Gluconeogenese

Gluconeogenese ist der Prozess der Bildung von Glucose-Molekülen aus anderen organischen Verbindungen wie freien Aminosäuren, Milchsäure oder Glycerin in der Leber und teilweise in der Nierenrinde (ca. 10%). Bei Säugetieren werden freie Fettsäuren hingegen nicht für die Gluconeogenese verwendet.

Die Schritte der Gluconeogenese wiederholen die Schritte der Glykolyse in umgekehrter Richtung und werden von denselben Enzymen katalysiert, mit Ausnahme von vier Reaktionen:

1. Umwandlung von Pyruvat in Oxalacetat (Enzym Pyruvatcarboxylase)
2. Umwandlung von Oxalacetat in Phosphoenolpyruvat (Enzym Phosphoenolpyruvatcarboxykinase)
3. Umwandlung von Fructose-1,6-Diphosphat in Fructose-6-Phosphat (Enzym Fructose-1,6-Diphosphatase)
4. Umwandlung von Glucose-6-Phosphat in Glucose (Enzym Glucose-6-Phosphatase)

Die Gesamtgleichung der Gluconeogenese lautet: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H+ + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pi.

Rolle im Organismus

Bei Hunger nutzt der menschliche Körper aktiv seine Nährstoffreserven (Glykogen, Fettsäuren). Diese werden zu Aminosäuren, Ketosäuren und anderen Nicht-Kohlenhydrat-Verbindungen abgebaut. Der Großteil dieser Verbindungen wird nicht ausgeschieden, sondern für die Reutilisierung aufbereitet. Die Substanzen werden über das Blut in die Leber transportiert und in der Gluconeogenese zur Bildung von Glucose – der Hauptenergiequelle des Körpers – verwendet. So ist die Gluconeogenese der Hauptlieferant für Energiesubstrate, wenn die Körperreserven erschöpft sind.

Einfluss von Alkohol auf die Gluconeogenese

Ein wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit der Gluconeogenese aus der Perspektive der Humanbiologie und Medizin ist der Einfluss von Alkohol. Der Konsum großer Mengen Alkohol hemmt die Gluconeogenese in der Leber stark, wodurch der Blutzuckerspiegel absinkt. Dieser Zustand wird als Hypoglykämie bezeichnet. Diese Wirkung des Alkohols zeigt sich besonders nach schwerer körperlicher Belastung oder auf nüchternen Magen. Wenn eine Person nach anstrengender körperlicher Arbeit Alkohol trinkt, kann der Blutzuckerspiegel auf 40 oder sogar 30% des Normalwerts abfallen. Die Hypoglykämie beeinträchtigt die Hirnfunktion, insbesondere jene Bereiche, die die Körpertemperatur regulieren, so dass die Körpertemperatur um 2°C oder mehr (rektal gemessen) sinken kann. Wenn man der Person in diesem Zustand Glucose zu trinken gibt, stellt sich die normale Körpertemperatur schnell wieder her. Der alte Brauch, Schiffbrüchige oder in der Wüste entkräftete Menschen mit Whisky oder Brandy zu versorgen, ist physiologisch nicht gerechtfertigt und sogar gefährlich; in solchen Fällen sollte man Glucose verabreichen.

Gluconeogenese, Muskelschwund und schlechte Wundheilung

Glucagon beginnt die Gluconeogenese ca. 6 Stunden nach Beginn des Fastens zu stimulieren, aber eine intensive Stimulierung tritt nach 32 Stunden Fasten ein, wenn das Hormon Cortisol hinzukommt. Hinweis: Das katabolische Steroidhormon Cortisol aktiviert den Abbau von Muskel- und anderen Eiweißen zu Aminosäuren, die als Vorläufer für Glucose in der Gluconeogenese dienen. Muskelschwund ist eine notwendige Maßnahme, um das Gehirn mit Glucose zu versorgen. Daher ist es wichtig, Patienten, die sich von Operationen oder schweren Verletzungen (wie Kompressionssyndrom oder schwere Verbrennungen) erholen, zusätzlich zu ernähren. Wenn der Patient nicht ausreichend Nahrung erhält, überwiegen die katabolen Prozesse, und Muskeln und Gewebe werden abgebaut. Damit Wunden heilen können, müssen die anabolen Prozesse verstärkt werden, wozu eine zusätzliche Ernährung erforderlich ist.