Glukoneogenez Uzm. Dr. Kadir Okhan AKIN GLUKONEOGENEZ • Beyin, RBC, böbrek medullası, kornea, lens, testis ve egzersiz halindeki kas gibi bazı dokular metabolik yakıt.

Download Report

Transcript Glukoneogenez Uzm. Dr. Kadir Okhan AKIN GLUKONEOGENEZ • Beyin, RBC, böbrek medullası, kornea, lens, testis ve egzersiz halindeki kas gibi bazı dokular metabolik yakıt.

Glukoneogenez
Uzm. Dr. Kadir Okhan AKIN
GLUKONEOGENEZ
• Beyin, RBC, böbrek medullası, kornea, lens, testis
ve egzersiz halindeki kas gibi bazı dokular metabolik
yakıt olarak devamlı glukoza gereksinim gösterirler.
Beyin yettiği sürece sadece glukoz kullanan bir
organdır. Sadece kendine yetmemeye başladığı zaman
keton cisimlerini de yakıt maddesi olarak
kullanmaktadır. Eritrositler mutlak olarak glukoza
bağlıdırlar. Mitokondrileri olmadığı için enerji
gereksinimlerini sadece glikolizden elde etmektedir.
Böbrek medullası, kornea, lens, testis ve egzersiz
halindeki kas gibi dokularında aerob kapasiteleri
düşüktür ve enerjilerinin çoğunu anaerobik glikolizle
sağlarlar.
İnsanda glukozun üç kaynağı bulunmaktadır:
Besin maddeleri
Glikojen depoları
Glukoneogenez
iki dokuda glikojen depolanmaktadır.
Kas’da yaklaşık 400 gr, kas ağırlığının %1-2’si kadar,
Karaciğerde 100 gr, ağırlığının %6-8’I kadar glikojen
bulunmaktadır.
Bunlardan sadece karaciğer glukagonu kana glukoz
sağlamakta kullanılabilir. Diyetle glukoz alımı olmadığı
zaman, karaciğer glikojeni bu gereksinimi sadece 12-24
saat süre ile karşılayabilir. Glikojen bu nedenle çok uzun
süreler kana glukoz sağlayacak bir depo değildir
Açlıkta asıl glukoz sağlayan
kaynak glukoneogenezdir
• Uzamış açlıkta hepatik glikojen depoları
tükenir ve laktat, pirüvat, gliserol, oksalat,
-ketoglutarat ve -ketoasitlerler gibi
prokürsörlerden glukoz sentezlenir.
• İnsanda ana enerji deposu olan yağlardan
glukoz sentezlenemez.
• Glukoneogenez %90 KC’de, %10 böbrekte
oluşur. Açlıkta glukoneogenezin %50’sinden
böbrekler sorumludur.
GLUKOZ
Glukokinaz
Glukagon
G-6P
Glukoz 6fosfataz
Hormona duyarlı lipaz
F-6P
Fruktoz 1,6bifosfataz
Fosfofruktokinaz-1
F-1,6-BiP
Gliseraldehit 3
fosfat
Dihidroksiaseton
fosfat
OAA
G
L
İ
S
E
R
O
L
Fosfoenolpirüvat
karboksikinaz
Malat
PEP
TAG
Yağ
asidi
Yağ
asidi
Yağ
asidi
PK
Pirüvat
Pirüvat
Pirüvat
karboksilaz
Malat
OAA
Malat
dehidrogenaz
 ACoA
 ATP
 NADH
PDH
ACoA
sitrat
İzositrat
dehidrogenaz
-oxidasyon
Glukokinaz
GLUKOZ
Glukoz-6 fosfataz
Glukoz-6-fosfat
Fruktoz-6-fosfat
Fruktoz 1,6-bifosfataz
Fosfofruktokinaz-1
Fruktoz-1,6-bifosfat
Dihidroksiaseton fosfat
Gliseraldehit 3 fosfat
2 X NADH+H
2 X GTP 2 X GDP
2 X NADH+H
2 X NAD
PEP-CK
OAA
2 X ATP
Fosfoenol pirüvat
Malat dehidrogenaz
Pirüvat
Malat
2 x ATP
2 x ADP
Pirüvat
Pirüvat karboksilaz
2 X NAD 2 X NADH+H
Malat
Oksaloasetat
Malat dehidrogenaz
Pirüvat kinaz
Pirüvat Karboksilaz Enzimi
• Pirüvat karboksilaz KC ve böbrek hücre
mitokondrilerinde bulunur fakat kas hücrelerinde
bulunmaz. Bu enzim kovalent olarak bağlı şekilde
Biotin içermektedir ve ATP gerektirir.
• Mg gerektiren bir enzimdir.
• İrreversible reaksiyondur
• Asetil KoA düzeylerinin artışı ile allosterik
olarak aktive edilir. Bu nedenle açlıkta aktiftir.
•
•
•
•
ATP/ADP oran artışı ile etkisi artar.
Pirüvat/OAA oran artışı ile etkisi artar.
Glukagon ve epinefrin ile indirekt olarak aktive edilir.
Glutamat artışı ile allosterik olarak inhibe edilir.
Çünkü glutamatlar glutamat dehidrogenazla
parçalanarak -KG üzerinde TCA ara ürünlerinin
miktarı artırırlar ve OAA miktarı artar.
PEP karboksikinaz reaksiyonu glukoneogenezin
düzenleyici basamaklarında biridir ve
glukagon/insülin oranı yüksekliği ile aktive olur.
Fruktoz 1,6 bifosfataz glukoneogenezin önemli
