Warum Alpha-Ketoglutarsäure (AKG & Ca-AKG) eine Schlüsselrolle im zellulären Energiestoffwechsel spielt?

Auf der Informationsseite über Alpha-Ketoglutarsäure auf PubChem wird eine Schlussfolgerung sehr deutlich untermauert: Alpha-Ketoglutarsäure (AKG) ist ein zentraler Metabolit im zellulären Energiestoffwechsel. Das klingt technisch, aber es berührt etwas sehr Fundamentales: wie unsere Zellen Energie erzeugen, um funktionieren zu können. In diesem Blog erklären wir, was diese Schlussfolgerung genau bedeutet und warum AKG eine Schlüsselrolle im Energiehaushalt des Körpers spielt.

Was meinen wir mit „zellulärem Energiestoffwechsel“?
Jede Zelle im menschlichen Körper benötigt kontinuierlich Energie. Diese Energie wird für Bewegung, Reparatur, Signalübertragung, Abwehr und zahlreiche andere Prozesse verwendet. Die universelle Energiewährung der Zelle ist ATP (Adenosintriphosphat). ATP wird hauptsächlich in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle, produziert.

Das gesamte Spektrum biochemischer Reaktionen, mit denen Nährstoffe in ATP umgewandelt werden, nennen wir den zellulären Energiestoffwechsel. Der Kern davon ist der Citratzyklus, auch bekannt als der Krebs-Zyklus.

AKG als Kernmolekül im Citratzyklus
Laut der Beschreibung auf PubChem ist Alpha-Ketoglutarsäure ein wesentliches Zwischenprodukt im Citratzyklus. Das bedeutet, dass es kein Nebenprodukt ist, sondern ein notwendiger Knotenpunkt innerhalb dieses energieproduzierenden Systems.

Im Citratzyklus werden Abbauprodukte von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen Schritt für Schritt verarbeitet. AKG entsteht in diesem Zyklus aus Isocitrat und wird anschließend in Succinyl-CoA umgewandelt. Diese Umwandlung ist von großer Bedeutung, da dabei energiereiche Elektronen freigesetzt werden, die in NADH gespeichert werden.

NADH speist dann die Elektronentransportkette in den Mitochondrien, wo letztendlich ATP gebildet wird. Ohne ausreichendes AKG kann diese Kette nicht effizient weiterlaufen.

Warum dies direkte Unterstützung der Energieproduktion bedeutet
Die Schlussfolgerung „unterstützt den zellulären Energiestoffwechsel“ ist in diesem Fall kein indirekter Effekt oder theoretische Annahme. AKG ist buchstäblich Teil des Prozesses, mit dem Energie erzeugt wird. Wenn AKG verfügbar ist, kann der Citratzyklus reibungslos ablaufen und die Mitochondrien können effizient ATP produzieren.

Das bedeutet:

• Nährstoffe werden effektiver in Energie umgewandelt
• mitochondriale Prozesse bleiben stabil und aktiv
• Zellen verfügen über ausreichend ATP für ihre Funktionen

Die Rolle von AKG ist damit strukturell und fundamental, nicht stimulierend oder vorübergehend.

AKG als verbindendes Glied zwischen verschiedenen Brennstoffen
Ein wichtiger Punkt, der auf PubChem hervorgehoben wird, ist, dass AKG auch eine zentrale Rolle im Aminosäurestoffwechsel spielt. AKG kann Stickstoff aufnehmen und abgeben und ist daher an sogenannten Transaminierungsreaktionen beteiligt. Dies ermöglicht es, Aminosäuren in Energiezwischenprodukte umzuwandeln und umgekehrt.

Dadurch fungiert AKG als Verbindungsstoff zwischen:

• Kohlenhydratstoffwechsel
• Fettstoffwechsel
• Protein- und Aminosäurestoffwechsel

Dies erklärt, warum AKG eine so zentrale Rolle im gesamten Energiestoffwechsel der Zelle einnimmt. Es hilft, verschiedene Energiequellen in einem effizienten System zusammenzuführen.

Was bedeutet das praktisch für die Zelle?
Wenn Zellen über ausreichend AKG verfügen:

• läuft der Citratzyklus stabil weiter
• werden Mitochondrien optimal genutzt
• kann die ATP-Produktion besser auf den Energiebedarf abgestimmt werden

Dies ist besonders wichtig für Gewebe mit hohem Energiebedarf, wie Muskeln, Gehirn und Organe. Es erklärt auch, warum AKG in der Biochemie als „Hub-Metabolit“ angesehen wird: ein Knotenpunkt, an dem mehrere wesentliche Wege zusammenlaufen.

AKG und Abnahme im Alter
Aus zusätzlicher biochemischer Literatur, auf die PubChem verweist, geht hervor, dass die natürliche Konzentration von AKG im Körper mit dem Alter abnehmen kann. Da AKG eine so zentrale Rolle im Energiestoffwechsel spielt, wird diese Abnahme als einer der Faktoren angesehen, die zu einer weniger effizienten Energieproduktion in Zellen beitragen können, wenn wir älter werden.

Dies macht AKG interessant in der Forschung zum gesunden Altern, gerade wegen seiner Rolle in grundlegenden zellulären Prozessen.

Zusätzlich wird diese zentrale Rolle von Alpha-Ketoglutarsäure auch in wissenschaftlicher Übersichts-Literatur beschrieben. In einem Übersichtsartikel, der in Trends in Endocrinology & Metabolism veröffentlicht wurde, wird AKG als ein wichtiges metabolisches Knotenpunkt innerhalb der Zelle bezeichnet. Die Autoren beschreiben, wie AKG eine Schlüsselposition im mitochondrialen Energiestoffwechsel einnimmt, unter anderem durch seine Rolle im Citratzyklus und die Verbindung zwischen Energie-, Aminosäure- und Stickstoffstoffwechsel. Diese Übersicht stellt die bekannte biochemische Funktion von AKG in einen breiteren Kontext des zellulären Energiehaushalts und zeigt, warum ein gut funktionierender AKG-Stoffwechsel für eine effiziente ATP-Produktion und normale zelluläre Prozesse unerlässlich ist, insbesondere in Geweben mit hohem Energiebedarf.

Zusammenfassung
Die Informationen über Alpha-Ketoglutarsäure zeigen, dass AKG:

• ein wesentlicher Bestandteil des Citratzyklus ist
• direkt an der mitochondrialen ATP-Produktion beteiligt ist
• mehrere Energiequellen miteinander verbindet
• grundlegend zum Energiehaushalt der Zelle beiträgt

Quellen: 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