Глюкозоаланиновый цикл

Преобладание аланина среди всех доступных и поглощаемых печенью аминокислот, а также быстрота, с которой печень превращает его в глюкозу, указывают на значение этой аминокислоты в качестве ключевого предшественника глюкозы, имеющего белковое происхождение. Преобладание аланина среди аминокислот, высвобождаемых мышцей, нельзя объяснить, исходя из его количества как составной части клеточных белков, поскольку на долю аланина приходится не больше 7 — 10% аминокислотных остатков мышечных белков.

Это несоответствие заставило предположить, что в мышечной ткани аланин синтезируется de novo за счет аминирования пирувата, и сформулировать представление о глюкозоаланиновом цикле. Согласно этому представлению, аланин синтезируется в мышце путем трансаминирования образующегося из глюкозы пирувата и переносится в печень, в которой его углеродный скелет вновь превращается в глюкозу. В качестве источника аминогрупп для синтеза аланина в мышце предполагаются аминокислоты с разветвленной цепью (валин, лейцин, изолейцин), поскольку внепеченочные ткани, особенно мышцы, служат местом их окисления.

Исследования с 14С-глюкозой позволили определить, что углеродный скелет аланина, высвобождаемого мышцей, на 60% состоит из экзогенной глюкозы, тогда как углеродные атомы катаболизируемых в мышце других аминокислот не участвуют в построении этого скелета. Количественные оценки показали, что скорость кругооборота углеродных скелетов в глюкозоаланиновом цикле (в качестве конечного продукта утилизации глюкозы на периферии и предшественника глюкозы, продуцируемой печенью) составляет примерно 50% от скорости цикла Кори (лактат—глюкоза).

Хотя глюкозоаланиновый цикл не дает новых углеродных атомов для синтеза глюкозы de novo, он играет важную роль в гомеостазе глюкозы, как и в метаболизме азота и энергии. Дефицит аланина имеет значение в патогенезе ускоренного голодания, наблюдаемого при беременности, гипогликемии с кетозом у новорожденных и гипогликемии при синдроме мочи кленового сиропа. Аланин служит также одним из средств детоксикации аммиака при переносе в печень аминогрупп, образующихся в мышцах в процессе катаболизма аминокислот с разветвленной цепью. Гипераланинемия наблюдается при различных нарушениях ферментов мочевинного цикла, когда она может смягчать выраженность гипераммониемии.

Глюкозоаланиновый цикл может также иметь отношение к продукции АТФ. Превращение глюкозы в аланин обеспечивает образование 8 молекул АТФ, тогда как при ее превращении в лактат образуются лишь две молекулы АТФ. Кроме того, поскольку образование аланина облегчает окисление аминокислот с разветвленной цепью, он обеспечивает образование дополнительных 30 — 40 молей АТФ на 1 моль окисленной аминокислоты.

«Эндокринология и метаболизм», Ф.Фелиг, Д.Бакстер