gluconeogenesis

gluconeogenesis รับประกันการสังเคราะห์กลูโคสใหม่จากไพรูเวทแลคเตทและกลีเซอรีนในร่างกาย สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงปริมาณกลูโคสของสิ่งมีชีวิตในยามหิว การรบกวนของกลูโคโนเจเนซิสอาจทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำที่เป็นอันตรายได้

Gluconeogenesis คืออะไร?

ในระหว่างการสร้างกลูโคโนเจเนซิสกลูโคสจะถูกสร้างขึ้นอีกครั้งจากผลิตภัณฑ์ย่อยสลายของโปรตีนคาร์โบไฮเดรตและการเผาผลาญไขมัน

ปฏิกิริยาต่อกลูโคโนเจเนซิสส่วนใหญ่เกิดขึ้นในตับและกล้ามเนื้อ จากนั้นกลูโคสที่สังเคราะห์แล้วจะรวมตัวเป็นกลูโคเจนซึ่งเป็นสารกักเก็บที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งเก็บพลังงานสำหรับการจัดหาพลังงานอย่างรวดเร็วของเซลล์ประสาทเม็ดเลือดแดงและกล้ามเนื้อ ด้วยการใช้ gluconeogenesis กลูโคส 180 ถึง 200 กรัมสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้ต่อวัน

Gluconeogenesis สามารถมองได้ว่าเป็นการย้อนกลับของไกลโคไลซิส (การสลายกลูโคส) ไปเป็นไพรูเวตหรือแลคเตทแม้ว่าสามขั้นตอนของปฏิกิริยาจะต้องถูกแทนที่ด้วยปฏิกิริยาบายพาสด้วยเหตุผลด้านพลัง Glycolysis ผลิตไพรูเวต (กรดไพรูวิก) หรือภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนแลคเตท (แอนไอออนของกรดแลคติก) นอกจากนี้กรดไพรูวิกยังถูกสร้างขึ้นจากกรดอะมิโนเมื่อถูกย่อยสลาย สารตั้งต้นอื่นสำหรับการสร้างใหม่ของกลูโคสคือกลีเซอรีนซึ่งมาจากการสลายไขมัน มันถูกเปลี่ยนเป็น dihydroxyacetone phosphate ซึ่งทำหน้าที่เป็นเมตาโบไลต์ในสายการสังเคราะห์ของ gluconeogenesis เพื่อสร้างกลูโคส

ฟังก์ชันและงาน

คำถามเกิดขึ้นว่าทำไมต้องสร้างกลูโคสอีกครั้งหากก่อนหน้านี้ถูกย่อยสลายด้วยไกลโคไลซิสเพื่อสร้างพลังงาน อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าเซลล์ประสาทสมองหรือเม็ดเลือดแดงขึ้นอยู่กับกลูโคสเป็นตัวจัดหาพลังงาน

หากอุปกรณ์กลูโคสในร่างกายถูกใช้จนหมดโดยไม่ได้รับการเติมเต็มอย่างรวดเร็วเพียงพอจะเกิดภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำที่เป็นอันตรายซึ่งอาจถึงแก่ชีวิตได้ ด้วยความช่วยเหลือของ gluconeogenesis ระดับน้ำตาลในเลือดปกติสามารถรักษาให้คงที่แม้ในยามหิวโหยหรือในสถานการณ์ฉุกเฉินที่ต้องใช้พลังงาน

หนึ่งในสามของกลูโคสที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จะถูกเก็บไว้เป็นกลูโคเจนในตับและ 2 ใน 3 ในกล้ามเนื้อโครงร่าง หากคุณหิวเป็นเวลานานความต้องการกลูโคสจะลดลงเล็กน้อยเนื่องจากวิถีการเผาผลาญที่สองคือการใช้ร่างกายของคีโตนเพื่อสร้างพลังงาน

บทบาทสำคัญในการสร้างกลูโคโนเจเนซิสคือกรดไพรูวิก (ไพรูวิค) หรือกรดแลคติก (แลคเตท) ที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน สารประกอบทั้งสองยังเป็นผลิตภัณฑ์ที่สลายได้ในระหว่างไกลโคไลซิส (การสลายน้ำตาล)

นอกจากนี้ไพรูเวทยังเกิดขึ้นเมื่อกรดอะมิโนแตกตัว ที่อื่นกลีเซอรีนจากการสลายไขมันยังสามารถเปลี่ยนเป็นเมตาโบไลต์ของกลูโคโนเจเนซิสได้และรวมอยู่ในกระบวนการนี้ ในระหว่างการสร้างกลูโคโนเจเนซิสกลูโคสจะถูกผลิตขึ้นอีกครั้งจากผลิตภัณฑ์ย่อยสลายของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตโปรตีนและไขมัน

