Laktat- und Pyruvatstoffwechsel

Pyruvat ist das Endprodukt der Glykolyse, und Laktat wird daraus gebildet, wenn die Zelle den Kofaktor regeneriert, der für die Fortsetzung der Glykolyse benötigt wird. Zusammen bilden sie den Knotenpunkt des Glukoseabbaus, und ihre Blutkonzentrationen und ihr Verhältnis geben Aufschluss über das Gleichgewicht zwischen aerobem und anaerobem Stoffwechsel.

Definition

Laktat und Pyruvat sind miteinander verbundene Drei-Kohlenstoff-Metaboliten der Glykolyse, die durch die Laktatdehydrogenase mit dem NAD+/NADH-Paar umgewandelt werden; ihre Blutspiegel und ihr Verhältnis indizieren die Rate der Glykolyse und den zytosolischen Redoxzustand.

Scope

Der Eintrag behandelt die biochemische Umwandlung von Pyruvat und Laktat, was das Laktat-zu-Pyruvat-Verhältnis über den zellulären Redoxzustand aussagt, wie Laktat zwischen Geweben transportiert wird und welche präanalytische Sorgfalt seine Messung erfordert. Es handelt sich um ein referenzbiochemisches Thema und liefert keine diagnostischen Schwellenwerte oder Behandlungsempfehlungen für Einzelpersonen.

Core questions

• Wie werden Pyruvat und Laktat umgewandelt, und welcher Kofaktor verbindet sie?
• Was verrät das Laktat-zu-Pyruvat-Verhältnis über den zellulären Redoxzustand?
• Warum ist Laktat nicht nur ein Abfallprodukt, sondern ein transportierbarer Brennstoff?

Key concepts

• Glykolyse und ihr Endprodukt Pyruvat
• Laktatdehydrogenase-Reaktion
• NAD+/NADH-Redoxpaar
• Laktat-zu-Pyruvat-Verhältnis
• Cori-Zyklus
• Laktat-Shuttle
• Aerober versus anaerober Stoffwechsel

Mechanisms

Die Glykolyse wandelt Glukose in Pyruvat um und erzeugt NADH; um die Glykolyse am Laufen zu halten, reduziert die Laktatdehydrogenase Pyruvat zu Laktat, während NADH zu NAD+ reoxidiert wird. Die Reaktion befindet sich nahezu im Gleichgewicht, sodass das Laktat-zu-Pyruvat-Verhältnis das zytosolische NADH/NAD+-Verhältnis widerspiegelt und ansteigt, wenn die Sauerstoffversorgung oder die mitochondriale Oxidation begrenzt ist. Laktat ist keine Sackgasse: Über den Cori-Zyklus wandelt die Leber es wieder in Glukose um, und der Laktat-Shuttle transportiert es zwischen und innerhalb von Geweben als oxidierbaren Brennstoff und Signalmolekül, wodurch Laktat eher als zentrales Stoffwechselintermediat denn als bloßes Abfallprodukt neu bewertet wird (Berg et al., 2015; Brooks, 2018).

Clinical relevance

Blutlaktat ist ein Marker für das Gleichgewicht zwischen Glukoseoxidation und anaerober Glykolyse und ein Referenzanalyt in der Stoffwechselbiochemie. Dieser Eintrag erklärt, was Laktat und Pyruvat biochemisch darstellen; er liefert keine diagnostischen Grenzwerte oder Managementempfehlungen, die zur klinischen Praxis und aktuellen Leitlinien gehören.

History

Die Coris beschrieben den Zyklus, in dem Muskellaktat zur Leber zurückgeführt und wieder zu Glukose umgewandelt wird, wodurch Laktat in den Kohlenhydratstoffwechsel des gesamten Körpers integriert wird. Die lange Zeit vorherrschende Ansicht von Laktat als Abfallprodukt der Sauerstoffschuld wurde durch die Laktat-Shuttle-Theorie revidiert, die es als gemeinsamen, transportierbaren Brennstoff und Signal neu definierte (Brooks, 2018).

Debates

Ist Laktat ein Abfallprodukt oder ein primärer Brennstoff und Signal?

Die klassische Ansicht betrachtete Laktat als ein Endprodukt der anaeroben Glykolyse, aber die Laktat-Shuttle-Theorie argumentiert, dass es kontinuierlich als oxidatives Substrat und Signalmolekül in den Geweben produziert und verbraucht wird; diese Neuinterpretation hat die Trainings- und Stoffwechselphysiologie neu gestaltet.

Key figures

• Carl Cori
• Gerty Cori
• George A. Brooks
• Otto Meyerhof

Seminal works

• brooks-2018
• kraut-madias-2014

Frequently asked questions

Warum wandelt der Körper Pyruvat in Laktat um?

Die Reduktion von Pyruvat zu Laktat regeneriert das NAD+, das die Glykolyse benötigt, wodurch der Glukoseabbau und die ATP-Produktion fortgesetzt werden können, wenn die mitochondriale Oxidation nicht Schritt halten kann.

Ist Laktat nur ein Abfallprodukt?

Nein. Durch den Cori-Zyklus und den Laktat-Shuttle wird Laktat zwischen den Geweben transportiert und als Brennstoff und Signalmolekül verwendet, sodass es besser als zentrales Stoffwechselintermediat betrachtet wird.