Pentozinis gliukozės skaidymo kelias

Tai – pentozių fosfatų kelias. Jame vyksta redukuoto NADP (NADPH+H⁺) ir ribozės-5-fosfatų susidarymas. Pentozių fosfatų kelio fermentai sukaupti ląstelių citoplazmoje. Jie aktyviausi tuose organuose ir audiniuose, kuriuose vyksta aktyvūs biosintezės arba detoksinimo procesai – kepenyse, pieno liaukose laktacijos metu, riebaliniame audinyje, antinksčiuose ir visuose embriono audiniuose. Pentozių fosfatų kelias yra labai svarbus eritrocitams, nes redukuoja gliutationą – antioksidacinės sistemos komponentą, kuris apsaugo hemo geležį nuo oksidacijos, eritrocitų membraną – nuo suirimo. Gliukozės-6-fosfatas yra pentozių fosfatų kelio substratas. Pentozių fosfatų kelias sąlygiškai skirstomas į dvi dalis, arba šakas, – oksidacinę dalį ir neoksidacinę. Oksidacinėje dalyje vyksta gliukozės fosfato oksidacija, o neoksidacinėje dalyje – anglies atomų skeleto sudėtingi virsmai, ir tarpiniai junginiai įsiterpia į glikolizę.

Pagrindinis ir svarbiausias oksidacinės dalies produktas yra redukuotos NADP (NADPH+H⁺). Nors pentozių fosfatų kelyje ir glikolizės metu vyksta gliukozės-6-fosfato apykaita, tačiau tarp šių procesų yra keli esminiai skirtumai: priešingai negu glikolizės metu, pentozių fosfatų kelyje negaminama ATP, išskiriamas CO₂, o vietoje NADH+H⁺ susidaro NADPH+H⁺. Pentozių fosfatų kelio aktyvumą labiausiai veikia NADP⁺ kiekis ląstelėje. Gliukozės-6-fosfato dehidrogenazė katalizuoja negrįžtamąją reakciją, todėl jos aktyvumo pokyčiai, sukelti NADP⁺ kiekio svyravimų, ir lemia oksidacinės dalies bei viso pentozių fosfatų kelio aktyvumą. Fiziologinėmis sąlygomis NADP⁺ ir NADPH+H⁺ santykis yra ≈0,014, t. y. daug kartų mažesnis negu NAD ⁺ ir NADPH+H⁺ santykis, kuris yra apie 700. Taigi gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės aktyvumas tiesiogiai priklauso nuo biosintezės procesų, naudojančių NADPH+H⁺, greičių.

Neoksidacinėje dalyje nėra reguliuojančių fermentų, todėl reakcijų greitis priklauso tik nuo substratų kiekio. Ląstelės NADPH+H⁺ ir ribozės-5-fosfato poreikiai nulemia tai, kokiu režimu veikia pentozių fosfatų kelias.

Apsauginė pentozių fosfatų kelio reikšmė eritrocitams. Eritrocitus supa gerai aeruota terpė, todėl juos nuolat atakuoja aktyvieji deguonies junginiai – H₂O₂, OH^· radikalas, O₂^· (superoksido radikalas) ir kt. Šie junginiai oksiduoja hemoglobino geležies joną, kuris virsta trivalenčiu ir ardo eritrocitų membranų fosfolipidus. Todėl eritrocituose kaupiasi methemoglobinas, sunkiai pernešantis deguonį, o jų membrana tampa lengvai pažeidžiama, t. y. įvyksta hemolizė. Sveiko žmogaus eritrocitus nuo aktyvių deguonies formų saugo galinga antioksidacinė sistema. Tripeptidas glutationas yra būtinas šios sistemos komponentas. Redukuotas glutationas prisijungia vandenilio peroksido elektronus ir paverčia vandeniu. Oksiduotas glutationas yra veikiamas glutationo reduktazės, kuri yra aktyvi tik esant pakankamam NADPH+H⁺ kiekiui. Kai pentozių fosfatų kelias nepakankamai aktyvus ir NADPH+H⁺ trūksta, eritrocitai patiria oksidacinę įtampą (stresą). Veikiant aktyviems deguonies junginiams, hemoglobinas ne tik virsta methemoglobinu, bet oksiduojama ir baltyminė hemoglobino dalis. Susidaro netirpios methemoglobino sankaupos (agregatai) – Heinco kūneliai, kurie pažeidžia eritrocitų membraną. Todėl methemoglobinemija dažnai susijusi su hemolize.

Šaltinis | Dažniausiai vartojamų biomedicinos terminų ir sąvokų aiškinamasis žinynas | Lietuvos sveikatos mokslų universitetas | Akademikas Profesorius Antanas Praškevičius, Profesorė Laima Ivanovienė