Cykl glukoza — kwasy tłuszczowe

Pod pojęciem tego cyklu rozumie się zależność pomiędzy utlenianiem kwasów tłuszczowych a zużytkowaniem glukozy w tkankach, przede wszystkim w mięśniach. W mięśniach szkieletowych białych (szybkich), pracujących w warunkach niedotlenienia, głównym źródłem ATP jest glikoliza, natomiast mięśnie szkieletowe czerwone (powolne) wykorzystują jako „paliwo” zarówno glukozę, jak i kwasy tłuszczowe. Mięsień serca pokrywa w warunkach podstawowych 1/4—1/3 zapotrzebowania energetycznego glukozą, resztę kwasami tłuszczowymi. W tkankach wykorzystujących oba źródła energii zwiększone utlenianie kwasów tłuszczowych następuje w stanach niedoboru glukozy. I na odwrót* po dostarczeniu węglowodanów lipoliza i utlenianie kwasów tłuszczowych ulegają ograniczeniu, co jest rezultatem zarówno bezpośredniego wpływu insuliny, jak i zwiększonej podaży glicerolo-3-fosforanu. Jeżeli jednak z jakiejś przyczyny nasilone utlenianie kwasów tłuszczowych utrzymuje się nadal mimo dostatecznego dopływu glukozy, wówczas następuje zahamowanie glikolizy i dalszych przemian pirogronianu, przy czym insulina nie koryguje tego zaburzenia. W szczególności stwierdzono, że pod wpływem utleniania kwasów tłuszczowych ulega zahamowaniu aktywność heksokinazy, fosfoiruktokinazy i utlenianie pirogronianu. Istotną rolę odgrywa tu nadmiar acetylo-CoA. Zwiększenie stężenia tego metabolitu z jednej strony aktywuje karboksylazę pirogronianową (stymulacja glukoneogenezy), z drugiej powoduje wzmożone wytwarzanie cytrynianu, który jest silnym inhibitorem fosfofruktokinazy, a więc enzymu kontrolującego w głównej mierze proces glikolizy, a ponadto hamuje dehydrogenazę pirogronianową (przez aktywację kinazy tego enzymu). Hamowanie aktywności heksokinazy jest wtórne i wynika z gromadzenia się w nadmiarze glukozo-6-fosforanu. Przedstawiono hipotezę, że stężenie WKT we krwi jest czynnikiem kontrolującym użytkowanie glukozy i że przyczyną cukrzycy może być pierwotne zaburzenie metabolizmu tkanki tłuszczowej, prowadzące do nadmiernej lipolizy i zwiększonego utleniania kwasów tłuszczowych oraz — drogą opisanego wyżej mechanizmu — do hamowania glikolizy i utleniania pirogronianu, do nasilenia glukoneogenezy i do insulinooporności, Ta teoria była później krytykowana, jednak z nowszych badań wynika, że zwiększone utlenianie kwasów tłuszczowych istotnie hamuje zużytkowanie glukozy w mięśniach szkieletowych czerwonych, zarówno w spoczynku, jak i podczas pracy, i że zjawisko to może mieć znaczenie w pogorszeniu tolerancji glukozy.