Samenvatting stofwisseling en endocrinologie
Lotte van der Linden
22-23
HC 1-22, … (opgedeeld in ‘achtergrond’kennis en stoornissen)
Metabologica
Eiwitten (aminozuren), vetten en glucose zijn de belangrijkste energiebronnen in
het lichaam. Vetten kun je maken uit glucose en aminozuren. Niet-essentiële
aminozuren kunnen ook gemaakt worden uit glucose. Uit glycogene aminozuren
kun je vervolgens weer glucose maken.
Vetzuren komen binnen als vet en worden opgeslagen als triacylglycerol. Glucose
komt binnen als zetmeel en wordt opgeslagen als glycogeen. Aminozuren komen
binnen als eiwitten, worden afgebroken en vervolgens weer opgeslagen als
eiwitten. Belangrijke routes in de stofwisseling die hieronder besproken gaan
worden zijn; lipolyse, TAG-synthese, lipogenese, B-oxidatie,
gluconeogenese, glycolyse, krebscyclus, ox-fos, pentose-fosfaat-pad,
ketogenese en de ureumcyclus. Al deze paden staan op de metabole kaart.
Zorg alsjeblieft dat je ze goed kent.
Enzymen
Enzymen die belangrijk zijn in de stofwisseling zijn meestal vernoemd naar het substraat en het
type reactie. Hieronder een lijstje van de types reacties waar een enzym naar vernoemd kan
zijn:
Dehydrogenase: oxideert een substraat. Je kunt enzym herkennen aan NAD+/FAD/NADP+
aan de kant van het substraat. Tijdens de oxidatie wordt er een H+ op deze cofactor gezet.
Kinase: fosforyleren. Deze zet fosfaat van ATP op een ander substraat. Het substraat waar je
kinase achter zet staat aan de kant van ATP.
Carboxylase: CO2 wordt op het substraat gezet. CO2 staat ook aan de kant van het substraat
bij de naamgeving.
Fosfatase: defosforyleren. In tegenstelling tot een kinase haalt deze een fosfaatgroep van een
substraat af.
Als er bij een reactie ATP wordt gebruikt, maar de vrije fosfaat niet op een substraat wordt gezet
en in het cytosol beland is er geen sprake van een kinase. Een uitzondering is
PEPcarboxykinase. Achter deze naam zit geen logica, maar het is een erg belangrijk enzym in
de gluconeogenese.
Koolhydrathen
Bij koolhydraten zit er aan alle C-atomen in het molecuul een H2O verbonden. Glucose is ook
een koolhydraat. Bijna alle cellen in het lichaam kunnen via de glycolyse glucose verbranden
voor ATP. Bij aanwezigheid van zuurstof gebeurt dit doormidden van de krebscyclus en
oxidative fosforylering. Als er een tekort is aan NADPH+ in de cel zal er gekozen worden voor
het pentose-fosfaat-pad. NADPH+ is nodig voor vetsynthese en als antioxidant. Het PPP
resulteert ook in ribose, wat nodig is voor de opbouw van DNA.
1
,Glucose in het lichaam
Bij een overmaat aan glucose in het lichaam wordt dit in eerste instantie opgeslagen als
glycogeen, en uiteindelijk ga je over op vetsynthese. Het opslaan als glycogeen kan in de lever
en in de spier. Het opslaan als vet kan in het vetweefsel en ook in de lever. Als de
glucosespiegel in het bloed te laag dreigt te raken gaat de lever over op gluconeogenese.
Spierweefsel en vetweefsel zullen dan geen glucose meer opnemen uit het bloed.
Pancreas en glucose
De hoeveelheid glucose in het bloed wordt gemeten en gereguleerd door de endocriene
pancreas, d.m.v insuline en glucagon. Bij hoog bloedsuiker wordt er uit de B-cellen van de
endocriene pancreas insuline uitgescheiden. Dit stimuleert de opname en opslag van glucose.
Bij laag glucose wordt er door de a-cellen glucagon uitgescheiden, wat zorgt voor afgifte van
glucose en gluconeogenese. De afgifte van insuline gaat in 4 stappen:
1. Glucose komt binnen bij een B-cel, en wordt verbrand totdat er ATP vrij komt.
2. ATP-gevoelig kaliumkanaal werkt als een sensor, bij veel ATP (en dus veel
glucose) wordt het kanaal geremd.
