Glykogenolýza slúži organizmu na zabezpečenie glukóza-1-fosfát a glukóza zo zásobníka uhľohydrátov na glykogén. Glykogén sa ukladá vo veľkom množstve, najmä v pečeň a kostrového svalstva. Okrem iného, krv glukóza hladiny sú tiež ovplyvnené metabolizmom glykogénu v pečeň.
Čo je to glykogenolýza?
Glykogén je prítomný vo všetkých bunkách a je tak priamo dostupný pre zásobovanie energiou. Je však uložený v pečeň a kostrového svalstva, aby dodávali energiu na určité prechodné obdobie, a to aj pri nedostatku potravy. Glykogenolýza je charakterizovaná rozpadom glykogénu na glukóza-1-fosfát a glukóza. Asi 90 percent glukózy-1fosfát a vyrába sa desať percent glukózy. Glykogén je zásobná forma glukózy, podobná škrobu v rastlinách. Vyzerá to ako rozvetvená molekula, v ktorej reťazcoch sú glukózové jednotky alfa-1-4 O-glykozidicky spojené. V mieste rozvetvenia je okrem alfa-1-4 O-glykozidovej väzby aj alfa-1-6 O-glykozidová väzba. Glykogén nie je úplne odbúravaný. Základná molekula vždy existuje. Nová glukóza molekuly sú na ňu glykozidicky viazané alebo sa od nej oddeľujú. Iba vo forme tejto rozvetvenej molekuly podobnej stromom je možné efektívne ukladanie energie. Glykogén je prítomný vo všetkých bunkách a je tak priamo dostupný pre zásobovanie energiou. Ukladá sa však v pečeni a v kostrovom svalstve, aby sa zabezpečilo zásobovanie energiou na určité prechodné obdobie, a to aj pri nedostatku potravy. Ak je to potrebné, štiepi sa hlavne na intracelulárnu formu glukóza-1-fosfát. Regulovať krv hladiny glukózy sa voľná glukóza čoraz viac produkuje v pečeni enzymatickými reakciami.
Funkcia a úloha
Glykogenolýza dodáva telu energiu vo forme voľnej glukózy a fosforylovanej formy glukózy. Na tento účel sa odbúrava glykogénová zásobná forma sacharidov. Pretože sa glykogén nachádza vo všetkých bunkách tela, glykogenolýza sa vyskytuje všade. Glykogén sa tiež ukladá v kostrovom svalstve a v pečeni. Týmto spôsobom je možné rýchlo splniť vysoké energetické požiadavky kostrových svalov, a to aj pri nedostatku potravy. Pečeň tiež poskytuje primerané množstvo glukózy na reguláciu krv hladiny glukózy. Na tento účel je v pečeni prítomný ďalší enzým, glukóza-6-fosfatáza, ktorá prevádza glukóza-1-fosfát na glukóza-6-fosfát. Glukóza-6-fosfát sa potom môže privádzať do glykolýzy, tvorby glukózy. Počiatočné kroky glykogenolýzy sú v prípade kostrového svalstva a pečene v zásade rovnaké. Glukóza spojená s alfa-1-4 O-glykozidmi molekuly v reťazcoch stromovej rozvetvenej molekuly sa glykogén štiepi enzýmom glykogénfosforylázou. V tomto procese je molekula glukózy, ktorá bola štiepená, spojená s fosfátovým zvyškom. Vzniká glukóza-1-fosfát, ktorý sa môže okamžite použiť na výrobu energie alebo na transformáciu na iné biomolekuly. Tento proces štiepenia nastáva iba po štvrtú glukózovú jednotku reťazca pred bodom rozvetvenia. Na štiepenie zvyšných glukózových jednotiek sa teraz používa takzvaný debranchingový enzým (4-alfa-glukanotransferáza). Tento enzým plní dve úlohy. Najskôr katalyzuje oddelenie troch zo štyroch glukózových jednotiek pred vetviacim bodom a ich prenos na voľný neredukujúci koniec glykogénu. Po druhé, katalyzuje hydrolýzu vetviaceho miesta alfa-1-6 za vzniku voľnej glukózy. Kvôli pomeru reťazcov k miestam rozvetvenia v glykogéne sa pri tomto procese niekedy vyprodukuje iba desať percent voľnej glukózy. V pečeni sa však vytvára ešte väčšie množstvo voľnej glukózy. Ako už bolo spomenuté, pečeň má ďalší enzým (glukóza-6-fosfatáza), ktorý katalyzuje izomerizáciu molekuly glukóza-1-fosfátu na glukóza-6-fosfát. Glukóza-6-fosfát sa dá ľahko premeniť na voľnú glukózu. Týmto spôsobom pečeň zaisťuje, aby hladiny glukózy v krvi zostali konštantné počas nedostatku potravy. Keď poklesne hladina glukózy v krvi v dôsledku fyzickej stres alebo potravinová deprivácia, hormóny glukagón a epinefrín sa produkujú zvýšenou rýchlosťou. Oboje hormóny stimulujú glykogenolýzu a tým zabezpečujú vyváženú hladinu glukózy v krvi. glukagón je antagonista hormónu inzulín, ktorý sa čoraz viac produkuje pri vysokej hladine glukózy v krvi. Inzulín inhibuje glykogenolýzu.
Choroby a choroby
Keď sa zvýši glykogenolýza, môže to byť príznakom patologického procesu. Napríklad hormón glukagón priamo stimuluje glykogenolýzu aktiváciou receptora spojeného s G proteínom (GPCR). V dôsledku nástupu reakčnej kaskády sa katalyticky aktivuje glykogénfosforyláza (PYG). Glykogénfosforyláza zase katalyzuje tvorbu glukóza-1-fosfátu štiepením glukózových jednotiek z glykogénu. Teda so zvýšenou koncentrácie hormónu glukagónu dochádza k zvýšenému odbúravaniu glukogénu. Konečným efektom je, že sa produkuje väčšie množstvo glukózy, čo vedie k zvýšeniu jej hladiny. Vysoko zvýšené koncentrácie glukagónu sa vyskytujú v takzvanom glukagonom. Glukagonom je neuroendokrinný nádor pankreasu, ktorý permanentne produkuje obrovské množstvo glukagónu. Plazmatická hladina glukagónu môže byť teda zvýšená až na 1000-násobok normy. Medzi príznaky choroby patrí cukrovka mellitus, v dôsledku zvýšenej glykogenolýzy, veľmi deštruktívny ekzém na tvári, ruky a nohy a anémia. Nádor je zvyčajne malígny. Liečba spočíva v jej chirurgickom odstránení. V prípade metastázy alebo nefunkčnosť, chemoterapie sa vykonáva. Glukogén sa rozkladá aj pri zvýšenej produkcii adrenalín. Adrenalín sa vyrába vo vysokých koncentráciách v a feochromocytóm, okrem iného, bez schopnosti regulovať hladinu hormónov. A feochromocytóm predstavuje hormonálne aktívne nádory drene nadobličiek. Príčiny týchto nádorov sa zvyčajne nedajú určiť. Vo väčšine prípadov však ide o benígne nádory, aj keď môžu tiež degenerovať do zhubných nádorov. Okrem tohoto vysoký krvný tlak a srdcové arytmiesú hladiny glukózy v krvi veľmi zvýšené v dôsledku zvýšenej glykogenolýzy. Nešpecifické príznaky sú bolesť hlavy, potenie, bledosť a nepokoj, únava a leukocytóza. Terapia spočíva hlavne v chirurgickom odstránení nádoru.
