Cykl Krebsa

Przedstawiamy niezwykle ważny szlak biochemiczny – cykl Krebsa. Dowiedz się, za co odpowiada i co jest potrzebne do jego prawidłowego przebiegu.

Cykl Krebsa

Cykl Krebsa to szereg przemian zachodzących w macierzy mitochondrium. Występuje również pod nazwą: cyklu kwasu cytrynowego, cyklu cytrynianowego, cyklu kwasów trójkarboksylowych.

Czym jest cykl Krebsa – cykl kwasu cytrynowego?

To prawdziwy mistrz wszechstronności. Uczestniczy w przemianach anabolicznych (syntezy) oraz katabolicznych (rozkładu), służy pozyskiwaniu jonów NADH+, FADH2 oraz GTP (guanozynotrifosforanu) z dwóch substratów, którymi są: acetylo – koenzym A (acetylo CoA) oraz szczawiooctan.

W ten sposób cykl Krebsa obejmuje produkty trzech przemian metabolicznych, których produkty to acetylo – CoA lub szczawiooctan, przez co stanowi niezwykle istotny dla naszego organizmu szlak metaboliczny.

  • glikoliza (pirogronian zostaje przekształcony przez dehydrogenazę pirogronianową w acetylo – CoA lub w pewnych warunkach: pirogronian zostaje przekształcony przez pobudzoną działaniem acetylo – CoA karboksylazę pirogronianową w szczawiooctan),
  • beta – oksydacja kwasów tłuszczowych (otrzymujemy z niej m.in. acetylo – CoA),
  • transaminacja (przeniesienie grup aminowych) aminokwasu asparaginian, w wyniku której powstaje szczawiooctan.

Aby cykl Krebsa mógł zachodzić, potrzebuje substratów w postaci: acetylo – koenzymu A i szczawiooctanu

Acetylokoenzym A otrzymujemy dzięki beta – oksydacji kwasów tłuszczowych lub z pirogronianu, pochodzącego z glikolizy. Szczawiooctan powstaje z pirogronianu (glikoliza) lub aminokwasu – kwasu asparaginowego

Kofaktory w cyklu Krebsa

Do prawidłowego przebiegu cyklu Krebsa potrzebne są także kofaktory:

  • pirofosforan tiaminy (aktywna postać tiaminy, czyli witaminy B1). Pirofosforan tiaminy to składnik trzech kluczowych dla cyklu Krebsa enzymów: dehydrogenazy pirogronianowej, dehydrogenazy α-ketoglutaranowej i transketolazy. Niedobór tego związku powoduje zaburzenia neurologiczne, ponieważ źródłem energii dla komórek nerwowych może być wyłącznie glukoza. Pirogronian powstający w glikolizie może wejść do cyklu Krebsa wyłącznie dzięki dehydrogenazie pirogronianowej. Zakłócenia w obrębie tego enzymu oznaczają niedobór energii w komórkach.
  • magnez lub mangan (jako czynnik stymulujący aktywność enzymu dehydrogenaza izocytrynianowa).
  • niektóre aminokwasy.  
  • witamina B5, amid kwasu liponowego, witamina B1– jako kofaktory kompleksu dehydrogenazy alfa – ketoglutaranowej.
  • amid kwasu nikotynowego (witamina B3): prekursor dla NAD+/NADH.
Produkty cyklu Krebsa

W wyniku sprawnego działania cyklu Krebsa otrzymujemy produkty: CO2, NADH+, FADH2, GTP

Cykl Krebsa schemat

Opis przebiegu cyklu Krebsa (Rys.1):

Istotne enzymy w cylku Krebsa

Pirogronian musi zostać przetransportowany do przez znajdujący się w błonie mitochondrialnej transporter pirogronianu do wnętrza mitochondrium. Defekt tego enzymu transportującego to pierwsza z możliwych BLOKAD cyklu Krebsa. Przebieg cyklu cytrynianowego inicjuje kompleks dehydrogenazy pirogronianowej, ponieważ dzięki niej pirogronian może zostać włączony do cyklu Krebsa jako acetylo – koenzym A. Bez sprawnego działania tego enzymu pirogronian nie może posłużyć organizmowi jako źródło energii (po ostatecznym przekształceniu w ATP).

