Fruktoz, Sorbitol ve Galaktoz Metabolizmaları
Glukoz karbonhidrat metabolizmasının merkezindeki monosakkarid, diyetteki temel monosakkariddir. Diyette bulunan diğer şekerler glukoz metabolizmasının ara ürünlerine çevrilerek metabolize olurlar. Proteoglikanlar, gangliozidler ve diğer karbonhidrat içeren bileşiklerin sentezi için glukozdan farklı bir karbonhidrat gerektiğinde, bu da, glukozdan sentezlenir. Erişkin bir insanın diyetinde bulunan ikinci temel monosakkarid fruktozdur.
Diyetteki fruktoz kaynakları:
Serbest fruktoz (bal-%30-40 ve meyvalarda-%5-6), Sakkaroz (sofra şekeri ve meyvalarda) şeklinde diyetle alınır (barsaklarda sakkarozun hidrolizi ile eşit miktarda glukoz ve fruktoz oluşur).
Mısır şurubu: (%55 fruktoz, %45 glukoz): meşrubat ve pek çok gıdanın tatlandırılmasında kullanılır. Fruktoz glukoza göre daha tatlıdır.
Endojen fruktoz kaynağı:polyol yoludur. Glukoz, polyol yolunda aldoz redüktaz ile sorbitole dönüşür. Sorbitolden, fruktoz sentezlenir (seminal vezikül v.d. organlarda).
FRUKTOZ METABOLİZMASI
Başlıca karaciğer, kas, böbrek, barsak, adipoz dokuda yer alır. Fruktoz diyetle sakkaroz veya serbest fruktoz şeklinde, günde ~80-120 gr alınır. Serumda: ~%1-6 mg’dir. Böbrek eşiği glukozdan düşüktür. Barsak epitel hücrelerine ve diğer hücrelere kolaylaştırılmış diffüzyonla taşınır. Pankreastan insulin salıverilişini etkilemez. Taşınması ve metabolizması insulinden bağımsızdır.
Barsaklardan emilimi glukoza göre daha yavaş, ancak kana geçtikten sonra karaciğerde glukoza göre daha hızlı metabolize edilir (iv verilen glukozun yarı ömrü 43 dk, fruktozun 18 dk) . Hızlı metabolize olma nedeni: fruktoz 1-P’dan oluşan triozların fosfofruktokinaz-1 basamağını (glikolizin hız sınırlayıcı basamağı) bypass etmeleri. FRUKTOZ; Glikoliz, Glukoneogenez, Glikojenez metabolik yollarına yönelir.
Fruktozun metabolize olabilmesi için önce fosforillenmesi gerekir Fruktokinaz (fosfat vericisi ATP). Başlıca karaciğerde (fruktoz metabolizmasının temel organı), böbrek, i. barsak mukoza hücresidir. Bu 3 doku aynı zamanda Aldolaz B’nin de aktif olduğu dokulardır.
FRUKTOZUN GLİKOLİTİK YOLU/FRUKTOLİZ
Metabolizmasındaki, 1. basamakta fruktozdan, fruktokinaz ile Fruktoz 1-P oluşur. Fruktoz 1-P, glikolizdeki fruktoz 6-P gibi fruktoz 1,6-bifosfata dönüşmez, aldolaz B (fruktoz 1-P aldolaz) ile dihidroksiaseton fosfat ve gliseraldehide ayrılır. Dihidroksiaseton fosfat glikolitik yolun ara ürünü olduğundan doğrudan glikolize ya da glikoneogenez ve glikojeneze, gliseraldehid ise bir triozkinaz ile gliseraldehid 3-P’a dönüşüp yine glikolize ve başka metabolik yollara girebilir.
