Glykogenolýza slouží organismu k zajištění glukóza-1-fosfát a glukóza ze zásoby uhlohydrátů tvoří glykogen. Glykogen je uložen ve velkém množství, zejména v játra a kosterní svalstvo. Mimo jiné, krev glukóza hladiny jsou také ovlivněny metabolismem glykogenu v játra.
Co je glykogenolýza?
Glykogen je přítomen ve všech buňkách a je tak přímo k dispozici pro dodávku energie. Je však uložen v játra a kosterní sval, aby dodávali energii na určité přechodné období, a to i při absenci potravy. Glykogenolýza je charakterizována rozkladem glykogenu na glukóza-1-fosfát a glukóza. Asi 90 procent glukózy-1fosfát a produkuje se deset procent glukózy. Glykogen je zásobní forma glukózy, podobná škrobu v rostlinách. Vypadá to jako rozvětvená molekula, v jejíž řetězcích jsou glukózové jednotky alfa-1-4 O-glykosidicky spojeny. V místě větvení je kromě alfa-1-4 O-glykosidové vazby také alfa-1-6 O-glykosidová vazba. Glykogen není zcela degradován. Základní molekula vždy existuje. Nová glukóza molekuly jsou na něj glykosidicky vázány nebo se od něj oddělují. Pouze ve formě této rozvětvené molekuly podobné stromu je možné efektivní skladování energie. Glykogen je přítomen ve všech buňkách a je tak přímo k dispozici pro dodávku energie. Je však uložen v játrech a v kosterním svalu, aby zajistil dodávku energie na určité přechodné období, a to i při absenci potravy. V případě potřeby se štěpí hlavně na intracelulární formu glukóza-1-fosfát. Regulovat krev hladiny glukózy se volná glukóza stále více produkuje v játrech enzymatickými reakcemi.
Funkce a role
Glykogenolýza dodává tělu energii ve formě volné glukózy a fosforylované formy glukózy. Za tímto účelem se štěpí zásobní forma glykogenu. Vzhledem k tomu, že glykogen se nachází ve všech tělesných buňkách, dochází ke glykogenolýze všude. Glykogen se také ukládá v kosterním svalu a v játrech. Tímto způsobem lze rychle splnit vysoké energetické požadavky kosterních svalů, a to i při absenci potravy. Játra také poskytují dostatečné množství glukózy k regulaci krev hladiny glukózy. Za tímto účelem je v játrech přítomen další enzym, glukóza-6-fosfatáza, která přeměňuje glukóza-1-fosfát na glukóza-6-fosfát. Glukóza-6-fosfát pak může být přiváděn ke glykolýze, tvorbě glukózy. Počáteční kroky glykogenolýzy jsou v zásadě stejné v kosterním svalu a játrech. Alfa-1-4 O-glykosidová vázaná glukóza molekuly v řetězcích větvené molekuly podobné stromům jsou glykogen štěpeny enzymem glykogen fosforylázou. V tomto procesu je molekula glukózy, která byla štěpena, spojena s fosfátovým zbytkem. Vzniká glukóza-1-fosfát, který lze okamžitě použít k výrobě energie nebo k transformaci na jiné biomolekuly. Tento proces štěpení nastává pouze do čtvrté glukózové jednotky řetězce před bodem větvení. K rozpadu zbývajících jednotek glukózy se nyní používá takzvaný debranchingový enzym (4-alfa-glukanotransferáza). Tento enzym plní dva úkoly. Nejprve katalyzuje oddělení tří ze čtyř glukózových jednotek před bodem větvení a jejich přenos na volný neredukující konec glykogenu. Za druhé, katalyzuje hydrolýzu větvícího místa alfa-1-6 za vzniku volné glukózy. Vzhledem k poměru řetězců k větvícím se místům v glykogenu se v tomto procesu někdy vyprodukuje pouze deset procent volné glukózy. V játrech se však tvoří ještě větší množství volné glukózy. Jak již bylo zmíněno dříve, játra mají další enzym (glukóza-6-fosfatáza), který katalyzuje izomerizaci molekuly glukóza-1-fosfátu na glukóza-6-fosfát. Glukóza-6-fosfát lze snadno převést na volnou glukózu. Tímto způsobem játra zajišťují, že hladiny glukózy v krvi zůstávají konstantní během nedostatku potravy. Když hladina glukózy v krvi poklesne v důsledku fyzické stres nebo potravinová deprivace, hormonů glukagon a epinefrin se produkují zvýšenou rychlostí. Oba hormonů stimulují glykogenolýzu a zajišťují tak vyváženou hladinu glukózy v krvi. Glukagon je antagonista hormonu inzulín, který se stále více produkuje, když jsou vysoké hladiny glukózy v krvi. Inzulín inhibuje glykogenolýzu.
Nemoci a nemoci
Když se zvýší glykogenolýza, může to být příznak patologického procesu. Například hormon glukagon přímo stimuluje glykogenolýzu aktivací receptoru spojeného s G proteinem (GPCR). V důsledku nástupu reakční kaskády je katalyticky aktivována glykogenfosforyláza (PYG). Glykogenfosforyláza zase katalyzuje tvorbu glukóza-1-fosfátu ze štěpení jednotek glukózy z glykogenu. Tedy se zvýšeným koncentrace hormonu glukagonu dochází ke zvýšenému odbourávání glukogenu. Konečným efektem je, že se produkuje větší množství glukózy, což vede ke zvýšení hladiny glukózy v krvi. V takzvaném glukagonomu se vyskytují vysoce zvýšené koncentrace glukagonu. Glukagon je neuroendokrinní nádor slinivky břišní, který trvale produkuje obrovské množství glukagonu. Hladinu glukagonu v plazmě lze tedy zvýšit až na 1000násobek normy. Mezi příznaky onemocnění patří cukrovka mellitus, v důsledku zvýšené glykogenolýzy, silně destruktivní ekzém na obličeji, ruce a nohy, a anémie. Nádor je obvykle maligní. Léčba spočívá v jeho chirurgickém odstranění. V případě metastáz nebo nefunkčnost, chemoterapie se provádí. Glukogen se také štěpí ve zvýšené produkci adrenalin. Adrenalin se vyrábí ve vysokých koncentracích v a feochromocytommimo jiné bez schopnosti regulovat hladiny hormonů. A feochromocytom představuje hormonálně aktivní nádory dřeně nadledvin. Příčiny těchto nádorů obvykle nelze určit. Ve většině případů však jde o benigní nádory, i když mohou také degenerovat do maligních nádorů. Navíc vysoký krevní tlak a srdeční arytmie, hladiny glukózy v krvi jsou značně zvýšené v důsledku zvýšené glykogenolýzy. Nespecifické příznaky jsou bolest hlavy, pocení, bledost i neklid, únava a leukocytóza. Terapie spočívá hlavně v chirurgickém odstranění nádoru.
