glukoneogeneesin varmistaa kehon uuden sokerin synteesin pyruvaatista, laktaatista ja glyseriinistä. Tällä tavoin se varmistaa organismin glukoositarjonnan nälkäaikoina. Glukoneogeneesin häiriöt voivat johtaa vaaralliseen hypoglykemiaan.
Mikä on glukoneogeneesi?
Glukoneogeneesin aikana glukoosi muodostuu jälleen proteiini-, hiilihydraatti- ja rasva-aineenvaihdunnan hajoamistuotteista.
Reaktiot glukoneogeneesiin tapahtuvat pääasiassa maksassa ja lihaksissa. Siellä syntetisoitu glukoosi kondensoidaan sitten glukogeeniksi, varastointiaineeksi, joka toimii energian varastointina hermosolujen, punasolujen ja lihaksien nopeaan energiantuotantoon. Glukoneogeneesin avulla voidaan muodostaa äskettäin 180-200 grammaa glukoosia päivässä.
Glukoneogeneesiä voidaan pitää glykolyysi (glukoosin hajoaminen) käänteisenä pyruvaatiksi tai laktaatiksi, vaikkakin kolme reaktiovaihetta on korvattava ohitusreaktioilla energiasyistä. Glykolyysi tuottaa pyruvaatin (pyruviinihapon) tai anaerobisissa olosuhteissa laktaatin (maitohapon anioni). Lisäksi pyruviinihappo muodostuu myös aminohapoista, kun ne hajoavat. Toinen substraatti glukoosin regeneraatiolle on glyseriini, joka tulee rasvan hajoamisesta. Se muuttuu dihydroksiasetonifosfaatiksi, joka toimii metaboliittina glukoneogeneesin synteesiketjussa glukoosin muodostamiseksi.
Toiminto ja tehtävä
Esiin nousee kysymys, miksi glukoosia tulisi rakentaa uudelleen, jos se aiemmin hajotettiin glykolysillä energian tuottamiseksi. On kuitenkin muistettava, että hermosolut, aivot tai punasolut ovat riippuvaisia glukoosista energiantoimittajana.
Jos kehon glukoositarvikkeet käyvät loppuun ilman, että niitä täydennetään tarpeeksi nopeasti, syntyy vaarallista hypoglykemiaa, joka voi jopa johtaa kuolemaan. Glukoneogeneesin avulla normaali verensokeritaso voidaan pitää vakiona jopa nälkää tai energiaa kuluttavissa hätätilanteissa.
Kolmasosa juuri syntetisoidusta glukoosista varastoituu maksassa ja kaksi kolmasosaa luustolihaksissa glukogeenina. Jos olet nälkäinen pidemmän aikaa, glukoosin tarve vähenee hiukan, koska toinen aineenvaihduntareitti on ketonirunkojen käyttö energian tuottamiseksi.
Keskeinen rooli glukoneogeneesissä on pyruviinihapolla (pyruvaatti) tai siitä muodostuneella maitohapolla (laktaatti) anaerobisissa olosuhteissa. Molemmat yhdisteet ovat myös hajoamistuotteita glykolyysin aikana (sokerin hajoaminen).
Lisäksi pyruvaattia muodostuu myös, kun aminohapot hajoavat. Muualla rasvan hajoamisesta johtuva glyseriini voidaan myös muuttaa glukoneogeneesin metaboliitiksi, ja se sisällytetään tähän prosessiin. Glukoneogeneesin aikana glukoosia tuotetaan hiilihydraatti-, proteiini- ja rasva-aineenvaihdunnan hajoamistuotteista.
Kehon omat säätelymekanismit varmistavat, että glukoneogeneesi ja glykolyysi eivät tapahdu samanaikaisesti. Lisääntyneen glykolyysin myötä glukoneogeneesi heikkenee jonkin verran. Lisääntyneen glukoneogeneesin vaiheessa glykolyysi vähenee jälleen.
Organismissa on tätä tarkoitusta varten hormonaalisia säätelymekanismeja. Esimerkiksi, jos ruoka kuluttaa paljon hiilihydraatteja, verensokeritaso nousee. Samalla stimuloidaan haiman insuliinin tuotantoa.
Insuliini tarjoaa soluille glukoosia. Siellä se joko hajoaa tuottamaan energiaa tai, jos energiantarve on alhainen, se muuttuu rasvahapoiksi, jotka voidaan varastoida triglyserideiksi (rasvoiksi) rasvakudoksessa.
Jos hiilihydraatteja ei ole riittävästi (nälkä, erittäin vähän hiilihydraatteja sisältävä ruoka tai suuri glukoosin kulutus hätätilanteissa), verensokeri laskee ensin. Tämä kutsuu paikan päällä insuliinin hormonaalista antagonistia, glukagonhormonia. Glukagon aiheuttaa maksassa varastoituneen glykogeenin hajoamisen glukoosiksi. Kun nämä tarvikkeet on käytetty loppuun, aminohappojen lisääntynyt glukoneogeneesi glukoosin uudeksi synteesiksi alkaa kehossa, jos nälkävaihe jatkuu.
Sairaudet ja vaivat
Jos glukoneogeneesi on häiriintynyt, kehossa saattaa olla matala verensokeri (hypoglykemia). Hypoglykemialla voi olla monia syitä. Esimerkiksi hormonaaliset säätelymekanismit johtavat lisääntyneeseen glukoneogeneesiin, kun glukoosin tarve on lisääntynyt tai kun hiilihydraattien tarjonta on vähentynyt.
Insuliinin hormonaalinen antagonisti on hormoni glukagoni. Kun verensokeritaso laskee, glukagonin tuotanto lisääntyy, mikä sitten lisää glukoneogeneesiä. Ensinnäkin maksaan ja lihaksiin varastoitu glukogeeni hajoaa ja muunnetaan glukoosiksi. Kun kaikki glukogeenivarat on käytetty, glukogeeniset aminohapot muuttuvat glukoosiksi. Lihasten hajoaminen tapahtuu kehon energian toimittamiseksi.
Jos glukoneogeneesiä on kuitenkin vaikea päästä eri syistä, kehittyy hypoglykemia, joka vaikeissa tapauksissa voi johtaa tajuttomuuteen ja jopa kuolemaan.
Esimerkiksi maksasairaudet tai tietyt lääkkeet voivat estää glukoneogeneesiä. Alkoholin kulutus estää myös glukoneogeneesiä. Vakava hypoglykemia on kiireellinen lääketieteellinen hoito, joka vaatii kiireellistä hoitoa.
Toinen hormoni, joka edistää glukoneogeneesiä, on kortisoli. Kortisoli on lisämunuaisen kuoressa oleva glukokortikoidi, joka toimii stressihormonina. Sen tehtävänä on tuottaa energiaa nopeasti stressaavissa fyysisissä tilanteissa. Tätä varten fyysiset energiavarat on aktivoitava. Kortisoli stimuloi luurankolihasten aminohappojen muuttumista glukoosiksi osana glukoneogeneesiä.
Jos lisämunuaisen kuori on liian aktiivinen, esimerkiksi kasvaimen takia, kortisolia syntyy jatkuvasti liian paljon. Sitten glukoneogeneesi kulkee täydellä nopeudella. Glukoosin ylituotanto johtaa lihasten hajoamiseen, immuunijärjestelmän heikkenemiseen ja rungon liikalihavuuteen. Tämä kliininen kuva tunnetaan Cushingin oireyhtymänä.
