Regulatie
Glc-concentraties in weefsels en lichaamsvloeistoffen worden gestabiliseerd door vele verschillende mechanismen, waarvan vele de werking van specifieke hormonen impliceren. De Algemene homeostase wordt gehandhaafd door het leiden van de flux van Glc aan of Van glycogeenopslag, het in evenwicht brengen van glycolyse versus gluconeogenese, en het bevorderen van eiwitkatabolisme in tijden van behoefte.,
hormonale regulatie: van de vele hormonen die enig effect hebben op bepaalde weefsels of metabolische sequenties vallen er enkele op vanwege hun dominante en overheersende werking op de GLC-dispositie. Insuline bevordert de opname en oxidatie van Glc door weefsels en bevordert opslag, met name in de postprandiale fase. Glucagon als reactie op een lage Glc-concentratie in het bloed verhoogt de afgifte van Glc uit de opslag en synthese uit precursoren. Adrenaline (adrenaline) mobiliseert winkels en versnelt het gebruik.,
insuline wordt geproduceerd in de bètacellen van de eilandjes van de pancreas en komt vrij in een zink-afhankelijk proces samen met zijn metgezel Amyline. De snelheid van productie en het in omloop brengen is gerelateerd aan Glc-sensing mechanismen in de bètacel. ATP generatie van Glc en cytosolic calciumconcentratie worden verondersteld om kritisch te zijn voor Glc het ontdekken. Een zinkhoudend enzym, insulysin (EC3. 4. 24.56), inactiveert insuline irreversibel in veel weefsels (Ding et al., 1992). De insulysineactiviteit wordt geremd door hoge concentraties van zowel Amyline als insuline (Mukherjee et al., 2000)., Insuline bindt aan specifieke insulinereceptoren in spieren, adipocytes, en sommige andere insuline-gevoelige weefsels en trekkers met de activiteit van het receptorkinase een signalerende cascade. Het chroom-bevattende peptide chromoduline bindt zich aan de insuline-geactiveerde insulinereceptor en optimaliseert zijn receptor kinase activiteit (Vincent, 2000). Als reactie op de door insuline geïnitieerde signaalcascade beweegt GLUT4 (SLC2A4) naar het plasmamembraan en verhoogt het de Glc-opname in insulinegestimuleerde cellen verscheidene malen., Een ander belangrijk insuline-effect is de verhoogde transcriptie van hepatische hexokinase 4 (glucokinase), wat de beschikbaarheid van glucose-6-fosfaat, de voorloper voor glycolyse en glycogeensynthese, verhoogt. De glycolyse wordt verder bevorderd door verhoogde concentraties van de regulerende metaboliet fructose 2,6-bisfosfaat (door inductie van 6-fosfofructo-2-kinase, EC2.7.1.105, en lagere expressie van fructose-2,6-bisfosfaat-2-fosfatase, EC3.1.3.46). Tegelijkertijd wordt de gluconeogenese geblokkeerd door het remmende effect van insuline op fosfoenolpyruvaatcarboxykinase (EC4.1.1.,32) en van fructose 2,6-bisfosfaat op fructose 1,6-bisfosfatase (EC3. 1. 3.11). Insuline bevordert de glycogenese door de beschikbaarheid van de glucose-6-fosfaatprecursor te verhogen en de fosforylering van enzymen van het glycogeenmetabolisme te verminderen.
de metabole functies van de insulinegezel Amyline, die doorgaans geen insulinewerking hebben, beginnen pas te worden begrepen. Zij omvatten bevordering van glycogeenafbraak en remming van glycogeensynthese., De jaren van bovenmatige Amylin afscheiding kunnen van de bètaceldaling van obesitas en insulineresistentie de oorzaak zijn. Amylin kan de afzetting van amyloïde plaques (Hayden and Tyagi, 2001) bevorderen en bètacelapoptose induceren (Saafi et al., 2001).
