Gluconeogenese

 

          Laatste bijwerking : 2021.11.19

 

 

De noodzakelijke energie of ATP wordt normaal in het organisme gegenereerd uit beide glycolyse-pathways, de aerobe en de anaerobe :

 

1. • de anaerobe glycolyse heeft fundamenteel steeds de bovenhand op de aerobe :

   • • de anaerobe levert sneller ATP dan de aerobe glycolyse.

 

Bij een krachtige inspanning neemt de beschikbare zuurstof in de spieren en de hersenen af, en kan er dus minder glucose worden omgezet in energie via de oxidatieve fosforilering. Spieren gaan in zo'n situatie melkzuur produceren als alternatieve brandstof, en dat geldt ook voor de hersenen. Vergeleken met de spieren, verbruiken de hersenen zelfs 2 x meer melkzuur dan glucose. Zij gebruiken hiervoor lactaat dat gedeeltelijk afkomstig is van de spieren AMC-magazine, 12/2008, Irene van Elzakker, NL .

 

1. • het nodige glucose moet dan aangemaakt worden door het gevormde lactaat uit anaerobe glycolyse te recycleren tot glucose of glycogeen.

 

Dit proces loopt in de lever en in de nieren en wordt "gluconeogenese" genoemd, kost veel energie (4 ATP!) maar verhindert dat weefsels verzuren!

 

1. • uitzonderlijk doen de hersenen beroep op glutamine en ketonlichamen voor het genereren van ATP (zie ook "Ketogeen dieet"). De gluconeogenese is fundamenteel een glucose-sparende energieproductievorm om de hersenen permanent te kunnen voorzien van glucose als brandstof.

 

Overzicht inhoud :

 

De input en reacties van de gluconeogenese

 

De output van de gluconeogenese

 

Rol van de gluconeogenese

 

Belang van de gluconeogenese

 

Risico's van de gluconeogenese

 

Schematisch

 

Inhoud :

 

           

Input et reacties van de gluconeogenese :

 

Lactaat  ---> LDH  --->  pyruvaat  ---> pyruvaatcarboxylase/biotine en ITP + ATP ---> oxaalacetaat  ---> PEP  --->  3-fosfoglyceraat  ---> 3-fosfoglyceraldehyde  ---> fructose 1.6-fosfaat  ---> fructose 6-fosfaat  ---> glucose 6-fosfaat  ---> glucose  ---> glycogeen

 

1. 1. • waarvan de omzetting :

 

1. 1. 1. • lactaat  ---> pyruvaat verloopt in het cytosol

         • pyruvaat  ---> oxaalcacetaat verloopt in de mitochondria (ATP nodig!)

         • oxaalacetaat  ---> PEP  ---> glucose verloopt in het cytosol

 

1. 1. • mogelijke substraten van de gluconeogenese :

 

1. 1. 1. • lactaat : 60% (recyclage via anaerobe glycolyse) : kan leiden tot biotine tekort

         • pyruvaat : 5% (via de citraat-pyruvaat cyclus)

         • alanine : 5% (proteolyse van eiwitten in vooral de spieren of uit de voeding) : kan leiden tot uitputting met als gevolg :

         • • verminderde gluconeogenese

           • verminderde aanmaak CoA

           • verhoogde ketose

           • spierzwakte (want alanine is een energiebron voor de spieren)

           • hypoglykemie (want alanine is een regulator in het koolhydraatmetabolisme)

           • verstoord stikstoftransport (samen met glutamine)

         • glutamine : 10% (idem) : zie aldaar voor eventuele gevolgen van glutamine-uitputting

         • glycerol : 20% (via mobilisatie van vetten uit het vetweefsel of uit de voeding) : kan leiden tot vermageren

 

1. 1. • biotine : een overmatig gebruik van biotine (bij zware stress bv.) zou kunnen leiden tot :

      • • de vertraging van de ureumcyclus : biotine wordt ook gebruikt voor de binding van ornithine op carbamoylfosfaat voor de vorming van citrulline.

        • een vertraging van de vetzuursynthese : biotine functioneert ook als cofactor van AcCoA carboxylase bij de carboxylatie van AcCoA naar malonyl-coënzym A, een sleutelmolecule in de vorming van vetzuurketen onder invloed van het vetzuur-synthase (FAS : Fatty Acid Synthase) .

