Tân tạo đường (Gluconeogenesis)

Tân tạo đường là quá trình tổng hợp glucose từ các tiền chất không phải carbohydrate như lactate, glycerol và một số axit amin nhất định. Quá trình này cho phép cơ thể tiếp tục sản xuất glucose khi carbohydrate trong chế độ ăn khan hiếm, trong thời gian nhịn ăn, tập thể dục kéo dài hoặc đói, và do đó cung cấp glucose cho các mô phụ thuộc glucose. Được thực hiện chủ yếu bởi gan và ở mức độ thấp hơn là thận, quá trình này đảo ngược phần lớn quá trình đường phân nhưng bỏ qua các bước không thể đảo ngược của con đường đó bằng các enzyme riêng biệt.

Definition

Tân tạo đường là con đường trao đổi chất tổng hợp glucose từ các tiền chất không phải carbohydrate, sử dụng các enzyme pyruvate carboxylase, phosphoenolpyruvate carboxykinase, fructose-1,6-bisphosphatase và glucose-6-phosphatase để bỏ qua các phản ứng không thể đảo ngược của quá trình đường phân.

Scope

Chủ đề này bao gồm các cơ chất, các bước enzyme và sự điều hòa tổng hợp glucose, các mô thực hiện quá trình này và mối quan hệ đối ứng của nó với quá trình đường phân. Nó đề cập đến sinh hóa và sinh lý học của quá trình sản xuất glucose hơn là việc quản lý lâm sàng các rối loạn làm thay đổi nó.

Core questions

• Những tiền chất nào cung cấp cho quá trình tổng hợp glucose, và từ đâu?
• Con đường này bỏ qua các bước không thể đảo ngược của quá trình đường phân như thế nào?
• Tân tạo đường được điều hòa đối ứng với quá trình đường phân như thế nào?
• Những mô nào sản xuất glucose, và trong điều kiện nào?

Key concepts

• Tiền chất không phải carbohydrate (lactate, glycerol, axit amin tạo đường)
• Pyruvate carboxylase
• Phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK)
• Fructose-1,6-bisphosphatase
• Glucose-6-phosphatase
• Chu trình Cori
• Điều hòa đối ứng với quá trình đường phân

Mechanisms

Tân tạo đường chuyển đổi các tiền chất như lactate, glycerol và các axit amin tạo đường thành glucose, theo khung carbon của quá trình đường phân theo chiều ngược lại nhưng thay thế ba bước không thể đảo ngược của nó bằng các phản ứng riêng biệt. Pyruvate được vận chuyển đến phosphoenolpyruvate thông qua pyruvate carboxylase và phosphoenolpyruvate carboxykinase; fructose-1,6-bisphosphatase và glucose-6-phosphatase xúc tác cho hai quá trình bỏ qua sau. Con đường này được điều hòa đối ứng với quá trình đường phân thông qua các tín hiệu dị lập thể chung và thông qua kiểm soát hormone về số lượng enzyme, đáng chú ý là sự điều hòa phiên mã của PEPCK, để gan tổng hợp glucose khi nhịn ăn và ức chế nó khi được cho ăn. Chu trình Cori liên kết cơ và gan, tái chế lactate được sản xuất bởi quá trình đường phân trở lại thành glucose.

Clinical relevance

Tân tạo đường là trung tâm để duy trì lượng đường trong máu khi nhịn ăn và là yếu tố đóng góp chính vào lượng glucose gan quá mức được thấy trong bệnh tiểu đường loại 2. Hiểu rõ sự điều hòa của nó làm rõ cách gan điều chỉnh sản xuất glucose phù hợp với nhu cầu của toàn cơ thể. Mục này mang tính giáo dục và không cung cấp hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Sự tái chế lactate giữa cơ và gan được mô tả bởi Carl và Gerty Cori, đặt tên cho chu trình Cori và thiết lập tân tạo đường như một đối trọng với quá trình đường phân. Các công trình tiếp theo đã xác định bốn enzyme bỏ qua và sau đó là sự kiểm soát hormone và phiên mã của phosphoenolpyruvate carboxykinase, trở thành một mô hình cho sự biểu hiện được điều hòa của một enzyme tân tạo đường.

Key figures

• Carl Cori
• Gerty Cori
• Richard Hanson
• Robert Nordlie

Seminal works

• hanson-1997
• nordlie-1999

Frequently asked questions

Tại sao cơ thể không thể đơn giản chạy ngược quá trình đường phân để tạo glucose?

Ba bước đường phân về cơ bản là không thể đảo ngược, vì vậy tân tạo đường sử dụng bốn enzyme khác nhau để bỏ qua chúng; phần còn lại của con đường chạy ngược lại, nhưng những bước bỏ qua này giúp tổng hợp glucose ròng có thể thực hiện được.

Tân tạo đường diễn ra ở đâu?

Chủ yếu ở gan, nơi giải phóng glucose vào máu, và ở mức độ nhỏ hơn ở thận, đặc biệt trong thời gian nhịn ăn kéo dài.