กลไกการกำกับดูแลของร่างกายทำให้มั่นใจได้ว่ากลูโคโนเจเนซิสและไกลโคไลซิสจะไม่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ด้วยการเพิ่มไกลโคไลซิสกลูโคโนเจเนซิสจะอ่อนแอลงบ้าง ในระยะของกลูโคโนเจเนซิสที่เพิ่มขึ้นไกลโคไลซิสจะลดลงอีกครั้ง

เพื่อจุดประสงค์นี้มีกลไกการกำกับดูแลฮอร์โมนในสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่นหากบริโภคคาร์โบไฮเดรตจำนวนมากผ่านอาหารระดับน้ำตาลในเลือดจะเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกันการผลิตอินซูลินในตับอ่อนจะถูกกระตุ้น

อินซูลินให้กลูโคสแก่เซลล์ มันถูกย่อยสลายเพื่อสร้างพลังงานหรือถ้าความต้องการพลังงานต่ำก็จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดไขมันที่สามารถเก็บเป็นไตรกลีเซอไรด์ (ไขมัน) ในเนื้อเยื่อไขมัน

หากมีปริมาณคาร์โบไฮเดรตไม่เพียงพอ (ความหิวอาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำมากหรือการบริโภคกลูโคสสูงในกรณีฉุกเฉิน) ระดับน้ำตาลในเลือดจะลดลงก่อน สิ่งนี้เรียกตัวต่อต้านฮอร์โมนของอินซูลินคือฮอร์โมนกลูคากอนในที่เกิดเหตุ กลูคากอนทำให้กลูโคเจนที่เก็บไว้ในตับแตกตัวเป็นกลูโคส เมื่อวัสดุเหล่านี้ถูกใช้จนหมดกลูโคโนเจเนซิสที่เพิ่มขึ้นจากกรดอะมิโนสำหรับการสังเคราะห์กลูโคสใหม่จะเริ่มขึ้นในร่างกายหากยังคงอยู่ในช่วงความหิว

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

หากกลูโคโนเจเนซิสถูกรบกวนร่างกายอาจมีน้ำตาลในเลือดต่ำ (ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ) ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำอาจมีหลายสาเหตุ ตัวอย่างเช่นกลไกการควบคุมฮอร์โมนทำให้เกิดกลูโคโนเจเนซิสเพิ่มขึ้นเมื่อมีความต้องการน้ำตาลกลูโคสเพิ่มขึ้นหรือเมื่อปริมาณคาร์โบไฮเดรตลดลง

ฮอร์โมนแอนทาโกนิสต์ของอินซูลินคือฮอร์โมนกลูคากอน เมื่อระดับน้ำตาลในเลือดลดลงการผลิตกลูคากอนจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะทำให้เกิดกลูโคโนเจเนซิสเพิ่มขึ้น ประการแรกกลูโคเจนที่เก็บไว้ในตับและกล้ามเนื้อจะถูกสลายและเปลี่ยนเป็นกลูโคส เมื่อใช้กลูโคเจนสำรองหมดกรดอะมิโนกลูโคเจนจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคส การสลายตัวของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นเพื่อให้ร่างกายได้รับพลังงาน

อย่างไรก็ตามหาก gluconeogenesis เกิดขึ้นได้ยากด้วยเหตุผลหลายประการภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำจะพัฒนาขึ้นซึ่งในกรณีที่รุนแรงอาจทำให้หมดสติและถึงขั้นเสียชีวิตได้

ตัวอย่างเช่นโรคของตับหรือยาบางชนิดสามารถขัดขวางการเกิดกลูโคโนเจเนซิสได้ การบริโภคแอลกอฮอล์ยังช่วยยับยั้งกลูโคโนเจเนซิส ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำอย่างรุนแรงเป็นภาวะฉุกเฉินที่ต้องพบแพทย์อย่างรวดเร็ว

ฮอร์โมนอีกชนิดหนึ่งที่ส่งเสริมกลูโคโนเจเนซิสคือคอร์ติซอล คอร์ติซอลเป็นกลูโคคอร์ติคอยด์ที่พบในต่อมหมวกไตและทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนความเครียด มีหน้าที่ให้พลังงานอย่างรวดเร็วในสถานการณ์ทางกายภาพที่ตึงเครียด ในการทำเช่นนี้ต้องเปิดใช้งานพลังงานสำรองทางกายภาพ คอร์ติซอลช่วยกระตุ้นการเปลี่ยนกรดอะมิโนในกล้ามเนื้อโครงร่างเป็นกลูโคสซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลูโคโนเจเนซิส

หากเยื่อหุ้มสมองต่อมหมวกไตทำงานมากเกินไปเช่นเกิดจากเนื้องอกจะมีการผลิตคอร์ติซอลมากเกินไปอย่างต่อเนื่อง จากนั้น Gluconeogenesis จะทำงานด้วยความเร็วเต็มที่ การผลิตกลูโคสมากเกินไปจะนำไปสู่การสลายตัวของกล้ามเนื้อระบบภูมิคุ้มกันและโรคอ้วนในลำตัวลดลง ภาพทางคลินิกนี้เรียกว่า Cushing's syndrome