Глюконеогенез

Глюконеогенез — это синтез новой глюкозы из неуглеводных веществ: молочной кислоты, аминокислот и глицерина. Этот обменный путь позволяет поддерживать уровень сахара в крови, когда пища не поступает, а запасы гликогена в печени истощаются.

Название буквально означает «образование новой глюкозы». Глюконеогенез идёт главным образом в печени, в меньшей степени — в корковом веществе почек и в слизистой тонкой кишки. Он особенно важен для органов, которые зависят от глюкозы как от главного или единственного источника энергии: головного мозга, эритроцитов, мозгового вещества почек, хрусталика.

🧪 Из чего образуется глюкоза

Основное сырьё для глюконеогенеза

Жирные кислоты с чётным числом атомов углерода у человека не могут превращаться в глюкозу: при их распаде образуется ацетил-КоА, из которого нет пути назад к пирувату. Поэтому жировые запасы дают энергию, но не новую глюкозу, а мозг при длительном голодании частично переходит на кетоновые тела.

⚙️ Как устроен путь

Глюконеогенез во многом повторяет гликолиз — расщепление глюкозы — в обратном направлении. Однако три реакции гликолиза необратимы, и клетка обходит их с помощью особых ферментов.

1. Пируват в митохондриях превращается в оксалоацетат при участии пируваткарбоксилазы, которой нужен витамин биотин.
2. Фосфоенолпируваткарбоксикиназа превращает оксалоацетат в фосфоенолпируват.
3. Фруктозо-1,6-бисфосфатаза обходит ещё одну необратимую ступень гликолиза.
4. Глюкозо-6-фосфатаза отщепляет фосфат, и свободная глюкоза выходит в кровь.

Последний фермент есть в печени, почках и кишке, но отсутствует в мышцах. Поэтому мышцы не могут отдавать глюкозу в кровь и делятся с организмом лишь лактатом и аланином. Синтез глюкозы требует много энергии: на одну молекулу клетка тратит шесть молекул АТФ (аденозинтрифосфата) или равноценных ему соединений.

🎛️ Регуляция

Глюконеогенез и гликолиз регулируются так, чтобы не работать одновременно, иначе клетка бесполезно тратила бы энергию.

• Глюкагон — главный стимулятор: он выделяется при снижении сахара крови и включает ферменты глюконеогенеза.
• Кортизол усиливает синтез этих ферментов и поставку аминокислот из мышц, особенно при стрессе и длительном голодании.
• Адреналин быстро повышает выработку глюкозы печенью.
• Инсулин подавляет глюконеогенез после еды.
• Внутри клетки путь ускоряет избыток ацетил-КоА, поступающего при распаде жиров.

⏱️ Глюконеогенез при голодании

После еды печень в основном запасает глюкозу. Через несколько часов она начинает выпускать её в кровь за счёт распада гликогена и глюконеогенеза, которые в первые сутки голодания дают сравнимый вклад. Когда гликоген израсходован, практически вся глюкоза образуется заново. При многодневном голодании доля почек растёт, а потребность в глюкозе снижается, потому что мозг использует кетоновые тела и бережёт мышечный белок.

⚠️ Нарушения глюконеогенеза

• При сахарном диабете 2 типа печень плохо реагирует на инсулин и производит избыток глюкозы натощак. Снижение этой выработки — один из механизмов действия метформина (в ознакомительных целях).
• Алкоголь подавляет глюконеогенез, и на фоне голодания у пьющих людей может развиться тяжёлая гипогликемия.
• При печёночной недостаточности, недостатке кортизола и некоторых наследственных дефектах ферментов печень не может поддерживать сахар крови натощак.
• У новорождённых, особенно недоношенных, механизмы глюконеогенеза ещё созревают, поэтому они склонны к гипогликемии в первые дни жизни.
• Избыток кортизола при синдроме Кушинга и приём глюкокортикоидов усиливают глюконеогенез и повышают сахар крови.

Миф

Жир можно напрямую превратить в глюкозу, поэтому при голодании мышцы не расходуются.

Факт

Из жирных кислот глюкоза у человека не образуется, в неё превращается лишь глицерин. Значительную часть сырья для глюконеогенеза дают аминокислоты, поэтому длительное голодание сопровождается потерей мышечной массы.