3. Bij een geremd kanaal depolariseert de cel, waardoor een
spanningsgevoelig Ca2+-kanaal wordt geactiveerd.
4. Calcium dat de cel in stroomt zorgt voor excretie van een vesicle met
insuline dat al klaar ligt in de B-cel.
Glucosetransporters
Er zijn 4 verschillende soorten glucsoetransporters:
GLUT-1: ?
GLUT-2: deze transporter heeft een lage affiniteit voor glucose, en transporteert dus
pas glucose de cel in als de concentratie in het bloed erg hoog is. Ook kan deze transporter
andersom werken en glucose juist naar het bloed toe brengen. Deze transporter vind je
bijvoorbeeld in de B-cellen van de endocriene pancreas en in de lever.
GLUT-3: deze transporter heeft altijd een hoge affiniteit voor glucose. Ongeacht de concentratie
in het bloed zal deze altijd glucose de cel in transporteren. Deze transporter vind je vooral in de
hersenen.
GLUT-4: deze receptor is alleen actief als er ook insuline aanwezig is in het bloed (en dus
meestal ook een hoge concentratie glucose). Je vindt deze in spiercellen en vetweefsel.
Normaal zit deze receptor echt in de cel, en bij activatie van de insulinereceptor wordt de
transporter ingebouwd in het celmembraan.
Glycogeen
Glycogeen dat in de lever ligt opgeslagen wordt afgebroken bij een lage bloedsuiker,
om de glucosespiegel op peil te houden. Glycogeen dat in de spieren zit daarentegen
wordt afgebroken als de spier het zelf nodig heeft. Glycogeen wordt uit glucose
gemaakt door verschillende enzymen. Lineaire ketens worden gemaakt door het
enzym glycogeen-synthase. De vertakkingen worden gemaakt door het branching
enzyme. Voor de afbraak is vervolgens weer debranching enzyme en fosforylase
nodig. De afbraak resulteert in een glucose met 1 gebonden fosfaat groep, die direct
2
,de glycolyse in kan. Glycogeen-synthase wordt gestimuleerd door insuline, en fosfatase wordt
dan juist geremd (geen futile-cycling). Glucagon heeft juist het tegengesteld effect.
Bij de synthese van glycogeen is het natuurlijk belangrijk dat er niet tegelijk glycogeen wordt
afgebroken. >>> stuk over remming van fosfofructokinase om gluconeogenese te remmen door
fructose-2,6-bifosfaat, maar waar komt dit vandaan? Normaal is het toch fructose-1,6-bifosfaat?
Zie hoorcollege 2
Activatie enzymen
De activatie van enzymen die een belangrijke rol spelen in metabole paden kan op 2 manieren:
1. Door fosforylering en vervolgens conformatieverandering.
2. Een klein molecuul bindt op een allostere site.
glucagon bijvoorbeeld stimuleert de afbraak van glucose in de cel door het
fosforyleren van protein-kinase A. Tegelijkertijd wordt glycogeensynthase ook
gefosforyleerd, wat de juist inactief maakt. Ook dit gebeurt onder de invloed van
glucagon. De cascade van insuline activeert dus juist fosfatases, en defosforyleert
beide enzymen. Hierdoor wordt fosfatase inactief en glycogeensynthase weer
actief.
Lipiden
De belangrijkste lipiden in het lichaam zijn triacylglycerol, vrije
vetzuren, fosfolipiden en cholesterol In het lumen van de darm
wordt vet geëmulgeerd d.m.v galzouten. In de darmcel wordt er
vervolgens weer TAG van gemaakt, en wordt het verpakt in een
monolaag fosfolipiden met wat cholesterol. Ook zit er een eiwit
in dit laagje, in het geval dat het uit de darm komt apoprotein B48. Dit deeltje heet een
chylomicron. Via de lymfe komt deze in het bloed. Eenmaal aangekomen bij het
vetweefsel wordt het TAG uit het deeltje opgenomen en blijft de rest van het chylomicron
intact. Het TAG wordt opgenomen in de vorm van vrije vetzuren, waarna het in de vetcel
met glucose weer tot TAG wordt gemaakt. Na een maaltijd zijn lipoproteïn lipase en de
GLUT-4 transporters in het vetweefsel actief om dit mogelijk te maken. Het overgebleven
chylomicron, het remnant, wordt opgenomen en verwerkt in de lever.
