Gluconeogenese en het belang in onze energievoorziening

Gluconeogenese schiet ons lichaam te hulp als we tijdelijk even zonder brandstof zitten. In de meeste gevallen is ons lichaam grotendeels afhankelijk van koolhydraten (glucose) voor het produceren van energie. Vooral onze hersenen geven een sterke voorkeur aan koolhydraatverbranding om energie mee op te wekken. Wat als je door je koolhydraatreserves bent omdat je een tijdje niet hebt kunnen eten? Je brein kan dan niet zomaar op sluimerstand gaan en daarom heeft het altijd energie nodig. Uiteraard heeft het lichaam hier een oplossing voor. Het kan namelijk nieuwe glucose vormen uit vetten en eiwitten via gluconeogenese.

Ons lichaam kan glucose produceren uit andere brandstoffen, zoals vetten en aminozuren, via gluconeogenese.

Gluconeogenese als noodplan bij lage koolhydraatinname

Er zijn 2 grote groepen macronutriënten waar mensen effectief hun energie vandaan kunnen halen. Dit zijn vetten en koolhydraten. In het westen is ons dieet over het algemeen gebaseerd op koolhydraatinname voor energie. Wanneer er koolhydraten aanwezig zijn in ons lichaam, zullen we deze altijd het liefst als eerste gebruiken voor energieproductie. Ons lichaam draait dus primair op koolhydraatverbranding. Al onze lichamelijke processen zijn hier aan gewend en afhankelijk van geworden. Er moet dus wel een noodplan zijn voor als we even geen toegang hebben tot koolhydraten in ons dieet. Dit noodplan is in eerste instantie gluconeogenese.

Gluconeogenese is de noodoplossing bij lage bloedsuikerspiegels. Vaak omdat we niet in staat zijn vetten effectief te gebruiken voor energieproductie. 

Gluconeogenese bij een lage bloedsuikerspiegel

Wanneer we koolhydraten binnenkrijgen via ons voedsel worden deze afgebroken tot glucose in onze darmen. Glucose kan worden opgenomen en worden opgeslagen in de vorm van glycogeen in onze lever en spieren. Tussen maaltijden door wordt deze glycogeenvoorraad weer afgebroken tot glucose om al onze lichaamscellen van energie te voorzien. Onze lever en spieren kunnen voor ongeveer 24 tot 48 uur aan glucose opslaan om je bloedsuikerspiegel op pijl te houden zonder het eten van nieuwe koolhydraten. Wanneer je door deze glycogeenvoorraad heen bent, daalt je bloedsuikerspiegel. Dit is het teken voor je lever om gluconeogenese te starten.

Gluconeogenese start onder anderen als de glycogeenvoorraad in de spieren en lever opraakt.

Je brein eist het opstarten van gluconeogenese

De grootste reden dat je lever overschakelt op gluconeogenese is dat je brein verantwoordelijk is voor tot wel 20% van het totaal verbruik aan glucose. Je brein eist dus veel brandstof en het kan niet zomaar overschakelen op een andere energiebron. Ook je organen en spieren hebben glucose nodig om te functioneren. Al is voor hen de behoefte veel minder dringend. Vergeet niet dat er ook altijd nog een bepaalde mate van vetverbranding plaatsvindt in ons lichaam. Het probleem is alleen dat de aanmaak en verbranding van vetten als energie een aanlooptijd nodig heeft om optimaal te functioneren. Dit proces noemt men vet adaptatie en hier kunnen weken overheen gaan. Voornamelijk je brein heeft geen tijd om op vet adaptatie te wachten, waardoor gluconeogenese van levensbelang is.

Het brein is het meest afhankelijk van gluconeogenese. Het verbruikt namelijk 20% van de totale aanvoer aan glucose in ons lichaam.


Wil je meer weten over vet adaptatie aan de hand van het keto dieet? Bekijk dan ons artikel: Wat is het keto/ketogeen dieet?

De werking van gluconeogenese

Gluconeogenese is een ingewikkeld biochemisch proces. Er zijn veel factoren die gluconeogenese beïnvloeden. De onderdelen in ons lichaam waaruit glucose kan worden gevormd zijn lactaat, aminozuren (alanine en glutaminezuur) en glycerol (onderdeel van vetten). Vooral aminozuren en glycerol zijn belangrijk voor gluconeogenese bij het opraken van de glycogeenvoorraad.
Lactaat, aminozuren en glycerol uit triglyceriden zijn de voornaamste stoffen voor gluconeogenese.

Hoe gluconeogenese biochemisch in zijn werk gaat

De onderliggende processen van gluconeogenese zijn ingewikkeld. Je hebt redelijk wat kennis van biochemie nodig om iets met deze informatie te kunnen.

