Cykl Krebsa

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

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, 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).

Reklama

B-Komplex MSE Sprawdź

B-Kompleks Intercell® Sprawdź

Magnez MSE Sprawdź

Witamina C MSE matrix Sprawdź

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. dehydrogenaza izocytrynianowa – centrum aktywne tego enzymu składa się z ułożonych w różnej kolejności aminokwasów: tyrozyna, asparagina, seryna, arginina, i lizyna, katalizatorem dla izocytrynianu jest magnez lub mangan oraz witamina B3;

4. kompleks dehydrogenazy alfa – ketoglutaranowej, który wymaga następujących kofaktorów:

• tiamina (witamina B1),
• witamina B2,
• amid kwasu alfa-liponowego,
• koenzym A (tzw. aktywna postać kwasu pantotenowego, czyli witaminy B5, może powstawać też np. z cysteiny)
• NAD,
• magnez;

5. tiokinaza bursztynianowa (wymaga koenzymu A);

6. dehydrogenaza bursztynianowa (kofaktory: żelazo, witamina B₂);

7. fumaraza;

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

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

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.

Znaczenie cyklu Krebsa

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 B_1, witaminą B₃ oraz B_5. 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).