Glucoseversorgung bei Fasten und Stress
Wie der Körper die Blutglucose zwischen den Mahlzeiten, beim Fasten und unter Stress stabil hält und welche Stoffe dabei zu Glucose werden können.
Das Wichtigste in Kürze
- Die postresorptive Phase beginnt nach abgeschlossener Resorption einer Mahlzeit. Der Körper versorgt sich dann aus eigenen Quellen mit Glucose.
- Zuerst liefert das Leberglykogen Glucose, bei längerem Fasten übernimmt die Gluconeogenese.
- Adrenalin aus dem Nebennierenmark erhöht die Blutglucose über Glykogenabbau und Gluconeogenese in der Leber.
- Lactat, glucogene Aminosäuren, Glycerol und Oxalacetat können zu Glucose werden.
- Aus geradzahligen Fettsäuren wie Palmitinsäure bildet der Mensch keine Glucose, da Acetyl-CoA netto kein Oxalacetat liefert und der Glyoxylatzyklus fehlt.
Worum es geht
Auch lange nach der letzten Mahlzeit bleibt die Blutglucose erstaunlich konstant. Dafür schaltet der Körper vom Darm als Glucosequelle auf eigene Reserven und auf Neubildung um. Wer diesen Wechsel versteht, kann auch die Wirkung von Stresshormonen und blutzuckersenkenden Arzneistoffen besser einordnen.
Resorptive und postresorptive Phase
Die Blutglucose ist eine streng geregelte Größe. Gehirn und Erythrozyten brauchen ständig Nachschub. Erythrozyten sind sogar vollständig auf Glucose angewiesen, weil ihnen Mitochondrien fehlen.
Nach einer Mahlzeit stammt die Glucose aus dem Darm. In dieser resorptiven Phase füllt die Leber ihre Glykogenspeicher auf. Danach beginnt die postresorptive Phase.
Zeitraum nach abgeschlossener Resorption einer Mahlzeit, grob ab vier bis sechs Stunden danach. Der Körper hält die Blutglucose nun aus eigenen Quellen aufrecht.
Zuerst baut die Leber Glykogen ab, die Glykogenmobilisierung. Dieser Vorrat reicht nur etwa einen Tag. Mit zunehmendem Fasten übernimmt deshalb die Gluconeogenese, die Neubildung von Glucose aus Nicht-Kohlenhydraten.
Adrenalin
Stress verlangt schnell verfügbare Energie. Das Nebennierenmark schüttet dann Adrenalin aus. Es erhöht die Blutglucose: In der Leber fördert es Glykogenabbau und Gluconeogenese. Damit gehört Adrenalin wie Glucagon und Cortisol zu den Gegenspielern des Insulins. Die zugehörigen Signalwege beschreibt die Seite zur hormonalen Regulation.
Substrate der Gluconeogenese
Nicht jeder Stoff kann zu Glucose werden. Entscheidend ist, ob sein Kohlenstoff Pyruvat, Oxalacetat oder ein Zwischenprodukt der Glykolyse erreicht. Den Ablauf selbst erklärt die Seite zur Gluconeogenese.
| Substrat | Herkunft | Eintritt |
|---|---|---|
| Lactat | Erythrozyten, arbeitender Muskel | über Pyruvat |
| Glucogene Aminosäuren, etwa Alanin | Muskelprotein | über Pyruvat oder Citratzyklus-Zwischenprodukte |
| Glycerol | Fettgewebe, Spaltung der Triglyceride | über Dihydroxyacetonphosphat |
| Oxalacetat | Mitochondrium | direkte Vorstufe von Phosphoenolpyruvat |
Anders verhalten sich geradzahlige Fettsäuren wie die Palmitinsäure. Ihr Abbau liefert nur Acetyl-CoA. Der Schritt von Pyruvat zu Acetyl-CoA ist irreversibel. Auch der Citratzyklus bietet keinen Ausweg, denn zwei C-Atome treten ein und zwei verlassen ihn als \(\ce{CO2}\). Netto entsteht kein Oxalacetat. Pflanzen und Bakterien umgehen das mit dem Glyoxylatzyklus. Dem Menschen fehlen dessen Enzyme Isocitrat-Lyase und Malat-Synthase.
Aus Fett wird beim Menschen deshalb vor allem der Glycerolanteil zu Glucose. Mehr dazu unter Fettsäuren, Ketonkörper und Glucosebildung und glucogene Aminosäuren.
Quiz
Aussage 1
Die menschliche Leber kann aus Palmitinsäure über Acetyl-CoA netto Glucose bilden.
Palmitinsäure liefert nur Acetyl-CoA. Dessen zwei C-Atome verlassen den Citratzyklus als \(\ce{CO2}\), und den Glyoxylatzyklus besitzt der Mensch nicht. Netto entsteht daher keine Glucose.
Aussage 2
Adrenalin aus dem Nebennierenmark erhöht die Blutglucose, unter anderem durch Glykogenabbau in der Leber.
Als Stresshormon fördert Adrenalin Glykogenabbau und Gluconeogenese in der Leber und ist damit ein Gegenspieler des Insulins.
Aussage 3
Glycerol aus der Spaltung von Triglyceriden kann über Dihydroxyacetonphosphat in die Gluconeogenese eingeschleust werden.
Glycerol ist der Teil des Fetts, der beim Menschen zu Glucose werden kann. Es mündet über Dihydroxyacetonphosphat in die Gluconeogenese.
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