Działanie dehydrogenazy pirogronianowej ogranicza jej fosforylacja przez specyficzną kinazę, w sytuacji, gdy w komórce zwiększa się stosunek NADH/NAD+, acetylo-CoA/CoA lub ATP/ADP.

Kolejny istotny dla cyklu Krebsa enzym to karboksylaza pirogronianowa (przekształcenie pirogronianu w szczawiooctan, przy czym szczawiooctan może ulegać „recyklingowi”, powtórnemu odzyskowi w ramach samego cyklu).

Osiem dodatkowych enzymów regulujących cylk Krebsa

Oprócz wspomnianych dwóch enzymów sprawny przebieg cyklu Krebsa reguluje, aż osiem różnych enzymów:

1. syntaza cytrynianowa – ulega zablokowaniu przy dużych ilościach ATP lub w obecności acyli-CoA o długich łańcuchach alifatycznych (są to reszty kwasów tłuszczowych);

2. akonitaza – zawiera centra żelazowo – siarkowe, jeżeli akonitaza jest wysycona, docierający do niej cytrynian wraca do cytoplazmy, ulega rozpadowi, a uwolniony nadmiar acetyloCoA służy wówczas produkcji kwasów tłuszczowych (przyczyna, dla której nadmiar składników odżywczych posłuży lipogenezie);

3. izocytrynian – jego centrum aktywne składa się z ułożonych w różnej kolejności aminokwasów: tyrozyna, asparagina, seryna, arginina, i lizyna, katalizatorem dla izocytrynianu jest magnez lub mangan;

kompleks dehydrogenazy alfa – ketoglutaranowej, który wymaga następujących kofaktorów:

  • tiamina (witamina B1),
  • amid kwasu alfa-liponowego,
  • koenzym A (tzw. aktywna postać kwasu pantotenowego, czyli witaminy B5, może powstawać też np. z cysteiny).

4. tiokinaza bursztynianowi;

5. fumaraza;

6. dehydrogenaza jabłczanowa – jej działanie wymaga obecności NAD+ ;

Produkty cyklu cytrynianowego ulegają włączeniu do łańcucha oddechowego i przemianie w molekuły energii ATP.

Bez sprawnego przebiegu cyklu Krebsa w organizmie nie jest możliwe przekształcenie pirogronianu pozyskanego na drodze glikolizy oraz acetylo – CoA otrzymanego na drodze beta – oksydacji kwasów tłuszczowych na energię.

Skutek? W organizmie pojawia się tak zwany zator pirogronianu, a komórki nie mogąc przetworzyć pirogronianu w sposób aerobowy, przestawiają się na metabolizm anaerobowy (fermentację), pozyskując dla siebie energię z kwasu mlekowego. Powstające w tym procesie jony wodorowe H+ mają odczyn kwaśny – pojawia się kwasica mleczanowa, która z kolei nasila zablokowanie działania enzymów i tak błędne koło się zamyka, a chory coraz bardziej opada z sił.

Podsumowanie znaczenia Cyklu Krebsa (z ang. Crebsa)

Wnioski: z punktu widzenia medycyny mitochondrialnej oraz terapii mikroskładnikami odżywczymi, w przypadku podejrzenia niewydolności cyklu kwasu cytrynowego należy spróbować terapii odpowiednio dobranymi dawkami magnezu i / lub manganu, kwasem alfa – liponowym, witaminą B1, witaminą B3 oraz B5. Ponadto należy zadbać też o wystarczającą podaż aminokwasów w organizmie, ze szczególnym uwzględnieniem aminokwasów: tyrozyna (endogenny), asparagina (endogenny), seryna (endogenny), arginina (aminokwas względnie egzogenny), i lizyna (aminokwas niezbędny – egzogenny).

 

  1. Burgerstein U., Zimmermann, M., Schurgast, H., Burgersteins Handbuch Nährstoffe: Vorbeugen und heilen durch ausgewogene Ernährung: Alles über Spürenelemente, Vitamine und Mineralstoffe, Thieme, 2007
  2. Kuklinski B., Schemjonek A., Medycyna mitochondrialna. Nowatorska metoda na pozornie nieuleczalne choroby, Vital, 2015
  3. Kuklinski B., Medycyna mitochondrialna: objawy, diagnostyka i metody terapii, 2017
  4. www.lecturio.de/magazin/citratzyklus