Vetsynthese
Endogene lipidsynthese vanuit acetyl-coa (wat weer uit glucose komt) gaat in eerste instantie
naar vrije vetzuren, die vervolgens worden omgezet in TAG. Dit gebeurt vooral in de lever, het
vetweefsel en bij een lacterend dier in de melkklieren.
Lever: TAG -> VLDL in het bloed (transporter van vet vanuit lever, eiwit
apoB100 ipv apoB48)
Vetweefsel: TAG -> opslag in vetdruppels
Melkklierweefsel: TAG -> uitscheiden als melkvetdruppel
Acetyl-CoA, die vrij komt bij de verbranding van glucose, bevind zich in het
mitochondrium. Voor de vetsynthese moet dit naar het cytosol, en dat gebeurt
met de citraatshuttle. De reactie van het vrijgekomen oxaloacetaat tot pyruvaat (tijdens
3
, citraatshuttle) levert de NADPH+ die nodig is voor de synthese van vet. In het mitochondrium
wordt dit pyruvaat weer omgezet tot oxaloacetaat door het enzym pyruvaatcarboxylase.
Wanneer er veel insuline is is acetyl-CoA carboxylase actief, waardoor je glucose om gaat
zetten tot vet. Insuline activeert dit enzym door het te fosforyleren. Een ander product van het
enzym acetyl-CoA carboxylase, malenyl-CoA, remt tegelijk de B-oxidatie zodat je geen futile
cycling krijgt.
Vet en vasten
Tijdens het vasten geeft het vetweefsel vet af in de vorm van vetzuren o.i.v glucagon &
hormoon-gevoelig lipase. In het bloed binden deze vrije vetzuren aan albumine. Als tijdens
vasten meer vet uit vetweefsel aan het bloed wordt afgegeven dan de lever kan verbranden zal
de lever het opnemen, weer verpakken als VLDL en terug geven aan de circulatie. Tijdens het
vasten is insuline laag, waardoor de VLDL’s slecht worden opgenomen. Dit kan vervetting van
het plasma geven.
Cholesterol
Na opname van TAG uit een VLDL geproduceerd door de lever blijft een
LDL-deeltje over, deze transporteert dan cholesterol. Cholesterol kan alleen
worden opgenomen door het hele LDL-deeltje te endocyteren. Het cholesterol
dat hiermee wordt gewonnen is nodig voor celmembranen,
steroïdhormonen/geslachtshormonen en gal. Als je veel cholesterol binnen krijgt
via je dieet stopt de endogene synthese van cholesterol. HDL-deeltjes halen
cholesterol op waar het te veel aanwezig is, en brengen het terug naar de lever. Deze
HDL-deeltjes worden oorspronkelijk als ‘leeg’ deeltje gemaakt in de lever, bestaand uit
fosfolipiden en eiwit.
Aminozuren
Van aminozuren die je binnenkrijgt via de voeding kan je eiwitten maken, vet
maken, verbranden voor energie of (sommige) andere aminozuren maken. Het
dieet moet altijd aminozuren bevatten, omdat je de stikstofgroep nodig hebt om zelf
eiwitten te kunnen maken. Aminozuren omzetten in andere aminozuren omzetten
kan meestal via de krebscyclus, waar substraten er op een ander moment weer
worden uit gehaald. Bij een tekort aan aminozuren worden spieren afgebroken, bij
te veel aminozuren worden ze omgezet in glucose (glycogene aminozuren) of vet
(ketogene aminozuren). Verbranding van aminozuren kan als het via PEP & pyruvaat
acetyl-CoA wordt. Het metabolisme van aminozuren gebeurt vooral in de lever. Overige stikstof
kan hier via de ureumcyclus kwijt geraakt worden, en de aminozuren kunnen hier ook als
grondstof voor gluconeogenese worden gebruikt. De aminozuren zijn in de lever ook nodig om
plasma eiwitten als albumine te maken.
Ombouwen aminozuren
De aminogroep komt bij het maken van een nieuw aminozuur van een ander aminozuur m.b.v
een aminotransferase. De belangrijkste hiervan zijn aspartaattransferase en
alaninetransferase. Een voorbeeld van een aminozuur dat gemaakt kan worden
4
