Waarom alpha-ketoglutaarzuur (AKG & Ca-AKG) een sleutelrol speelt in het cellulaire energiemetabolisme?

Op de informatiepagina over alpha-ketoglutaarzuur op PubChem wordt één conclusie heel duidelijk onderbouwd: alpha-ketoglutaarzuur (AKG) is een centrale metaboliet in het cellulaire energiemetabolisme. Dat klinkt technisch, maar het raakt aan iets heel fundamenteels: hoe onze cellen energie maken om te kunnen functioneren. In deze blog leggen we uit wat die conclusie precies betekent, en waarom AKG zo’n sleutelrol speelt in de energiehuishouding van het lichaam.

Wat bedoelen we met ‘cellulair energiemetabolisme?
Elke cel in het menselijk lichaam heeft continu energie nodig. Die energie wordt gebruikt voor beweging, herstel, signaaloverdracht, afweer en talloze andere processen. De universele energievaluta van de cel is ATP (adenosinetrifosfaat). ATP wordt vooral aangemaakt in de mitochondriën, de energiecentrales van de cel.

Het geheel aan biochemische reacties waarmee voedingsstoffen worden omgezet in ATP noemen we het cellulaire energiemetabolisme. De kern daarvan is de citroenzuurcyclus, ook bekend als de Krebs-cyclus.

AKG als kernmolecuul in de citroenzuurcyclus
Volgens de beschrijving op PubChem is alpha-ketoglutaarzuur een essentieel intermediair in de citroenzuurcyclus. Dat betekent dat het geen bijproduct is, maar een noodzakelijk schakelpunt binnen dit energieproducerende systeem.

In de citroenzuurcyclus worden afbraakproducten van koolhydraten, vetten en eiwitten stap voor stap verwerkt. AKG ontstaat in deze cyclus uit isocitraat en wordt vervolgens omgezet in succinyl-CoA. Deze omzetting is van groot belang, omdat hierbij energierijke elektronen vrijkomen die worden vastgelegd in NADH.

NADH voedt daarna de elektronentransportketen in de mitochondriën, waar uiteindelijk ATP wordt gevormd. Zonder voldoende AKG kan deze keten niet efficiënt blijven draaien.

Waarom dit directe ondersteuning van energieproductie betekent
De conclusie “ondersteunt het cellulaire energiemetabolisme” is in dit geval geen indirect effect of theoretische aanname. AKG is letterlijk onderdeel van het proces waarmee energie wordt opgewekt. Wanneer AKG beschikbaar is, kan de citroenzuurcyclus soepel verlopen en kunnen mitochondriën efficiënt ATP produceren.

Dit betekent:

• voedingsstoffen worden effectiever omgezet in energie
• mitochondriale processen blijven stabiel en actief
• cellen beschikken over voldoende ATP voor hun functies

De rol van AKG is daarmee structureel en fundamenteel, niet stimulerend of tijdelijk.

AKG als verbindende schakel tussen verschillende brandstoffen
Een belangrijk punt dat op PubChem wordt benadrukt, is dat AKG ook een centrale rol speelt in het aminozuurmetabolisme. AKG kan stikstof opnemen en afstaan en is daardoor betrokken bij zogeheten transaminatiereacties. Dit maakt het mogelijk om aminozuren om te zetten in energie-intermediairen en omgekeerd.

Hierdoor fungeert AKG als verbindingsmolecuul tussen:

• koolhydraatmetabolisme
• vetmetabolisme
• eiwit- en aminozuurmetabolisme

Dit verklaart waarom AKG zo’n centrale plaats inneemt in het totale energiemetabolisme van de cel. Het helpt verschillende energiebronnen samen te brengen in één efficiënt systeem.

Wat betekent dit voor de cel in de praktijk?
Wanneer cellen beschikken over voldoende AKG:

• blijft de citroenzuurcyclus stabiel draaien
• worden mitochondriën optimaal benut
• kan ATP-productie beter aansluiten bij de energievraag

Dit is vooral belangrijk voor weefsels met een hoge energiebehoefte, zoals spieren, hersenen en organen. Het verklaart ook waarom AKG in de biochemie wordt gezien als een ‘hub-metaboliet’: een knooppunt waar meerdere essentiële routes samenkomen.

AKG en afname bij veroudering
Uit aanvullende biochemische literatuur, waar PubChem naar verwijst, blijkt dat de natuurlijke concentratie van AKG in het lichaam kan afnemen met de leeftijd. Omdat AKG zo’n centrale rol speelt in het energiemetabolisme, wordt deze afname gezien als één van de factoren die kan bijdragen aan een minder efficiënte energieproductie in cellen naarmate we ouder worden.

Dit maakt AKG interessant binnen onderzoek naar gezond ouder worden, juist vanwege zijn rol in basale cellulaire processen.

Aanvullend wordt deze centrale rol van alpha-ketoglutaarzuur ook beschreven in wetenschappelijke overzichtsliteratuur. In een reviewartikel gepubliceerd in Trends in Endocrinology & Metabolism wordt AKG aangeduid als een belangrijk metabool knooppunt binnen de cel. De auteurs beschrijven hoe AKG een sleutelpositie inneemt in de mitochondriale energiestofwisseling, onder andere door zijn rol in de citroenzuurcyclus en de koppeling tussen energie-, aminozuur- en stikstofmetabolisme. Deze review plaatst de bekende biochemische functie van AKG in een bredere context van cellulaire energiehuishouding en laat zien waarom een goed functionerend AKG-metabolisme essentieel is voor efficiënte ATP-productie en normale cellulaire processen, met name in weefsels met een hoge energiebehoefte.

Samenvatting
De informatie over alpha-ketoglutaarzuur laat zien dat AKG:

• een essentieel onderdeel is van de citroenzuurcyclus
• direct betrokken is bij mitochondriale ATP-productie
• meerdere energiebronnen met elkaar verbindt
• fundamenteel bijdraagt aan de energiehuishouding van de cel

Bronnen: 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