Zobacz także: Beta-alanina
Podczas ćwiczeń cykl glukozowo-alaninowy jest bardzo ważnym szlakiem metabolicznym, który umożliwia wątrobie wydobywanie glukozy z aminokwasu, alaniny, z aktywnego mięśnia.
Intensywny i długotrwały wysiłek fizyczny prowadzi do zmniejszenia poziomu glukozy we krwi i do wzrostu stężenia kwasu mlekowego we krwi. Mięsień jest więc zmuszony do zwiększenia utleniania kwasów tłuszczowych i aminokwasów do energii, zwłaszcza tych o rozgałęzionym łańcuchu (BCAA). Szkielet węglowy tego ostatniego jest wykorzystywany na poziomie mięśni do wytwarzania energii w cyklu Krebsa, podczas gdy grupa aminowa jest przenoszona najpierw do glutaminianu, a następnie do pirogronianu, w wyniku czego powstaje alanina. Ten aminokwas jest następnie uwalniany do krwi i przenoszony do wątroby, co z kolei usuwa grupę aminową i wykorzystuje otrzymany w ten sposób pirogronian do wytworzenia glukozy, zgodnie z procesem zwanym glukoneogenezą. Nowo utworzona glukoza jest następnie ponownie wprowadzana do obiegu w celu zapewnienia stałego dopływu cukru do mózgu.
Z kolei mięsień może wychwytywać glukozę we krwi i metabolizować ją na energię; na końcu glikolizy uzyskuje się w ten sposób dwie cząsteczki pirogronianu, które mogą wejść w cykl krebsa lub wykorzystać do syntezy tylu kwasów mlekowych (w warunkach beztlenowych) lub alaniny. W tym momencie cykl może się rozpocząć ponownie.
Aminokwas alanina, poza tym, że jest normalnym składnikiem białek, działa jako nośnik azotu z tkanek obwodowych do wątroby. Na tym poziomie grupa aminowa, która reprezentuje toksyczną cząsteczkę aminokwasu, może wejść w cykl mocznika i zostać usunięta z moczu bez powodowania zbyt dużego uszkodzenia organizmu.
W mięśniach szkieletowych synteza alaniny jest wprost proporcjonalna do wewnątrzkomórkowego stężenia pirogronianu, które wzrasta, na przykład, gdy następuje wysoka degradacja kwasów tłuszczowych do celów energetycznych, w konsekwencji spowolnienie cyklu krebsa i tworzenie ciał ketonowych.
Analogiczna mowa w warunkach beztlenowych: pirogronian, który nie może zostać utleniony w cyklu Krebsa, jest częściowo przekształcany w alaninę, a częściowo w kwas mlekowy. Ten ostatni jest uwalniany do krążenia razem z alaniną i podobnie do niego transportowany do wątroby, gdzie jest używany jako prekursor glukoneogenetyczny (cykl Cori).
Z tych wszystkich powodów cykl glukozowo-alaninowy i cykl Cori, chociaż występują nawet w warunkach spoczynku, są aktywowane w określony sposób podczas intensywnych ćwiczeń mięśniowych.
Cykl glukozowo-alaninowy jest również stymulowany przez wzrost poziomu glukokortykoidów w osoczu (kortyzol) w odpowiedzi na stresujące zdarzenie o podłożu fizycznym (na czczo, choroba, operacja, intensywny wysiłek) lub psychiczny (lęk przed wydolnością itp.).