Diyetle fazla miktarda sükroz/fruktoz alınmasının metabolik sonuçları
Hepatik portal vene geçen fruktoz miktarı artar. Karaciğerde fruktoz, glukoza göre daha hızlı bir şekilde glikolize girer çünkü fosfofruktokinaz basamağını atlar. Bu durumda daha fazla piruvat ve bundan da asetil KoA oluşur, sonuçta yağ asidi biyosentezi, TG ve VLDL sentezleri artacağından serum TG ve LDL-kolesterol düzeyleri yükselebilir (potansiyel aterojenik durum!!) Diyabet, obezite ve metabolik sendrom riski !!!
HEREDİTER FRUKTOZ İNTOLERANSI
Aldolaz B eksikliği: karaciğer ve böbrek metabolizmalarının ağır bir bozukluğu (1/20,000 canlı doğum). Hastalığın belirtileri bebek anne sütünden kesildikten sonra fruktoz, sükroz, sorbitol (fruktoza dönüşür) alımı sonrası ortaya çıkar: bulantı, karın ağrısı, hipoglisemi (glukoneogenez ve glikojenolizin baskılanmasına bağlı), fruktozüri.
Glukoneogenez ve glikojenolizin baskılanma nedenleri:
Glukoneogenezin baskılanma nedeni biriken fruktoz 1-fosfat : Fruktoz 1-fosfat birikimi; inorganik fosfatı (Pi) ve sonuçta ATP’yi azaltır. Hepatik ATP eksikliği glukoneogenezi yavaşlatır. Glikojen rezervleri yeterli olmasına karşın glikojenoliz baskılanır : nedeni biriken fruktoz 1-fosfat ve fruktoz 1,6-bifosfatın glikojen fosforilazı allosterik inhibisyona uğratmasıdır.
Sorbitol (glusitol )
Polyol yolunda, aldoz reduktazın glukozu indirgemesi ile oluşur. Hücre membranlarından kolay geçemediği için hücre dışına çıkamaz. Sorbitol, sorbitol dehidrojenaz le yükseltgenerek fruktoz oluşur. Aldoz reduktaz aktivitesi yüksek olan doku/hücreler: lens, retina, periferik sinirlerin Schwann hücreleri, karaciğer, böbrek, plasenta, eritrositler, overler ve seminal veziküllerde aktif. Yukarıdaki hücrelere glukozun girişi insülinden bağımsızdır!
POLYOL YOLU
Polyol yolunda, şekerler aldoz redüktaz etkisi ile şeker alkollerine çevrilirler. Polyol yolunun en önemli işlevi glukozdan fruktoz oluşumudur. Bu yolda glukoz, önce şeker alkolü olan sorbitole indirgenir. Sorbitol, sorbitol dehidrojenaz ile fruktoza çevrilir. Bu yol seminal vezikülde de bulunur ve seminal sıvı için fruktoz sentezlenir. Spermatozoa, seminal sıvıdaki fruktozu temel enerji kaynağı olarak kullanır.
Hipergliseminin sorbitol metabolizmasına etkileri
Aldoz redüktaz aktivitesinin yüksek olduğu hücrelere glukozun girişi insülinden bağımsız olduğundan, hiperglisemide (ör. diyabet) bu hücrelerdeki glukoz kons. artar, sonuçta sorbitol sentezi artar. Oluşan sorbitol hücre membranlarından kolay geçemediği için hücre dışına çıkamaz. Bu birikim, sorbitol dehidrogenaz aktivitesinin düşük olduğu ya da bulunmadığı retina, lens, böbrek ve sinir hücrelerinde sorbitolün birikimine neden olur. Sorbitol güçlü ozmotik etkiye sahiptir, hücre içinde su tutulur ve hücre şişer. Bu mekanizma, diyabetteki katarakt, periferik nöropati ve nefropatiden kısmen sorumludur.
