Część 7: Szlak pentozofosforanowy – elektrownia biologicznej fabryki
Skąd komórka bierze elektrony potrzebne do zasilania całego systemu? Szlak pentozofosforanowy działa jak elektrownia biologicznej fabryki. Wytwarza NADPH, to jest źródło elektronów potrzebnych do detoksykacji, regeneracji glutationu, ochrony mitochondriów i wielu innych procesów. Jedno źródło zasila wiele systemów komórki.
Eksperyment myślowy
Wyobraź sobie ponownie ogromną fabrykę chemiczną. Poznałeś już jej hale produkcyjne. Widziałeś laboratoria. Roboty. Linie technologiczne. System pakowania. Poznałeś nawet centralny akumulator zasilający większość procesów.
Ale nagle pojawia się pytanie. Kto ładuje ten akumulator?
Przecież żaden akumulator nie pozostaje naładowany bez końca. Jeżeli jest używany, wcześniej czy później zacznie się rozładowywać. Musi więc istnieć miejsce, które nieustannie przywraca mu energię. Każda nowoczesna fabryka ma własną elektrownię lub jest podłączona do sieci energetycznej. Bez niej nawet najlepiej zaprojektowane maszyny pozostaną bezczynne.
Organizm również posiada taki system. Nie przypomina on kominów elektrowni ani turbin. Nie wytwarza prądu. Produkuje coś znacznie cenniejszego dla biologii. Naładowane cząsteczki NADPH [zredukowana forma fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego].
Ukryta elektrownia komórki
W każdej komórce działa szlak metaboliczny, o którym większość ludzi nigdy nie słyszała. Nazywa się szlakiem pentozofosforanowym (ang. Pentose Phosphate Pathway, PPP).
Jego nazwa brzmi skomplikowanie. Jego zadanie jest jednak zaskakująco proste. To właśnie tutaj komórka ładuje biologiczne akumulatory NADPH. Można powiedzieć, że szlak pentozofosforanowy jest elektrownią biologicznej fabryki.
Nie produkuje gotowych produktów. Nie neutralizuje toksyn. Nie regeneruje glutationu. Ale dostarcza energię w postaci elektronów, dzięki której wszystkie te procesy mogą zachodzić.
Skąd bierze energię?
Na pierwszy rzut oka odpowiedź może wydawać się zaskakująca. Elektrownia biologicznej fabryki jest zasilana glukozo-6-fosforanem. Najczęściej pochodzi on z glukozy dostarczanej z pożywieniem, ale gdy jej brakuje, organizm potrafi sam go wytworzyć. Dzięki temu produkcja NADPH może być utrzymana nawet podczas głodzenia lub diety ketogenicznej. Ta sama cząsteczka, którą większość osób kojarzy przede wszystkim z produkcją energii w mitochondriach.
Jednak nie cała glukoza trafia do „elektrowni” produkujących ATP. Część zostaje skierowana na zupełnie inną drogę. Nie po to, aby produkować więcej ATP. Lecz po to, aby wytworzyć NADPH. To jedna z najpiękniejszych cech biologii. Ta sama cząsteczka może zostać wykorzystana do różnych zadań w zależności od potrzeb komórki.
Czy dieta ketogeniczna wyłącza szlak pentozofosforanowy?
Nie. Chociaż organizm wykorzystuje wtedy ciała ketonowe jako główne źródło energii dla wielu tkanek, nadal produkuje niewielkie ilości glukozy (m.in. z glicerolu, aminokwasów i mleczanu). Powstały z niej glukozo-6-fosforan zasila szlak pentozofosforanowy, który wytwarza NADPH niezbędny do regeneracji glutationu, ochrony komórek przed stresem oksydacyjnym i wielu innych procesów. To kolejny przykład, że organizm nie działa według zasady „albo–albo”, lecz elastycznie dostosowuje swoje szlaki metaboliczne do aktualnych warunków.
Główny inżynier elektrowni
Każda elektrownia potrzebuje urządzenia, które uruchamia cały proces. W szlaku pentozofosforanowym taką rolę pełni enzym o nazwie dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa, w skrócie G6PD. To właśnie on rozpoczyna serię reakcji prowadzących do powstania NADPH.
Można porównać go do głównego wyłącznika elektrowni. Jeżeli działa prawidłowo, produkcja elektronów przebiega sprawnie. Jeżeli jego aktywność jest zmniejszona, cała biologiczna fabryka może odczuć skutki niedoboru NADPH.
Jeden problem – wiele konsekwencji
Wyobraź sobie miasto zasilane przez jedną elektrownię. Jeżeli produkcja energii spadnie o połowę, awarii nie ulegnie tylko jedna fabryka.
Problemy pojawią się jednocześnie w szpitalach, szkołach, zakładach przemysłowych i domach. Podobnie dzieje się w komórce. Zmniejszona produkcja NADPH może jednocześnie osłabić:
— detoksykację,
— regenerację glutationu,
— regenerację witamin C i E,
— ochronę mitochondriów,
— zdolność komórki do neutralizowania stresu oksydacyjnego.
Na pierwszy rzut oka wyglądają to jak niezależne problemy. W rzeczywistości mogą mieć wspólne źródło.
Niedobór G6PD – kiedy elektrownia pracuje z ograniczoną mocą
U części ludzi występuje wrodzony niedobór enzymu G6PD. Jest to jedna z najczęstszych dziedzicznych cech enzymatycznych na świecie. W większości przypadków osoby te funkcjonują na co dzień zupełnie prawidłowo.
Problem może pojawić się dopiero wtedy, gdy organizm zostanie narażony na silny stres oksydacyjny, niektóre leki, określone substancje chemiczne lub spożycie bobu (fawizm (potocznie choroba bobowa).
W takich sytuacjach produkcja NADPH może okazać się niewystarczająca, szczególnie w krwinkach czerwonych, które są wyjątkowo zależne od tego mechanizmu ochronnego. To dobry przykład pokazujący, że nawet niewielkie ograniczenie pracy jednego enzymu może wpływać na cały system.
Dlaczego ta wiedza ma znaczenie?
Po raz kolejny okazuje się, że biologia nie działa jak zbiór oddzielnych mechanizmów. Przypomina raczej dobrze zaprojektowane miasto.
Fabryki potrzebują energii. Energia wymaga elektrowni. Elektrownia potrzebuje paliwa. Jeżeli zabraknie któregoś z tych elementów, skutki odczuwane są daleko poza miejscem, w którym pojawił się problem.
Tak samo działa komórka. Szlak pentozofosforanowy nie usuwa toksyn. Nie regeneruje glutationu. Nie chroni mitochondriów bezpośrednio. Tworzy jednak warunki, dzięki którym wszystkie te procesy mogą zachodzić.
W następnej części …
Skoro wiemy już, skąd bierze się NADPH, możemy wrócić do jednego z najważniejszych bohaterów całej biologicznej fabryki. Poznamy cząsteczkę, którą wielu naukowców nazywa głównym wewnątrzkomórkowym strażnikiem równowagi oksydacyjnej. To właśnie glutation, czyli biologiczna tarcza, która każdego dnia chroni miliardy komórek przed uszkodzeniem.
Zobacz na: Gorzka Prawda na Temat Cukru – dr Robert Lustig
Gorzka Prawda na Temat Cukru – dr Robert Lustig
Niedożywienie jest przyczyną ponad połowy wszystkich zgonów dzieci
Paracetamol i niedobór glutationu a objawy i zgony na COVID-19