düzenleyici reaksiyonlarındandır.
–
–
–
–
–
Glukagon, adrenalin ve glukokortikoidlerle aktiflenir.
 AMP ile inhibe olur (düşük enerji)
 ATP ve  AMP ile aktive olur (yüksek enerji)
Sitratla aktive olur
Fruktoz-2,6 bifosfat ve fruktoz 1,6-bifosfat ile
inhibe olur (glukagondan etkilenir)
• Fruktoz 1,6 bifosfataz sadece karaciğer ve
böbrekte bulunur. Çizgili kasda da
gösterilmiştir fakat etkinliği düşüktür. Düz
kas ve kalp kasında yoktur.
• Glukoz
6
fosfataz’da
pirüvat
karboksilaz gibi KC, böbrekte ve ince
garsak
GER ve DÜZ endoplazmik
retikulumlarında da yer alır. Bu nedenle
kas glukoneogenez ile kana glukoz
sağlayamaz. Ayrıca kas glikojeninden
elde edilen glukoz 6-fosfatta serbest
glukoz oluşturmak üzere defosforile
edilemez.
• Glukoz 6 Fosfataz:
– Glukoz 6 fosfat ile düzeyleri artırılır.
– Glukokortikoidler, tiroksin ve glukagon
Glukoz 6-fosfataz düzeylerini artırır.
Aşağıdaki enzimlerden hangisi kana glukoz
verilmesini sağlayan enzimdir? X
a.
b.
c.
d.
e.
Glukokinaz
Glukoz-6 fosfataz
Heksokinaz
Pirüvat kinaz
Fruktoz-1,6 bifosfataz
7
Glukoneogenezin en önemli sorunu glikoza
çevrilecek substratların azlığıdır.
Glukoneogenzde aşağıda yazılan substratlar
kullanılabilir:
• Tüm glikolitik ara ürünler ve ve sitrik
asit siklusuda
ketogutarattan itibaren OAA’a kadar
olan tüm ara ürünler
• Gliserol, laktat ve glukojenik aa’lerin
deaminasyonu sonucu elde edilen ketoasitler glukoneogenezde kullanılır.
• Laktat: RBC ve kasta oluşur.
• Gliserol: Yağ dokusunda TAG hidrolizi ile oluşur.
Sadece gliserolü etkinleştirebilen enzime
“gliserol kinaz” sahip dokularda etkin olarak
glukoneogenezde kullanılabilir. ATP gerektiren
gliserol kinaz enzimi özellikle KC ve böbrekte
etkin olmakla beraber diğer dokularda da
bulunmaktadır.
• -ketoasitler: Pirüvat, oksaloasetat ve ketoglutarat gibi -ketoasitler glukojenik aa
metabolizmasından elde edilir. Bu maddeler TCA
ile OAA oluştururlar.
• Alanin önemli bir kaynaktır. Başlıca kas
proteinlerinden elde edilir. İncebarsaklarda da
sentezlenebilir. Glukoneogenez için en önemli
aminoasit substratıdır. ALT enzimi ile pirüvata
çevrilir ve OAA üzerinden glukoneogeneze katılır.
Glukoz-Alanin döngüsü, aşağıdaki organdoku yada organ-organ çiftlerinden
hangisi arasında olur?
a.
b.
c.
d.
e.
Karaciğer-kas
Beyin-kas
Karaciğer-beyin
Karaciğer-böbrek
Beyin-böbrek
Vücutta laktattan glukoz oluşması en fazla
hangi organda gerçekleşir?
a.
b.
c.
d.
e.
Kas
Karaciğer
Böbrek
Beyin
Kalp
Glukojenik aa’ler ve
glukoneogeneze giriş yolları:
• Pirüvat Alanin, sistein, glisin, serin,
triptofan*, hidroksiprolin
• KG: Arginin, glutamat, glutamin, histidin,
prolin
• Süksinil KoA: İzolösin*, metionin, treonin,
valin
• Fumarat: Fenilalanin*, tirozin
• OAA: Asparajin, aspartat
GLUKONEOGENEZ OVER AKTİVİTE:
KATEKOLAMİNLER, KORTİZOL, GH,
GLUKAGON/İNSÜLİN ORANI ARTIŞINA BAĞLI
OLABİLİR VE HİPERGLİSEMİ OLUŞABİLİR.
Glukoneogenezin görevleri:
• Kan glukoz düzeylerinin devamlılığını sağlar
• Asit-baz dengesinin kontrolünde önemlidir: Hızlı kas
kasılmaları sırasında ortaya çıkan laktatlar karaciğer
tarafından alınıp glukoneogenetik substrat olarak
kullanılırlar (Kori siklusu).
• Aminoasid dengesinin devamını sağlar: Vücutta
ortaya çıkan fazla aminoasitler glukoneogenetik
substrat olarak değerlendirilir. Esansiyel
aminoasitlerde glukoneogenetik ara ürünlerden
sentezlenirler.
• Biyosentetik prokürsörleri üretir: Diyetle yeterince
karbonhidrat alınmadığında glikoprotein, glikolipid ve
yapısal karbonhidratlar için prokürsörler sağlar.
Karbonhid
-ratla
beslenme
Açlık
ve
diabet
Uyarıcı
hormon
İnhibe
edici
hormo
n
Uyaran
-lar
İnhibitö
-ler
Glikojenez, glikoliz, pirüvat oksidasyon enzimleri
Glikojen
sentaz


