Glukóza - zdroj životní energie

Glukóza - zdroj životní energie

Glukóza, dextróza, D-glukóza apod. Jak se v tom vyznat a jak tento "cukr" účastnící se téměř všech tělesných pochodů, jak pracuje v našem organismu?

Glukóza - zdroj životní energie

Glukóza je nezbytná pro všechny životní děje spojené s energetickým metabolismem a energetickým obratem. Glukóza znamená život, podívejme se tedy, jak pracuje v našem lidském organismu a kde všude ji můžeme najít.

Cesta glukózy v lidském organismu začíná v ústní dutině – již zde probíhá první štěpení polysacharidů, které se z glukózy, fruktózy, galaktózy a dalších sacharidů skládají. Nejhojněji je v nich zastoupena právě glukóza. Štěpení v ústech má však z praktického hlediska jen nepatrný význam, všechny podstatné pochody se odehrávají až ve dvanáctníku a tenkém střevě. Zde jsou teprve polysacharidy a oligosacharidy rozštěpeny na své základní stavební jednotky – monosacharidy, které se pak dostávají přes střevní stěnu do krve. Pro zajímavost – maximální transportní kapacita pro glukózu ze střeva do krevního oběhu je zhruba 120 g za hodinu.

Vstřebané monosacharidy jsou cestou portální žíly směrovány do jater, zde jich je přibližně 70 % zachyceno a 30 % zůstává v oběhu a pokračuje dál. V játrech zachycená glukóza je zde uložena ve formě glykogenu.

Glukóza v oběhu

Glukóza představuje základní energetický zdroj pro všechny buňky organismu, nevstupuje však do všech stejným způsobem – transmembránových transportérů, které ji do buňky přenášejí, existuje více typů. A zatímco některé jsou pro glukózu volně prostupné (v nervových buňkách či červených krvinkách např.), jiné potřebují ke své aktivaci hormon inzulín (transportéry v svalových buňkách a buňkách tukové tkáně). A aby nebyla situace úplně jednoduchá, obsahují svalové buňky transportéry závislé i nezávislé na inzulinu.

Co se děje s glukózou v buňkách? V zásadě dochází k třem druhům procesů – buď je glukóza přímo použita k získání energie (glykolýza) nebo je zužitkována v procesu glykogenogeneze a uložena v buňce ve formě glykogenu a nebo je použita k tvorbě jiných sacharidů.

Glykolýza je dvojího typu:

  • aerobní – za přístupu kyslíku se glukóza postupně degraduje na vodu, CO2 a energii
  • anaerobní – za nepřístupu kyslíku se z jedné molekuly získá nepatrné množství energie a laktát. K této situaci dochází v intenzivně pracujícím svalu např. při sprintu. Laktát je dopraven krví do jater a zde v procesu zvaném glukoneogeneze přeměněn zpět na glukózu

Jak je uvedeno výše, představuje například sprint typickou zátěž produkující laktát. Jak je to ale v případě zátěží nižší intenzity? Produkce laktátu svalovými buňkami nefunguje na principu „všechno nebo nic“, vždy jsou totiž některá svalová vlákna zatížena více a jiná méně, tudíž je laktát produkován prakticky při každé fyzické zátěži. Organismus je však schopen tvořený laktát do určité míry odbourávat a jeho kritická koncentrace, kdy je dosaženo rovnováhy mezi produkcí a odbouráváním, se nazývá anaerobní práh.

Glukóza

Glykogenogeneze - ukládání glukózy v buňkách

Glukóza se ukládá do zásoby v podobě glykogenu, jehož syntéza a odbourávání probíhá v největší míře v játrech a svalech. Proč organismus neuchovává samotnou glukózu a na místo toho ji skládá do velkých molekul glykogenu, které je v případě potřeby nutné znovu štěpit? Odpověď je jednoduchá. Zatímco glukóza je osmoticky aktivní, což znamená, že zvýšení její koncentrace v buňkách by znamenalo proporcionální zvýšení obsahu vody (glukóza si s sebou „táhne“ své rozpouštědlo), glykogen osmoticky aktivní není, a tak si buňka může dělat zásoby bez rizika převodnění, otoku a následného zničení.

Kdy se glykogen tvoří? Po jídle, tedy při zvýšení glykémie a dochází k tomu pod vlivem hormonu inzulinu (anabolický hormon). Naopak při hladovění nebo svalové práci je glykogen štěpen zpět na glukózu, která je v případě svalové tkáně na místě spotřebována a nebo, v případě jater, uvolněna do krve.

Víme už tedy, kde se štěpí polysacharidy přijaté potravou, kde se vstřebává z nich rozštěpená glukóza a jak je zužitkována buňkami, ať už ve smyslu spotřeby a nebo ve smyslu skladování. Jak ale naznačil předchozí text, glukóza může být v těle i tvořena de novo a to v procesu zvaném glukoneogeneze.

BananGlukoneogeneze

Zdrojem pro tuto novotvorbu glukózy jsou látky necukerného charakteru (např. laktát, glycerol či určité aminokyseliny nazývané díky této vlastnosti glukogenní). Glukoneogeneze probíhá v játrech a tudíž látky, které jsou k výrobě glukózy použity, sem musí být nejprve dopraveny krevním oběhem. Nejvýznamnější glukogenní aminokyselinou je alanin, ten je v případě potřeby uvolňován ze svalů do krevního oběhu, transportován do jater a zde je z něj vyrobena glukóza.

Kdy glukoneogeneze probíhá? Obecně za stavů, kdy je glykémie snížená a nelze ji dostatečně hradit štěpením glykogenu. A nebo v případě výraznější produkce laktátu při svalové zátěži, kdy se cestou glukoneogeneze organismus brání překyselení, k němuž by při kumulaci laktátu nevyhnutelně došlo  a toto překyselení by znamenalo pro další fyzický výkon nepřekonatelnou stopku.

Zbývá doplnit hlavní mechanismy regulace glykémie, jimiž organismus disponuje. Pokud je glykémie zvýšená nad optimální hodnoty, vyplavuje se inzulin, pod jehož vlivem se otevírají glukózové transportéry ve svalové a tukové tkáni a glukóza je ukládána do zásob.

Nastane-li opačná situace – snížení glykemie pod určitý práh, dojde k vyplavení hormonu glukagonu, který působí protichůdně vůči inzulinu, tedy iniciuje štěpení glykogenu v játrech a glukoneogenezi.

Další hormony, které mohou hladinu glukózy v krvi zvyšovat, jsou např. adrenalin a kortizol. Oba tak činí v rámci adaptační odpovědi organismu na stres, první z nich adaptuje organismus na náhlý a druhý na déletrvající stres. Tělo reaguje na stresový podnět dobře známou odpovědí „fight or flight“ a ať už se člověk rozhodne bojovat či utíkat, vždy bude potřebovat dostatek energie pro svaly, proto ona zvýšená hladina glukózy v krvi.

MUDr. Matěj Markvart

Matěj Markvart

Vzdělání:
Lékařská fakulta MU, Brno
 
Pracovní zkušenosti
Od 9/2011 do 5/2012 sekundární lékař I. Ortopedické kliniky FNUSA
 
Zájmy a sporty
MTB (z pozice dříve aktivního závodníka i trenéra), bodybuilding, hokej, výživa a suplementace v silových a vytrvalostních sportech, fyzioterapie a rehabilitace sportovců, korektivní cvičení
  •