Glucagon wordt geproduceerd en uitgescheiden door de alfacellen van de alvleesklier als reactie op een lage Glc-concentratie. Glucagon bevordert de afgifte van glucose-1-fosfaat uit glycogeen. Adrenaline en de minder krachtig werkende noradrenaline stimuleren de afbraak van glycogeen., Deze catecholamines gaan ook de remmende effecten van niet-glucose brandstoffen op de glycolyse tegen.
eetlust en verzadiging: lage Glc-concentratie in het bloed induceert het hongergevoel. Volgens de lange-held glucostatische theorie, integreren de hersenen, specifieke gebieden zoals paraventriculaire en supraoptische delen van de hypothalamus, input van perifere en centrale Glc-responsieve sensoren en genereren eetlust sensatie (Briski, 2000).,
Amyline wordt daarentegen uitgescheiden als reactie op voeding en verhoogde Glc-concentratie in het bloed en werkt op histamine H1-receptoren met een significant verzadigings-inducerend en anorectisch effect (Mollet et al., 2001). Een verzadigings-inducerend effect van insuline is ook gemeld, maar kan zwak zijn of gemedieerd door andere effectoren (zoals Amyline).
postprandiaal metabolisme: de instroom van nieuw geabsorbeerde Glc en andere voedingsstoffen verandert de balans van hormonale en metabole activiteiten., Zoals hierboven beschreven neemt de secretiesnelheid van insuline (en Amyline) toe en neemt de snelheid van glucagon af als reactie op de hogere Glc-concentratie in het bloed. Gluconeogenese is effectief uitgeschakeld en glycolyse is ingeschakeld. Glc-gebruik komt voor in plaats van vetoxidatie. Wanneer een hoge inname van koolhydraten gepaard gaat met een overmatige totale energie-inname, wordt vet (zowel uit voeding als uit vetweefsel turnover) bij voorkeur afgezet en wordt het koolhydraat gebruikt als de bijna-exclusieve energiebrandstof., In feite wordt de afgifte van vet uit vetweefsel vertraagd door de verhoogde werking van insuline. Dit is een herinnering dat zowel de timing en de hoeveelheid koolhydraten inname van belang.
de afzetting van glycogeen in de lever en spieren neemt toe, zij het met een aanzienlijke vertraging. Reconstitutie van uitgeputte glycogeenvoorraden zal waarschijnlijk 1-2 dagen duren (Shearer et al., 2000). Het laden van koolhydraten gedurende één of meer dagen kan glycogeenopslag met een derde of meer verhogen (Tarnopolsky et al., 2001)., Het opnieuw vullen van glycogeenopslag door koolhydraatvoeding op de avond voor electieve chirurgie in plaats van vasten lijkt de uitkomst te verbeteren en ziekenhuisverblijven te verminderen (Nygren et al., 2001).
oefening: een uitbarsting van inspanning, zoals in een korte sprint, belast het vermogen van spier om ATP voor contractie te genereren. Glycolytische afbraak van Glc aan lactaat is een inefficiënte wijze van brandstofgebruik, omdat het slechts twee ATP per glucosemolecule produceert. De voordelen zijn dat de glycolyse snel is, omdat er slechts 11 reacties nodig zijn, en dat het anaeroob werkt (dus geen zuurstof nodig heeft)., Het resulterende lactaat beweegt vanuit de spiercel in circulatie via de monocarboxylaattransporter 1 (MCT1, SLC16A1). Door de cotransport van protonen zal de toenemende verzuring van de spiercellen de uitvoer van lactaat bevorderen. Lactaat wordt in de lever gebruikt voor gluconeogenese en de resulterende Glc keerde terug naar de spieren voor een andere potentiële ronde via deze lactaat–glucose (Cori) cyclus.
een andere van de vele aanpassingen aan spierinspanning is de verhoogde activiteit van GLUT4, die de instroom van Glc uit de bloedsomloop bevordert.,
vasten en verhongering: wanneer de Glc-concentratie in het weefsel afneemt en er geen nieuwe voedselvoorraden beschikbaar komen, beginnen lever en nieren Glc in de circulatie te brengen. Deze Glc komt aanvankelijk van glycogeenopslag en van het gebruik van GLC-metabolieten (lactaat, pyruvaat, en anderen) voor gluconeogenese, later van weefseleiwit.