İnsülin
Glukagon
Glukoz6fosfat1
glukoz
6-fosfat
Hekzokinaz
Glukokinaz
PFK-1
glikojen





İnsülin
İnsülin
Glukagon
(cAMP)
AMP,
fruktoz
6Glukagon fosfat,
(cAMP) fruktoz
2,6bifosfat
1
Sitrat1,
ATP1
Pirüvat kinaz
Pirüvat
dehidrogenaz




İnsülin
Glukagon
(cAMP)
ATP,
Fruktoz 1,6- alanin, uzun
bifosfat1,
zincirli yağ
ADP/AMP
asitleri,
asetil KoA
KoA, NAD,
ADP,
pirüvat
Asetil KoA,
NADH+H,
ATP
Glukoneogenez enzimleri
Pirüvat
karboksilaz
Fosfoenolpirüvat
karboksikinaz
Fruktoz 1,6bifosfataz
Glukoz 6fosfataz





Glukokortikoidl
er Glukagon
Adrenalin
İnsülin

Glukokortikoidl
er Glukagon
Adrenalin
İnsülin
Asetil
KoA1
ADP
fruktoz
2,6bifosfat,
fruktoz
1,6bifosfat,
AMP

Glukokortikoidl
er Glukagon
Adrenalin
İnsülin
ATP,
sitrat

Glukokortikoidl
er Glukagon
Adrenalin
İnsülin
Glukoz 6fosfat
Pentoz fosfat yolu ve lipogenez enzimleri
Glukoz 6fosfat
dehidrogenaz
 
İnsülin
NADPH
6-fosfoglukonat
dehidrogenaz
 
İnsülin
NADPH
Malik enzim
 
İnsülin
Asetil KoA
karboksilaz
 
İnsülin
Yag asit
sentaz
 
İnsülin
Sitrat1
Uzun zincirli yağ açil
KoA (palmitoil KoA),
malonil KoA
Hipogisin A ve hipoglisin: Hipoglisin A
karaciğerde metabolize olmaz ve KoA-SH
ve karnitinle birleşir. Karnitin ve KoA
tükenir ve -oksidasyon bozulur. Hipoglisin
-oksidasyon
ilk
enzimi
açil
KoA
dehidrogenazı inhibe eder. Her ikisinde de
-oksidasyonun
bozulması
sonucunda
glukoneogenez yapılamaz ve hipoglisemi
ortaya çıkar.
İnsülinin tüm etkileri Puromisin ve Etiyonin
gibi protein sentezini inhibe eden ajanlarla
engellenebilir.
Faz
I
II
III
IV
V
40
Eksojen
30
Saatlik
Kullanılan
Glukoz
20
g/s
Glukojen
Glukoneogenez
10
0
16
Saat
2
24
Gün
40
Faz
Kan glukoz
kaynağı
Dokularca glukoz
kullanımı
I (0-6 saat)
Eksojen
II (6-16 saat)
Glukojen
ve Karaciğer hariç tüm Glukoz
hepatik
dokular kullanır. Kas ve
glukoneogenezis yağ dokunun kullanım
oranları azaltılmıştır.
III (16
2gün)
saat- Hepatik
glukoneogenez
ve glikojen
Tüm dokular
Beynin major
yakıt maddesi
Glukoz
Karaciğer hariç tüm Glukoz
dokular kullanır. Kas ve
yağ dokunun kullanım
oranları dahada azalır.
IV (2-24 gün)
Hepatik
ve Beyin,
RBC,
renal Glukoz
ve
renal
medulla, az miktarda keton cisimleri
glukoneogenez
kas
V (24-40 gün)
Hepatik
ve Beyin,
azaltılmış Keton
renal
oranlarda RBC, renal cisimleri
glukoneogenez
medulla
glukoz
ve
Aşağıdaki enzimlerden hangisi hem glikolizde
hem de glikoneogenezde kullanılır?
a.
b.
c.
d.
e.
Fosfofruktokinaz-2
Pirüvat kinaz
Fosfogliserat kinaz
Fruktoz-1,6 bifosfataz
Glukoz-6 fosfataz
Glukoneogenezde pirüvat karboksilazın
allosterik aktivatörü hangisidir?
a.
b.
c.
d.
e.
ATP
AMP
Asetil KoA
Laktik asit
Glukoz-6 fosfat