        • hierdoor wordt :

        • • de citraat-pyruvaatcyclus afgeremd en

          • • het ongebruikte citraat zal op zijn beurt de anaerobe glycolyse afremmen door het fosfofructokinase allosterisch te remmen, wat vervolgens

            • • de PPP-shunt remmen

              • • lagere aanmaak van NADPH, maar nodig voor de lipogenese

              • wat de gluconeogenese zal activeren uit alanine en glutamine

              • • vicieuze cirkel met risico op cardiovasculaire problemen, hartfalen, claudicatio intermittens...

 

Zie ook : "Katabole stress".

 

           

De output :

 

Bij de gluconeogenese wordt dus glucose gevormd uit eiwitten en vetten (voorlopers die dus geen koolhydraten zijn : AZ, lactaat, glycerol, pyruvaat ...) :

 

1. • de gluconeogenese in niet exact het omgekeerde van de glycolyse : zij volgt maar 7 stappen van de glycolyse in omgekeerde volgorde. De 3 resterende onomkeerbare stappen worden in de gluconeogenese door andere enzymen uitgevoerd.

 

1. • de glycolyse en de gluconeogenese zijn niet gelijktijdig actief.

   • • het hormoon glucagon signaleert een te laag glucose gehalte in het bloed, laat de glycolyse stoppen en activeert de gluconeogenese.

     • overmaat spierarbeid met metabole acidose versnelt de gluconeogenese en verwijdert alzo het toxische lactaat.

 

1. • de regulatie glycolyse/gluconeogenese is belangrijk want glycolyse levert 2 ATP op, gluconeogenese verbruikt het equivalent van 4 ATP.

 

           

Rol van de gluconeogenese :

 

De gluconeogenese zorgt voor glucose, zelfs al eet je 100% zonder suiker. Een permanente opdracht is het glucoseniveau in het bloedserum constant houden door de gluconeogenese, een balans tussen insuline en glucagon, activatie van de aerobe glycolyse met liponzuur en de pentosefosfaat shunt. Maar een verhoogde gluconeogenese is een bedreiging voor alle belangrijke lichaamsfuncties.

 

Is het glucose-gehalte in het bloed laag, dan kan je de gluconeogenese niet stoppen : je glykemie zal stijgen ook al eet je geen koolhydraten.

 

Is het insuline-gehalte in het bloed laag, en heb je een relatief hoge glykemie, dan zal je glykemie zakken als je suiker eet.

 

Omdat insuline hier niet zorgt voor de opname van glucose door de cellen, maar hier de capaciteit van de lever glucose aan te maken (gluconeogenese) kan stoppen.

 

De gluconeogenese voorziet in glucose wanneer er sprake is van :

 

1. • schaarsheid aan zuurstof/glucose in de cellen (hersenen...) en,

   • wanneer de melkzuur (lactaat) spiegel stijgt,

   • stress-situaties : stimulatie van de gluconeogenese door cortisol/adrenaline uit de bijnierschors.

 

(kan leiden tot ---> uitputting van biotine als cofactor : is nochtans nodig in de ureumcyclus en in de vetzuursynthese (lipogenese))

 

Schiet de gluconeogenese tekort bv. bij zware stress : dan kunnen vetten uit het vetweefsel gemobiliseerd worden. De mobilisatie van vetten uit vetweefsels, gedurende door stress geïnduceerde glucopenie (te weinig glucose), leidt tot hydrolyse van de vetten tot vrije vetzuren en glycerol. Glycerol wordt verder als precursor gebruikt om glucose te recycleren via de gluconeogenese (vicieuze cirkel).

 

           

Belang van de gluconeogenese :

 

De gluconeogenese is :

 

1. • levensbelangrijk voor de hersenen en de erytrocyten (bezitten geen mitochondriën).

 

1. • onvervangbaar bij het verwijderen van het toxische lactaat,  gevormd bij de anaerobe verbranding van pyruvaat.

 

1. • cruciaal bij de recuperatie van NAD⁺  :

   • • de verhouding NAD⁺/ NADH bepaalt de verhouding pyruvaat/lactaat  (1/10).

     • de verhouding NAD⁺/ NADH wordt op zijn beurt bepaald door de reductie van zuurstof in de respiratieketen in de mitochondria : indien NADH sneller wordt gevormd in de anaerobe glycolyse dan het in de respiratieketen kan worden terug geoxideerd, hoe meer pyruvaat omgezet wordt tot lactaat.