Gluconeogenese komt in het kort neer op omgekeerde glycolyse. Glycolyse is het proces waarbij glucose wordt afgebroken tot pyrodruivenzuur. Bij deze stap komt er al wat energie vrij in de vorm van ATP. Het overgebleven pyrodruivenzuur gaat de citroenzuurcyclus in om verder verbrand te worden voor energie.

Gluconeogenese is het proces waarbij de glycolyse omgekeerd doorlopen wordt. Het resultaat is nieuwe glucose. 

Lactaat en de aminozuren glutaminezuur en alanine kunnen worden omgezet naar pyrodruivenzuur. Vanaf dan ondergaan ze een aantal reacties totdat ze zijn omgezet tot glucose.

Glycerol wordt omgezet naar di-hydroxy-aceton-fosfaat (DHAP). Dit is een stof uit de glycolyse, dus door DHAP terug te laten reageren, kom je uiteindelijk ook weer bij het glucosemolecuul uit.

Al deze stappen vinden plaats binnen in de cel. Wanneer er via gluconeogenese nieuwe glucose moleculen zijn geproduceerd, geeft de cel ze af aan het bloed. Hierdoor stijgt de bloedsuikerspiegel, wat het eigenlijke doel is van gluconeogenese.

De regulatie van gluconeogenese

We hebben zojuist besproken dat gluconeogenese in gang wordt gezet zodra de bloedsuikerspiegel daalt. Deze dalende bloedsuikerspiegel draagt op zijn beurt weer bij aan tot stand komen van signalen die de lever aanzetten tot gluconeogenese. Dit zijn hiervoor de belangrijkste triggers:

Stijging van de glucagon concentraties

De bloedsuikerspiegel wordt constant gemeten door de cellen van de alvleesklier. Gaat de bloedsuikerspiegel omhoog, dan produceert de alvleesklier insuline. Hierdoor kunnen de cellen van ons lichaam glucose opnemen uit de bloedsomloop. Gaat de bloedsuikerspiegel omlaag, dan produceert je alvleesklier het hormoon glucagon. Glucagon stimuleert cellen met een glycogeenvoorraad om deze af te breken tot glucose. De glucose wordt daarna afgegeven aan de bloedsomloop, zodat het naar de belangrijkste weefsels kan gaan (zoals het brein). Daarnaast zet glucagon ook de lever aan tot gluconeogenese. Dit doet het door de productie van enzymen te stimuleren die nodig zijn voor het omzetten van aminozuren, lactaat en glycerol naar glucose.

Stimulatie van gluconeogenese door glucagon. Glucagon wordt weer geproduceerd bij een lage bloedsuikerspiegel.

Stijging van de cortisol concentraties

Cortisol is de belangrijkste stimulator van gluconeogenese. Het zorgt voor verhoogde producties van alle belangrijke enzymen die bij gluconeogenese betrokken zijn. Verhoogde cortisol productie wordt gestimuleerd door een lage bloedsuikerspiegel, maar ook door (chronische) stress.

Gluconeogenese wordt sterk gestimuleerd door cortisol. Met chronische stress zijn cortisol niveaus dermate verhoogd dat gluconeogenese constant plaatsvindt. ​

Stijging van producten van het metabolisme zoals ADP

Verbranding van glucose leidt tot productie van adenosine-tri-fosfaat (ATP). ATP kan worden gebruikt als energie. Wanneer ATP zijn energie afgeeft, reageert het tot adenosine-di-fosfaat (ADP) of adenosine-mono-fosfaat (AMP). De concentraties ADP en AMP zijn een maat voor de totale aanwezigheid van energie. Is er veel energie in de vorm van ATP verbruikt, dan zullen de concentraties ADP en AMP ook hoger zijn. Deze hogere concentraties ADP en AMP kunnen worden waargenomen en dienen als stimulatie om gluconeogenese in gang te zetten.

Samenvatting van gluconeogenese

Je weet nu dat gluconeogenese een proces is wat ons lichaam in kan zetten in tijden van glucose schaarste. Hiermee voorkomt het dat voornamelijk ons brein zonder energie komt te zitten. Gluconeogenese wordt in gang gezet als de bloedsuikerspiegel daalt. Meestal gebeurt dit als de glycogeenvoorraad van de lever op raakt. De stijgende concentraties van de hormonen glucagon en cortisol zorgen voor meer productie van enzymen die nodig zijn bij gluconeogenese. Ook verhoogde concentraties AMP en ADP zijn een teken van veel energieverbruik en kunnen gluconeogenese stimuleren.