקוז כספק אנרגיה.
אם אספקת הגלוקוזה בגוף מנוצלת ללא חידוש מהיר מספיק, מתרחשת היפוגליקמיה מסוכנת, שעלולה להיות קטלנית. בעזרת גלוקונאוגנזה, ניתן לשמור על רמת הסוכר הרגילה בדם, גם בזמני רעב או במצבי חירום הצריכים אנרגיה.
שליש מהגלוקוז שזה עתה סונתז מאוחסן בכבד ושני שליש בשרירי השלד כגלוקוגן. אם אתם רעבים לתקופה ארוכה יותר, הצורך בגלוקוז יורד מעט מכיוון שהדרך המטבולית השנייה היא השימוש בגופי קטון לייצור אנרגיה.
התפקיד המרכזי בגלוקונאוגנזה ממלא על ידי חומצה פירובית (פירובט) או חומצה לקטית (לקטט) שנוצרה ממנה בתנאים אנאירוביים. שתי התרכובות הן גם מוצרי פירוק במהלך גליקוליזה (פירוק סוכר).
בנוסף, פירובט נוצר גם כאשר מתפרקות חומצות אמינו. במקום אחר, ניתן להמיר גליצרין מפירוק שומן למטבוליט של גלוקונאוגנזה, והוא משולב בתהליך זה. במהלך הגלוקונאוגנזה מופק גלוקוז מתוצרי פירוק הפחמימות, החלבון ושומן המטבוליזם.
מנגנוני הוויסות של הגוף עצמו מבטיחים כי הגלוקונאוגנזה והגליקוליזה אינם מתקיימים במקביל. עם עליית הגליקוליזה, הגלוקונאוגנזה נחלשת מעט. בשלב של עליית הגלוקונאוגנזה מוגברת שוב הגליקוליזה.
ישנם אורגניזמים מנגנוני ויסות הורמונליים למטרה זו. לדוגמה, אם הרבה פחמימות נצרכות דרך המזון, רמת הסוכר בדם עולה. במקביל, ייצור האינסולין בלבלב מגורה.
האינסולין מספק לתאים גלוקוזה. שם זה מתפרק כדי לייצר אנרגיה, או אם דרישת האנרגיה נמוכה, היא מומרת לחומצות שומן שניתן לאחסן כטריגליצרידים (שומן) ברקמת השומן.
אם אין מספיק אספקת פחמימות (רעב, אוכל דל פחמימות במיוחד או צריכת גלוקוז גבוהה במקרי חירום), תחילה יורדת רמת הסוכר בדם. זה מכנה את ההורמון אנטגוניסט של אינסולין, ההורמון גלוקגון, שנמצא במקום. גלוקגון גורם לגלוקוגן המאוחסן בכבד להתפרק לגלוקוז. כאשר מלאי האספקה האלו, הגלוקונאוגנזה המוגברת מחומצות אמינו לסינתזה החדשה של הגלוקוז מתחילה בגוף אם שלב הרעב נמשך.
מחלות ומחלות
אם הפרעה של הגלוקונאוגנזה, יתכן וגוף סוכר נמוך בדם (היפוגליקמיה). להיפוגליקמיה יכולות להיות סיבות רבות. לדוגמא, מנגנוני ויסות הורמונליים מביאים לעלייה ברמת הגלוקונאוגנזה כאשר ישנו צורך מוגבר לגלוקוז או כאשר יש היצע מופחת של פחמימות.
האנטגוניסט ההורמונלי של האינסולין הוא ההורמון גלוקגון. כאשר רמת הסוכר בדם יורדת, ייצור הגלוקגון עולה, הגורם לאחר מכן לעלייה של הגלוקונאוגנזה. ראשית כל, הגלוקוגן המאוחסן בכבד ובשרירים מתפרק ומומר לגלוקוז. כאשר כל מאגרי הגלוקוגן מנוצלים, חומצות אמינו גלוקוגניות מומרות לגלוקוזה. התמוטטות שרירים מתרחשת על מנת לספק לגוף אנרגיה.
עם זאת, אם קשה להתקדם בגלוקונאוגנזה מסיבות שונות, מתפתחת היפוגליקמיה, שבמקרים חמורים עלולה להוביל להכרה ואף למוות.
לדוגמא, מחלות כבד או תרופות מסוימות יכולות להפריע לגלוקונאוגנזה. צריכת האלכוהול מעכבת גם את הגלוקונאוגנזה. היפוגליקמיה קשה היא מצב חירום הדורש טיפול רפואי מהיר.
הורמון נוסף המקדם גלוקונאוגנזה הוא קורטיזול. קורטיזול הוא גלוקוקורטיקואיד שנמצא בקליפת האדרנל ופועל כהורמון לחץ. תפקידו לספק אנרגיה במהירות במצבים גופניים מלחיצים. לשם כך יש להפעיל את מאגרי האנרגיה הפיזיים. קורטיזול ממריץ את ההמרה של חומצות אמינו בשרירי השלד לגלוקוז כחלק מגלוקונאוגנזה.
אם קליפת האדרנל פעילה יתר, למשל בגלל גידול, כל הזמן מופק יותר מדי קורטיזול. לאחר מכן פועל הגלוקונאוגנזה במלוא המהירות. ייצור יתר של גלוקוז מביא לפירוק שרירים, היחלשות מערכת החיסון והשמנת תא המטען. תמונה קלינית זו מכונה תסמונת קושינג.