 

           

Risico's van de gluconeogenese  :

 

Een verhoogde gluconeogenese is een bedreiging voor het cardiovasculair systeem :

 

1. • hersenhypoglykemie : bovenmatige stress zal de gluconeogenese sterk activeren met risico op reactieve hersenhypoglykemie.

 

1. • vermoeidheid : door onvoldoende ATP-productie tengevolge van overmatige activatie van de lactaatpathway i.p.v. de citroenzuurcyclus.

 

1. • celcalcificatie : bij overmatige stress gaat veel calcium uit het cytoplasma in de cel waardoor

   • • de celenzymen abnormaal geactiveerd worden (functieverlies van de cel door blokkering of overactivatie) ;

     • een overmaat Ca blokkeert ook de Na/K-ATPase pompsystemen in de celmembraan en slaat neer als calciumfosfaat in het cytoplasma.

 

1. • cachexie (uitputting van spier- en leverglycogeen) : het vrijgestelde adrenaline activeert het adenylaatcyclase cascade systeem om meer glucose uit glycogeen vrij te maken.

 

1. • syndroom X (door hyperglykemie/hyperinsulinemie) : de gluconeogenese (bv. geactiveerd door stress) brengt meer glucose in de bloedbaan waardoor de insulineproductie verhoogt.

 

1. • glycatie : een verhoogde gluconeogenese vergroot het risico op de vorming van Maillardproducten uit glucose en aminen.

 

1. • inflammatieverschijnselen (door immunosuppressie) : het hormoon cortisol (stress) onderdrukt het immuunsysteem en maakt het organisme dus gevoeliger voor allerlei infecties.

 

1. • angina pectoris (door hypoxie en verzuring van de weefsels) :

 

1. 1. • een onevenwicht tussen de aërobe en de anaërobe glycolyse in het voordeel van de anaërobe veroorzaakt een melkzuurverhoging in de weefsels met lactaatacidose als gevolg; verzuurde weefsels verliezen hun normale functies en leiden tot pathologische situaties.

 

1. 1. • biotine-verbruik in de verhoogde gluconeogenese ---> uitputting biotine cofactor : is nodig in de ureumcyclus en in de vetzuursynthese.

 

1. 1. 1. • het biotine-verbruik doet de ureumcyclus vertragen : daar deze gekoppeld is aan de citroenzuurcyclus, vertraagt de aërobe glycolyse in het voordeel van de lactaatvorming.

 

1. 1. 1. • vertraging van de vetzuursynthese remt de citraat-pyruvaat cyclus  :

         • • het ongebruikte citraat remt de glycolyse door het fosfofructokinase Allosterisch te inhiberen.

           • • de remming van de aërobe glycolyse zal ook een weerslag hebben op de PPP (deze pathway is afhankelijk van de glycolyse);

             • • de PPP moet, samen met de citraat-pyruvaat cyclus, zorgen voor de nodige NADPH voor de vetzuursynthese.

 

1. • negatieve stikstofbalans (door katabolisme van proteïnen) :

 

1. 1. • voor de gluconeogenese wordt voor 25% beroep gedaan op de proteolyse van eiwitten uit de spieren : het eerste AZ dat betrokken is bij de omzetting van proteïnen naar glucose is alanine. Alanine is een niet essentieel AZ : het wordt aangemaakt in de spieren uit pyruvaat en in de darm uit glutamine. Doch glutamine wordt ook opgebruikt bij een doldraaiende gluconeogenese (zie : "Input en reacties van de gluconeogenese").

 

 

Zie ook : "Stress profiel". 

 

              

Schematisch  :

 

	De gluconeogenese
Gluconeogenese : de vorming van suiker uit pyrodruivenzuur welke via glycolyse verkregen werd uit glucose (glycogeen).           Dihydroxyaceton fosfaat : kan samen met vetzuren triglyceriden vormen (vetmetabolisme)

 

 

 

 

 

De lezer dient steeds in acht te houden dat de beschreven curatieve eigenschappen in geen enkel geval het medisch advies vervangen, welke steeds onmisbaar is bij het stellen van een diagnose en bij bepaling van de ernst van de aandoening. Wel wordt de gebruiker gestimuleerd beslissingen met betrekking tot zijn gezondheid te nemen, op basis van eigen research, steeds in samenspraak met een professionele gezondheidswerker.

 

In alle gevallen valt het gebruik van dit programma enkel onder de controle, het beheer, de risico's en de verantwoordelijkheden van de gebruiker.