Gluconeogenesi | Cos'è? Funzioni, Glicemia, Corpi Chetonici
In questo articolo parliamo della Gluconeogenesi, spiegando come avviene e la sua importanza nel metabolismo energetico dell'organismo in condizioni di Carenza di Glucosio
Che Cos'è
La gluconeogenesi è il processo biologico che porta alla sintesi di glucosio a partire da precursori non glucidici.
Il glucosio è uno zucchero presente in molti alimenti e rappresenta la principale fonte di energia per l'organismo.
La gluconeogenesi è fondamentale nelle situazioni in cui le riserve di glucosio sono esaurite, per esempio durante il digiuno, la restrizione calorica o l'esercizio fisico.
Nell'organismo umano le riserve di glucosio sono costituite dal glicogeno.
Il glicogeno è formato dall'unione di moltissime molecole di glucosio ed è contenuto in tutte le cellule dell'organismo. Le maggiori quantità si trovano:
- nel fegato, che è l'organo percentualmente più ricco di glicogeno;
- nei muscoli, che per l'entità della loro massa rappresentano il deposito principale;
- in quantità inferiori nel rene.
| A Quanto Ammontano le Riserve di Glicogeno nell'Organismo? | ||
| Contenuto percentuale di glicogeno | Contenuto totale di glicogeno | |
| Fegato | 5-6% | 100-120 g |
| Muscolo | 1-2% | 400 g |
Sotto lo stimolo del glucagone e di altri ormoni, il fegato scompone prontamente le sue riserve di glicogeno per immettere glucosio nel flusso sanguigno e soddisfare le richieste di altri organi.
Al contrario, il glicogeno immagazzinato nelle fibre muscolari è disponibile esclusivamente per uso interno e non viene condiviso con altri tessuti.
A Cosa Serve
L'importanza biologica del glucosio è tale che la sua concentrazione nel sangue (detta glicemia) dev'essere mantenuta entro livelli relativamente stabili (tra i 60 e i 90mg/dl a digiuno).
Se la concentrazione di glucosio nel sangue si riduce troppo (ipoglicemia), le cellule, in particolare quelle del cervello, risentono negativamente della sua carenza.
Una grave ipoglicemia provoca difficoltà di concentrazione, irrequietezza, tremori, debolezza e, se particolarmente marcata, coma e morte.
La gluconeogenesi permette di mantenere un'adeguata concentrazione di glucosio nel sangue anche quando lo zucchero non viene assunto con l'alimentazione e/o quando le riserve epatiche di glicogeno sono prossime all'esaurimento.
Perché è così importante sostenere la glicemia?
La maggior parte dei tessuti dell'organismo è in grado di utilizzare a fini energetici sia il glucosio che gli acidi grassi. Tuttavia, alcuni tessuti dipendono totalmente o prevalentemente dal glucosio per soddisfare le loro richieste energetiche; tra questi:
- i muscoli sottoposti a un intenso sforzo fisico; in simili condizioni, il fabbisogno di ATP aumenta più rapidamente della capacità del corpo di rifornire di ossigeno il muscolo.
Il muscolo è così costretto a ricavare l'energia metabolica necessaria al suo funzionamento soprattutto in modo anaerobico, quindi attraverso la sola glicolisi; - la cornea dell'occhio e il cristallino, che sono tessuti scarsamente vascolarizzati;
- i globuli rossi, che sono privi di mitocondri
- i neuroni del cervello;
- la midollare del rene,
- i testicoli.
Il fabbisogno di glucosio dell'organismo è di circa 150-180 grammi al giorno, di cui almeno 2/3 vengono consumati dal cervello.
- Il glicogeno accumulato nel fegato viene degradato durante il digiuno per sostenere le richieste di glucosio dei tessuti. Tuttavia, queste riserve possono fornire glucosio soltanto per un periodo limitato (circa 12-18 ore).
- Per sopperire ai momenti prolungati di digiuno il fegato sintetizza glucosio attraverso la gluconeogenesi.
Come Avviene
La gluconeogenesi è una via metabolica che si svolge soprattutto a livello epatico e che permette di sintetizzare glucosio a partire da molecole non glucidiche.
A seconda dei casi, la molecola di partenza per la gluconeogenesi può essere:
- un amminoacido gluconeogenico proveniente dalla dieta o dalla degradazione delle proteine del tessuto muscolare.
Tra questi amminoacidi predomina l'alanina, insieme ai noti aminoacidi ramificati (leucina, isoleucina, valina), ma in misura minore partecipano anche la glutammina e l'aspartato; - l'acido lattico generato soprattutto dal metabolismo delle cellule muscolari in intensa attività e dai globuli rossi; la conversione dell'acido lattico in glucosio avviene nel cosiddetto ciclo di Cori, o ciclo dell'acido lattico;
- il glicerolo, liberato dal metabolismo dei trigliceridi nel tessuto adiposo, quindi riversato in circolo.
La gluconeogensi ripercorre le reazioni della glicolisi in direzione inversa, partendo quindi dal piruvato per arrivare al glucosio; tuttavia, sfrutta alcuni sistemi enzimatici differenti.
La gluconeogenesi è una via metabolica energeticamente costosa; la formazione di una molecola di glucosio da 2 molecole di piruvato richiede infatti 4 ATP, 2 GTP e 2NADH.
Dove avviene
Negli animali superiori la gluconeogenesi avviene nel fegato, nella corticale del rene e negli enterociti (le cellule dell'epitelio intestinale).
Il fegato produce circa il 90% del glucosio neosintetizzato, mentre il contributo del rene è di circa il 10%.
Importanza dei Corpi Chetonici
La risposta dell'organismo al digiuno prolungato non si limita alla gluconeogenesi.
In risposta agli aumentati livelli di glucagone:
- aumenta la demolizione del glicogeno epatico (glicogenolisi);
- aumenta la gluconeogenesi;
- aumenta l'uptake di amminoacidi nel fegato, che possono essere usati per la gluconeogenesi;
- aumenta la degradazione dei trigliceridi nel tessuto adiposo, i cui acidi grassi vengono immessi in circolo per essere utilizzati da altri tessuti;
- aumenta l'ossidazione epatica degli acidi grassi e la successiva formazione di corpi chetonici;
La gluconeogenesi viene quindi supportata da un'aumentata disponibilità di acidi grassi, che fungono da carburante energetico per i tessuti che possono metabolizzarli, in modo da risparmiare il già scarso glucosio per i tessuti che ne hanno più bisogno.
Quando le cellule sono costrette a utilizzare prevalentemente grassi al posto degli zuccheri, vengono sintetizzate quantità importanti di corpi chetonici.
Dopo essere stati sintetizzati, i corpi chetonici si accumulano nel sangue e vengono utilizzati da vari tessuti (muscolo cardiaco e scheletrico, cervello ecc.) o eliminati con le urine.
Come spiegato, il cervello non può utilizzare gli acidi grassi perché questi non riescono ad oltrepassare la barriera emato-encefalica. Oltre al glucosio proveniente dalla gluconeogenesi, il cervello può però usare i corpi chetonici come fonte energetica.
Se non esistessero i corpi chetonici, quindi, l'organismo sarebbe costretto a disgregare importanti quantità di proteine muscolari per soddisfare attraverso la sola gluconeogenesi le esigenze di glucosio del cervello.