Glykolýza je kaskáda biochemických
reakcí s výchozím substrátem glukózou. Křižovatkou reakcí anaerobních a
aerobních se stává pyruvát. Pokračuje-li reakce z pyruvátu na laktát, jedná se
o anaerobní reakci. V případě aerobní reakce pokračuje sled dějů od pyruvátu
přes meziprodukt acetyl-CoA, který vstupuje do citrátového cyklu. Následují
reakce tzv. dýchacího řetězce a aerobní fosforylace. Výsledkem reakce je
energie vázaná v ATP a tvorba CO 2 v biochemických reakcích
citrátového cyklu i H2O na úrovni dýchacího řetězce. Energetický
zisk obou reakcí se významně liší, anaerobně vznikají z jedné molekuly glukózy
2 molekuly ATP a 2 molekuly laktátu, aerobně z 1 molekuly glukózy vzniká 38
molekul ATP za současného vzniku 6 molekul oxidu uhličitého a vody. Reakce je
vázána na cytosol všech buněk, u některých buněk tato reakce absolutně převládá
(erytrocyt).
Glukoneogeneze je reakce tvorby glukózy z
nesacharidových zdrojů. Substrátem může být laktát, pyruvát, ale i tzv.
glukogenní aminokyseliny. Hlavním místem glukoneogeneze jsou játra,
v menší míře ledviny. Regulace je hormonální (například kortikoidy)
zejména za stavů zvýšené potřeby glukózy při nedostatečném přísunu sacharidů.
Poruchy glykolýzy a glukoneogenese
Ve všech reakcích té části glykolýzy, která vede k tvorbě
triózafosfátů a také ve většině reakcí zbývající části, se mohou vyskytovat
enzymové defekty. Jsou podkladem různě těžkých
dědičných metabolických poruch, postihujících zejména erytrocyty a
krvetvorné tkáně. Poruchy se dědí autosomálně recesívně a projevují se změnou
tvaru spojenou se zkrácenou životností červených krvinek a s jejich rychlejším
rozpadem, který způsobuje chronickou nebo akutní hemolytickou anémii.
Deficit hexokinázy vede ke snížené fosforylaci glukózy, což
má v erytrocytech za následek zhoršení průběhu glykolýzy a rychlejší zánik
krvinek, který je podkladem chronické hemolytické anémie. V kostní dřeni je
někdy přítomna panmyelopatie Fanconiho typu. Podobné následky má i deficit hexózafosfátisomerázy
(glukózafosfátisomerázy), fosfoglycerátkinázy a bisfosfoglycerátmutázy. Při
deficitu bisfosfoglycerátmutázy je v erytrocytech nedostatek
2,3-bisfosfoglycerátu, což zvyšuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku. Deficit
hexokinázy a hexosafosfátisomerázy lze částečně obejít pentózovým cyklem.
Deficit fosfofruktokinázy je porucha glykolýzy spojená s
hromaděním glykogenu ve svalech a jen s malou hemolýzou (glykogenóza VII.
typu). Také zde je možný částečný obchvat pentózovým cyklem.
Deficit triózafosfátisomerázy působí méně závažnou chronickou
hemolytickou anémii ale těžké neurologické poruchy centrální i periferní. V
moči se vylučuje zvýšené množství dihydroxyacetonfosfátu. Pentózovým cyklem se
doplňuje zčásti nabídka glyceraldehyd-3-fosfátu a ten se dále přeměňuje volně
na 1,3-bisfosfoglycerát.
K nejčastějším poruchám glykolýzy náleží deficit
pyruvátkinázy, který však může být různě významný. Proto se klinická
symptomatologie nemoci může lišit od lehkých změn morfologie erytrocytů s
lehkou anémií až k těžkým poruchám.
Z poruch glukoneogenetického
mechanismu je významný nedostatek fruktóza-1,6-bisfosfatázy. Hromadící se
metabolity fruktóza-1-fosfát a fruktóza-1,6-bisfosfát inhibují fosforylaci a
tím i přeměnu glykogenu na glukózu podobně jako při nesnášenlivosti fruktózy
(viz 5.část této kapitoly). Jde o těžké onemocnění projevující se už u
novorozence hypoglykémií a laktátovou acidózou, které končí záhy fatálně.
Další informace
Petr Schneiderka.