El cerebro necesita azúcares: las neuronas funcionan casi exclusivamente con glucosa, por lo que es necesario asegurar un suministro continuo de este azúcar. El cerebro consume unos 120 g de glucosa al día, mientras que el requerimiento diario de todo el organismo asciende a unos 200 g.
En nuestro organismo se almacenan unos 100 g de glucosa en forma de glucógeno en el hígado, otros 5-10 g se encuentran en los fluidos biológicos, mientras que unos 200-300 g se almacenan en el músculo, siempre en forma de glucógeno. Para asegurar la continuidad del aporte de glucosa a los tejidos que lo necesitan, se utiliza una estrategia que convierte las moléculas menos móviles en glucosa: la gluconeogénesis.
La gluconeogénesis es el proceso de síntesis de glucosa a partir de precursores no carbohidratos:
- ácido láctico: producido por glucólisis anaeróbica
- aminoácidos *: derivados de la dieta o de la degradación de proteínas estructurales
- glicerol: obtenido de la hidrólisis de triglicéridos
La gluconeogénesis es fundamental para asegurar un aporte adecuado de glucosa a los tejidos independientes de la insulina (cerebro, glóbulos rojos y músculos durante el ejercicio físico intenso).
La gluconeogénesis, que tiene lugar en muchos tejidos y en particular en el hígado, se vuelve esencial durante el ayuno, cuando se agotan las reservas de carbohidratos del cuerpo.
* De los diversos aminoácidos gluconeogenéticos (incluidos los ácidos glutámico y aspártico, alanina, cisteína, glicina, prolina, serina, treonina), la alanina liberada por el músculo esquelético juega un papel predominante (ver ciclo glucosa-alanina).
La gluconeogénesis comienza a partir del piruvato y es en gran medida lo contrario de la glucólisis.
El cerebro:
- en condiciones normales, utiliza solo glucosa;
- en el caso del ayuno prolongado (2-3 días) aprovecha cada vez más las propiedades energéticas de los cuerpos cetónicos;
- cuando tiene un ayuno inmediato (entre comidas), después de haber agotado las reservas de carbohidratos, utiliza la glucosa derivada de los aminoácidos obtenidos de la hidrólisis de proteínas estructurales: las enzimas proteasas degradan las proteínas a aminoácidos que luego, por la acción de las enzimas transaminasas, se transforman en alfa-cetoácidos, que a su vez se utilizan para reemplazar la glucosa (ver degradación de aminoácidos).
La gluconeogénesis es responsabilidad exclusiva del hígado (también ocurre en menor medida en los riñones + y en el intestino); aquí, a través de la gluconeogénesis, se obtiene la glucosa que será transportada a los distintos tejidos, hasta el cerebro.
Siete de cada diez reacciones de glucólisis ocurren en la dirección opuesta a la gluconeogénesis; si la gluconeogénesis fuera exactamente la inversa de la glucólisis, en cada etapa sería necesario aportar energía. Por lo tanto, en la gluconeogénesis no se pueden explotar tres reacciones de glucólisis (por razones energéticas); en lugar de estas tres reacciones, se explotan otras reacciones con diferentes sustratos, productos y enzimas.
La reacción que lleva de glucosa 6-fosfato a glucosa es catalizada por un fosfatasa en lugar de una quinasa; la transición de fructosa 1,6-bisfosfato a fructosa 6-fosfato también es catalizada por una fosfatasa en lugar de una quinasa.
La tercera reacción que se diferencia de la glucólisis es la que conduce a la formación de fosfoenolpirivato a partir del piruvato; esto sucede a través del piruvato carboxilasa, que utiliza una molécula de dióxido de carbono para alargar la cadena de carbono, y mediante el fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (la energía para este proceso la proporciona el GTP).
Suponga que está haciendo ejercicio y no está comiendo, necesita activar el metabolismo de la glucosa para producir energía. Si la glucosa en sangre es menor de 5 mM, entonces se realiza la señal de requerimiento de glucosa: las células α del páncreas liberan una hormona (es un pequeño dipéptido) el glucagón que, a través de la sangre, llega a los hepatocitos (hígado); aquí se activa la vía gluconeogenética y se bloquea la glucólisis. La glucosa recién formada se liberará a la circulación y se transportará sobre todo a los glóbulos rojos, el sistema nervioso y el tejido muscular. Ver también: carbohidratos e hipoglucemia.
