La gluconeogenesi

Il cervello ha bisogno di zuccheri: i neuroni lavorano quasi esclusivamente a glucosio, perciò è necessario garantire un apporto continuo di questo zucchero. Il cervello consuma circa 120 g di glucosio al giorno, mentre il fabbisogno quotidiano dell'intero organismo ammonta a circa 200 g.

Nel nostro corpo circa 100 g di glucosio sono immagazzinati sottoforma di glicogeno nel fegato, altri 5-10 g si trovano nei fluidi biologici, mentre circa 200-300 g sono depositati nel muscolo, sempre sottoforma di glicogeno. Per garantire la continuità di approvvigionamento di glucosio ai tessuti che ne hanno bisogno, si utilizza una strategia che converte le molecole meno mobili in glucosio: la gluconeogenesi.


La gluconeogenesi è il processo di sintesi del glucosio a partire da precursori non glucidici:

acido lattico: prodotto dalla glicolisi anaerobica
aminoacidi*:  derivanti  dall'alimentazione o dalla degradazione delle proteine strutturali
glicerolo:  ottenuto dall'idrolisi dei trigliceridi

La gluconeogenesi è fondamentale per garantire  un adeguato apporto di glucosio ai tessuti insulinoindipendenti (cervello, globuli rossi e muscoli durante l'esercizio fisico intenso).

La gluconeogenesi, che si svolge in molti i tessuti ed in particolare nel fegato, diventa fondamentale durante il digiuno, quando le riserve glucidiche dell'organismo sono esaurite.

* Dei vari amminoacidi gluconeogenetici (tra cui acido glutammico ed aspartico, alanina, cisteina glicina, prolina, serina, treonina), l'alanina liberata dal muscolo scheletrico gioca un ruolo predominante (vedi ciclo glucosio-alanina).

 

La gluconeogenesi parte dal piruvato ed in buona parte è l'inverso della glicolisi.

 

Il cervello:

in condizioni normali, utilizza esclusivamente glucosio;

in caso di digiuno prolungato (2-3 giorni) sfrutta sempre più le proprietà energetiche dei corpi chetonici;

quando si ha digiuno immediato (tra un pasto e l'altro), dopo aver esaurito le riserve glucidiche, utilizza il glucosio derivante dagli amminoacidi ottenuti dall'idrolisi delle proteine strutturali: gli enzimi proteasi degradano le proteine ad amminoacidi che poi, per azione di enzimi transaminasi, vengono trasformati in alfa-chetoacidi, a loro volta utilizzati per sostituire il glucosio (vedi degradazione degli aminoacidi).

La gluconeogenesi è di esclusiva competenza del fegato (avviene in misura minore anche nei reni+ e nell'intestino); qui, tramite la gluconeogenesi, si ottiene il glucosio che verrà trasportato ai vari tessuti, fino a raggiungere il cervello.


Sette reazioni su dieci della glicolisi avvengono in verso opposto rispetto alla gluconeogenesi; se la gluconeogenesi fosse l'esatto inverso della glicolisi, in ogni tappa, sarebbe necessario fornire energia. Quindi, tre reazioni della glicolisi non possono essere sfruttate (per questioni energetiche) nella gluconeogenesi; al posto di queste tre reazioni, si sfruttano altre reazioni con substrati, prodotti ed enzimi diversi.
La reazione che dal glucosio 6-fosfato porta a glucosio è catalizzata da una fosfatasi anzichè da una chinasi; anche il passaggio dal fruttosio 1,6-bisfosfato al fruttosio 6-fosfato viene catalizzato da una fosfatasi invece che da una chinasi.
La terza reazione che differisce dalla glicolisi è quella che porta alla formazione del fosfoenolpirivato dal piruvato; ciò avviene mediante la piruvato carbossilasi, che utilizza una molecola di anidride carbonica per allungare la catena carboniosa, e mediante la fosfoenolpiruvato carbossichinasi (l'energia per questo processo è fornita dalla GTP).

Supponiamo di svolgere attività fisica e di essere lontano dai pasti, è necessario attivare il metabolismo del glucosio per produrre energia. Se la glicemia nel sangue è minore di 5 mM allora si concretizza il segnale di fabbisogno di glucosio:  le cellule α del pancreas rilasciano un ormone  (è un piccolo dipeptide) il glucagone che, tramite il sangue, raggiunge gli epatociti (fegato); qui viene attivata la via gluconeogenetica e bloccata la glicolisi. Il glucosio neoformato verrà rilasciato in circolo e veicolato soprattutto a globuli rossi, sistema nervoso e tessuto muscolare. Vedi anche: carboidrati e ipoglicemia.