Aldoz redüktaz, bir çok dokuda (lens, seminal vezikül, sinir ve böbrek dokusu) bulunur. Glukoza spesifik değildir. Glukozu ve diğer aldozları indirger. Bu enzim diabet ve galaktozemi gibi metabolik bozukluklarda göz lensinde önemli problemlere neden olabilir; çünkü lenste glukoz arttığında (diabet) ya da galaktozemide olduğu gibi galaktoz kons. arttığında, glukozdan sorbitol, galaktozdan galaktitol oluşumunu katalizler. Bu şeker alkolleri lensde su tutarak katarakt oluşumuna katkıda bulunurlar.
GALAKTOZ METABOLİZMASI
İnsanlar galaktozu başlıca süt şekeri laktoz (10-20gr/gün) şeklinde alırlar. Hücre içinde galaktozun bir kısmı, glikoproteinler, glikolipidler gibi membranların önemli komponentlerinin lizozomal yıkılışı ile de oluşur. İnce bağırsaklarda laktoz, laktaz (β-galaktozidaz) ile D-glukoz ve D-galaktoz’ a hidrolize olur ve her iki monosakkarid aktif transportla emilir . Fruktoz gibi galaktozun da hücre içine alınışı insülinden bağımsızdır.
Galaktozu glukoz 1-P’a çeviren enzimler, eritrositler, fibroblastlar, fetal dokular dahil birçok dokuda bulunur. Ancak bu enzimlerin aktivitesi karaciğerde en yüksektir ve diyetteki galaktoz karaciğerde hızla glukoz ve glikojene çevrilir. Bu nedenle, insan vücudunda galaktoz ve glukoz metabolizmaları birbirine paralel ilerlerler. Yeni doğan bir bebeğin aldığı galaktoz (laktoz halinde) çok yüksek olmasına karşın kandaki düzeyi %3 mg’ ın altındadır ve sağlıklı bir bebekte idrarla galaktoz atılışı olmaz; bu durum da galaktoz metabolizmasının hızlı oluşunun bir göstergesidir.
Galaktozemi (otozomal resesif)
Galaktozemiler otozomal resesif bozukluklardır. Hastalık, her iki resesif mutant allelin birarada bulunduğu homozigot bireylerde ortaya çıkar, tek bir mutant allele sahip birey (heterozigot) taşıyıcıdır, yaşamını normal biçimde sürdürebilir. Galaktoz katabolik yolunda 3 enzimden herhangi birinin eksiliğidir. En sık galaktoz-1 üridil transferaz (GALT) enzim eksikliği ile oluşur. Bakteriyel inhibisyon yöntemi ile galaktoz artışının gösterilmesidir. TANI: Fluorometrik veya spektrofotometrik yöntem ile eritrosit enzim aktivitesinin eksikliğinin gösterilmesidir.
Galaktoz l- P Üridil Tranferaz (GALT) Eksikliği (Klasik Galaktozemi, en sık). Hastalarda galaktozemi ve galaktozüri olur. Hücre içinde , Galaktoz 1-P yükselir. Metabolize edilemeyen galaktoz 1-P karaciğer, böbrek ve beyin hücrelerinde birikerek hasara neden olur. Hastalığın başlıca belirtileri: kusma, diare karaciğer harabiyeti, hipoglisemi, büyüme- gelişme ve zeka geriliği ile katarakttır.
Galaktokinaz Eksikliği : Kanda ve idrarda galaktoz yükselir. Bulgular, klasik galaktozemiden daha hafiftir, başlıca bulgu, lenste galaktitol birikimine bağlı katarakt oluşur. Galaktoz, hücre içinde (lens, sinir, seminal vezikül) aldoz redüktaz ile galaktitol’e indirgenir. Gözde, katarakt oluşumuna katkısı olur. Epimeraz Eksikliği (çok nadir, bulguları klasik galaktozemi gibi). Galaktozemik bebek süt ile beslendiğinde, sütün içindeki galaktoz, glukoza dönüştürülemediği için dokularda birikir , karaciğer, göz, böbrek ve beyinde hasar oluşur.