Proč hraje alfa-ketoglutarová kyselina (AKG & Ca-AKG) klíčovou roli v buněčném energetickém metabolismu?

Na informační stránce o alfa-ketoglutarové kyselině na PubChem je jedna závěrečná myšlenka velmi jasně podložena: alfa-ketoglutarová kyselina (AKG) je centrální metabolit v buněčném energetickém metabolismu. To zní technicky, ale dotýká se to něčeho velmi základního: jak naše buňky vytvářejí energii, aby mohly fungovat. V tomto blogu vysvětlujeme, co tento závěr přesně znamená a proč AKG hraje klíčovou roli v energetickém hospodářství těla.

Co myslíme pojmem „buněčný energetický metabolismus“?
Každá buňka v lidském těle potřebuje neustále energii. Tato energie se používá pro pohyb, obnovu, přenos signálů, obranu a nespočet dalších procesů. Univerzální energetickou měnou buňky je ATP (adenosintrifosfát). ATP se vytváří především v mitochondriích, energetických centrech buňky.

Soubor biochemických reakcí, kterými se živiny přeměňují na ATP, nazýváme buněčný energetický metabolismus. Jeho jádrem je cyklus kyseliny citronové, známý také jako Krebsův cyklus.

AKG jako klíčová molekula v cyklu kyseliny citronové
Podle popisu na PubChem je alfa-ketoglutarová kyselina esenciálním meziproduktem v cyklu kyseliny citronové. To znamená, že není vedlejším produktem, ale nezbytným spojovacím bodem v tomto systému produkujícím energii.

V cyklu kyseliny citronové jsou produkty rozkladu sacharidů, tuků a bílkovin zpracovávány krok za krokem. AKG vzniká v tomto cyklu z isocitrátu a následně se přeměňuje na sukcinyl-CoA. Tato přeměna je velmi důležitá, protože při ní vznikají energeticky bohaté elektrony, které se zachycují v NADH.

NADH pak napájí elektronový transportní řetězec v mitochondriích, kde se nakonec tvoří ATP. Bez dostatečného množství AKG nemůže tento řetězec efektivně fungovat.

Proč to znamená přímou podporu produkce energie
Závěr „podporuje buněčný energetický metabolismus“ v tomto případě není nepřímý efekt nebo teoretický předpoklad. AKG je doslova součástí procesu, kterým se energie vytváří. Když je AKG k dispozici, cyklus kyseliny citronové může hladce probíhat a mitochondrie mohou efektivně produkovat ATP.

To znamená:

• živiny se efektivněji přeměňují na energii
• mitochondriální procesy zůstávají stabilní a aktivní
• buňky mají dostatek ATP pro své funkce

Role AKG je tedy strukturální a základní, nikoli stimulující nebo dočasná.

AKG jako spojovací článek mezi různými palivy
Důležitým bodem, který je na PubChem zdůrazněn, je, že AKG také hraje centrální roli v metabolismu aminokyselin. AKG může přijímat a odevzdávat dusík a je tak zapojeno do tzv. transaminačních reakcí. To umožňuje přeměnu aminokyselin na energetické meziprodukty a naopak.

Tímto způsobem funguje AKG jako spojovací molekula mezi:

• metabolismem sacharidů
• metabolismem tuků
• metabolismem bílkovin a aminokyselin

To vysvětluje, proč AKG zaujímá tak centrální místo v celkovém energetickém metabolismu buňky. Pomáhá spojovat různé zdroje energie do jednoho efektivního systému.

Co to znamená pro buňku v praxi?
Když buňky mají dostatek AKG:

• cyklus kyseliny citronové zůstává stabilně fungující
• mitochondrie jsou optimálně využívány
• produkce ATP může lépe odpovídat energetické poptávce

To je obzvláště důležité pro tkáně s vysokou energetickou potřebou, jako jsou svaly, mozek a orgány. Vysvětluje to také, proč je AKG v biochemii považováno za „hub-metabolit“: uzel, kde se setkávají různé esenciální cesty.

AKG a pokles s věkem
Z doplňkové biochemické literatury, na kterou PubChem odkazuje, vyplývá, že přirozená koncentrace AKG v těle může s věkem klesat. Protože AKG hraje tak centrální roli v energetickém metabolismu, je tento pokles považován za jeden z faktorů, které mohou přispívat k méně efektivní produkci energie v buňkách, jak stárneme.

To činí AKG zajímavým v rámci výzkumu zdravého stárnutí, právě kvůli jeho roli v základních buněčných procesech.

Dále je tato centrální role alfa-ketoglutarové kyseliny také popsána ve vědecké přehledové literatuře. V přehledovém článku publikovaném v Trends in Endocrinology & Metabolism je AKG označováno jako důležitý metabolický uzel v buňce. Autoři popisují, jak AKG zaujímá klíčovou pozici v mitochondriálním energetickém metabolismu, mimo jiné díky své roli v cyklu kyseliny citronové a propojení mezi energetickým, aminokyselinovým a dusíkovým metabolismem. Tato přehledová studie umisťuje známou biochemickou funkci AKG do širšího kontextu buněčného energetického hospodářství a ukazuje, proč je dobře fungující AKG-metabolismus nezbytný pro efektivní produkci ATP a normální buněčné procesy, zejména v tkáních s vysokou energetickou potřebou.

Souhrn
Informace o alfa-ketoglutarové kyselině ukazují, že AKG:

• je esenciální součástí cyklu kyseliny citronové
• je přímo zapojeno do mitochondriální produkce ATP
• spojuje různé zdroje energie
• základně přispívá k energetickému hospodářství buňky

Zdroje: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Alpha-ketoglutaric-acid & https://www.cell.com/trends/endocrinology-metabolism/abstract/S1043-2760(21)00266-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1043276021002666%3Fshowall%3Dtrue