gluconeogenesi

Il gluconeogenesi assicura la nuova sintesi di glucosio da piruvato, lattato e glicerina nell'organismo. Ciò garantisce l'apporto di glucosio all'organismo nei momenti di fame. I disturbi della gluconeogenesi possono portare a una pericolosa ipoglicemia.

Cos'è la gluconeogenesi?

Durante la gluconeogenesi, il glucosio viene nuovamente generato dai prodotti di degradazione del metabolismo di proteine, carboidrati e grassi.

Le reazioni alla gluconeogenesi avvengono principalmente nel fegato e nei muscoli. Lì il glucosio sintetizzato viene quindi condensato in glucogeno, una sostanza di immagazzinamento che funge da riserva di energia per il rapido rifornimento energetico di cellule nervose, eritrociti e muscoli. Attraverso la gluconeogenesi, si possono formare da 180 a 200 grammi di glucosio al giorno.

La gluconeogenesi può essere vista come il contrario della glicolisi (scomposizione del glucosio) al piruvato o al lattato, sebbene tre fasi di reazione debbano essere sostituite da reazioni di bypass per ragioni energetiche. La glicolisi produce piruvato (acido piruvico) o, in condizioni anaerobiche, lattato (anione dell'acido lattico). Inoltre, l'acido piruvico si forma anche dagli amminoacidi quando vengono scomposti. Un altro substrato per la rigenerazione del glucosio è la glicerina, che deriva dalla scomposizione dei grassi. Viene convertito in diidrossiacetone fosfato, che agisce come metabolita nella catena di sintesi della gluconeogenesi per la formazione del glucosio.

Funzione e compito

Sorge la domanda sul motivo per cui il glucosio dovrebbe essere ricostruito se era stato precedentemente scomposto dalla glicolisi per generare energia. Va notato, tuttavia, che le cellule nervose, il cervello o gli eritrociti dipendono dal glucosio come fornitore di energia.

Se le scorte di glucosio del corpo vengono esaurite senza essere reintegrate abbastanza rapidamente, si verifica un'ipoglicemia pericolosa, che può anche essere fatale. Con l'aiuto della gluconeogenesi, il normale livello di zucchero nel sangue può essere mantenuto costante anche nei momenti di fame o in situazioni di emergenza che consumano energia.

Un terzo del glucosio di nuova sintesi viene immagazzinato come glucogeno nel fegato e due terzi nei muscoli scheletrici. Se hai fame per un periodo di tempo più lungo, la necessità di glucosio diminuisce leggermente perché la seconda via metabolica è l'uso di corpi chetonici per generare energia.

Il ruolo centrale nella gluconeogenesi è svolto dall'acido piruvico (piruvato) o dall'acido lattico (lattato) formato da esso in condizioni anaerobiche. Entrambi i composti sono anche prodotti di degradazione durante la glicolisi (scomposizione dello zucchero).

Inoltre, il piruvato si forma anche quando gli amminoacidi vengono scomposti. Altrove, la glicerina derivante dalla scomposizione dei grassi può anche essere convertita in un metabolita della gluconeogenesi ed è incorporata in questo processo. Durante la gluconeogenesi, il glucosio viene nuovamente prodotto dai prodotti di degradazione del metabolismo dei carboidrati, delle proteine ​​e dei grassi.

I meccanismi regolatori dell'organismo assicurano che la gluconeogenesi e la glicolisi non avvengano contemporaneamente. Con l'aumento della glicolisi, la gluconeogenesi è in qualche modo indebolita. In una fase di aumento della gluconeogenesi, la glicolisi viene nuovamente ridotta.

A tal fine, ci sono meccanismi di regolazione ormonale nell'organismo. Ad esempio, se molti carboidrati vengono consumati attraverso il cibo, il livello di zucchero nel sangue aumenta. Allo stesso tempo, viene stimolata la produzione di insulina nel pancreas.

L'insulina fornisce alle cellule il glucosio. Qui viene scomposto per produrre energia o, se il fabbisogno energetico è basso, viene convertito in acidi grassi che possono essere immagazzinati come trigliceridi (grasso) nel tessuto adiposo.

Se l'apporto di carboidrati è insufficiente (fame, cibo a bassissimo contenuto di carboidrati o elevato consumo di glucosio in caso di emergenza), il livello di zucchero nel sangue prima scende. Questo chiama l'antagonista ormonale dell'insulina, l'ormone glucagone, sulla scena. Il glucagone fa sì che il glucogeno immagazzinato nel fegato si scomponga in glucosio. Quando queste scorte sono esaurite, la maggiore gluconeogenesi da aminoacidi per la nuova sintesi di glucosio inizia nel corpo se la fase di fame persiste.

Malattie e disturbi

Se la gluconeogenesi viene interrotta, il corpo può avere un basso livello di zucchero nel sangue (ipoglicemia). L'ipoglicemia può avere molte cause. Ad esempio, i meccanismi di regolazione ormonale portano ad un aumento della gluconeogenesi quando c'è un aumentato fabbisogno di glucosio o quando l'apporto di carboidrati è ridotto.

L'antagonista ormonale dell'insulina è l'ormone glucagone. Quando il livello di zucchero nel sangue diminuisce, la produzione di glucagone aumenta, il che provoca un aumento della gluconeogenesi. In primo luogo, il glucogeno immagazzinato nel fegato e nei muscoli viene scomposto e convertito in glucosio. Quando tutte le riserve di glucogeno sono esaurite, gli amminoacidi glucogenici vengono convertiti in glucosio. La disgregazione muscolare avviene per fornire energia al corpo.

Tuttavia, se la gluconeogenesi è difficile da ottenere per vari motivi, si sviluppa l'ipoglicemia, che nei casi più gravi può portare allo stato di incoscienza e persino alla morte.

Ad esempio, malattie del fegato o alcuni farmaci possono ostacolare la gluconeogenesi. Il consumo di alcol inibisce anche la gluconeogenesi. L'ipoglicemia grave è un'emergenza che richiede cure mediche rapide.

Un altro ormone che promuove la gluconeogenesi è il cortisolo. Il cortisolo è un glucocorticoide presente nella corteccia surrenale e agisce come un ormone dello stress. Il suo compito è fornire energia rapidamente in situazioni fisiche stressanti. Per fare questo, le riserve di energia fisica devono essere attivate. Il cortisolo stimola la conversione degli amminoacidi nei muscoli scheletrici in glucosio come parte della gluconeogenesi.

Se la corteccia surrenale è iperattiva, ad esempio a causa di un tumore, viene prodotto costantemente troppo cortisolo. La gluconeogenesi funziona quindi a piena velocità. La sovrapproduzione di glucosio porta alla disgregazione muscolare, all'indebolimento del sistema immunitario e all'obesità del tronco. Questo quadro clinico è noto come sindrome di Cushing.