glicogenolisi

Il glicogenolisi serve all'organismo per fornire glucosio-1-fosfato e glucosio dal glicogeno forma di stoccaggio dei carboidrati. Molto glicogeno viene immagazzinato in particolare nel fegato e nei muscoli scheletrici. Tra le altre cose, il livello di zucchero nel sangue è influenzato anche dal metabolismo del glicogeno nel fegato.

Cos'è la glicogenolisi?

Il glicogeno è presente in tutte le cellule ed è quindi direttamente disponibile per l'approvvigionamento energetico. Tuttavia, viene immagazzinato nel fegato e nei muscoli scheletrici per garantire l'approvvigionamento energetico per un certo periodo di transizione anche in assenza di cibo.

La glicogenolisi è caratterizzata dalla scomposizione del glicogeno in glucosio-1-fosfato e glucosio. Questo produce circa il 90 percento di glucosio-1-fosfato e il dieci percento di glucosio. Il glicogeno è la forma di immagazzinamento del glucosio, simile a quello che è l'amido nelle piante.

Si presenta come una molecola ramificata, nelle cui catene sono legate fra loro le unità di glucosio alfa-1-4 O-glicosidiche. Nel punto di ramificazione c'è un legame alfa-1-4 O-glicosidico così come un legame alfa-1-6 O-glicosidico.

Il glicogeno non è completamente scomposto. La molecola di base esiste sempre. O le nuove molecole di glucosio sono legate glicosidicamente a questo o si separano. Un efficace accumulo di energia è possibile solo sotto forma di questa molecola ramificata simile ad un albero.

Il glicogeno è presente in tutte le cellule ed è quindi direttamente disponibile per l'approvvigionamento energetico. Tuttavia, viene immagazzinato nel fegato e nei muscoli scheletrici per garantire l'approvvigionamento energetico per un certo periodo di transizione anche in assenza di cibo. Se necessario, viene scomposto principalmente nella forma intracellulare glucosio-1-fosfato. Per regolare il livello di zucchero nel sangue, il glucosio libero si forma sempre più nel fegato attraverso reazioni enzimatiche.

Funzione e compito

La glicogenolisi fornisce energia all'organismo sotto forma di glucosio libero e forma fosforilata di glucosio. A tal fine, il glicogeno che forma immagazzinamento di carboidrati viene scomposto. Poiché c'è glicogeno in tutte le cellule del corpo, la glicogenolisi avviene ovunque.

Il glicogeno è anche immagazzinato nei muscoli scheletrici e nel fegato. In questo modo, l'elevato fabbisogno energetico dei muscoli scheletrici può essere soddisfatto rapidamente anche quando non c'è cibo. Il fegato assicura anche che ci sia sufficiente glucosio disponibile per regolare i livelli di zucchero nel sangue. Un ulteriore enzima, glucosio-6-fosfatasi, è disponibile nel fegato per convertire il glucosio-1-fosfato in glucosio-6-fosfato. Il glucosio-6-fosfato può quindi essere aggiunto alla glicolisi, cioè alla formazione del glucosio.

I primi passi nella glicogenolisi sono fondamentalmente gli stessi nei muscoli scheletrici e nel fegato. Le molecole di glucosio legate all'alfa-1-4 O-glicosidica nelle catene della molecola ramificata simile ad un albero glicogeno sono separate dall'enzima glicogeno fosforilasi. La molecola di glucosio che viene scissa è collegata a un residuo di fosfato. Il risultato è il glucosio-1-fosfato, che può essere utilizzato immediatamente per generare energia o per trasformarla in altre biomolecole.

Questo processo di scissione avviene solo fino alla quarta unità di glucosio della catena prima del punto di ramificazione. Il cosiddetto enzima debranching (4-alfa-glucanotransferasi) viene utilizzato per dividere le restanti unità di glucosio. Questo enzima fa due cose. Da un lato, catalizza la separazione di tre delle quattro unità di glucosio prima del punto di ramificazione e il suo trasferimento a un'estremità libera e non riducente del glicogeno. D'altra parte, catalizza l'idrolisi del punto di ramificazione alfa-1-6, che crea glucosio libero.

A causa del rapporto tra catene e punti di ramificazione nel glicogeno, questo processo produce solo il dieci percento di glucosio libero. Tuttavia, nel fegato si formano quantità ancora maggiori di glucosio libero. Come già accennato, il fegato ha un ulteriore enzima (glucosio-6-fosfatasi) che catalizza l'isomerizzazione della molecola glucosio-1-fosfato in glucosio-6-fosfato.

Il glucosio-6-fosfato può essere facilmente convertito in glucosio libero. In questo modo, il fegato assicura che il livello di zucchero nel sangue rimanga costante quando non c'è cibo. Se il livello di zucchero nel sangue scende a causa dello stress fisico o dell'astinenza alimentare, gli ormoni glucagone e adrenalina sono aumentati. Entrambi gli ormoni stimolano la glicogenolisi e quindi garantiscono un livello equilibrato di zucchero nel sangue.

Il glucagone è l'antagonista dell'ormone insulina, che aumenta quando il livello di zucchero nel sangue è alto. L'insulina inibisce la glicogenolisi.

Malattie e disturbi

Se la glicogenolisi diventa più grave, può essere un sintomo di un processo patologico. L'ormone glucagone stimola direttamente la glicogenolisi attivando un recettore accoppiato a proteine ​​G (GPCR). Come risultato della cascata di reazione che si avvia, una glicogeno fosforilasi (PYG) viene attivata cataliticamente. La glicogeno fosforilasi a sua volta catalizza la formazione di glucosio-1-fosfato dalla scissione delle unità di glucosio dal glicogeno.

Con una maggiore concentrazione dell'ormone glucagone, c'è una maggiore degradazione del glucogeno. La conclusione è che vengono create quantità maggiori di glucosio, con conseguente aumento dei livelli di zucchero nel sangue. Concentrazioni fortemente aumentate di glucagone si verificano nel cosiddetto glucagonoma. Il glucagonoma è un tumore neuroendocrino del pancreas che produce continuamente enormi quantità di glucagone. Il livello plasmatico di glucagone può essere aumentato fino a 1000 volte la norma.

I sintomi della malattia sono il diabete mellito, dovuto all'aumento della glicogenolisi, l'eczema estremamente distruttivo sul viso, le mani e i piedi e l'anemia. Il tumore è solitamente maligno. Il trattamento consiste nella sua rimozione chirurgica. Se ci sono metastasi o inoperabilità, viene eseguita la chemioterapia.

Con l'aumento della formazione di adrenalina, inoltre, viene scomposto più glucogeno. L'adrenalina viene prodotta in alte concentrazioni in un feocromocitoma, tra le altre cose, senza che il livello dell'ormone possa essere regolato. Un feocromocitoma è un tumore attivo dal punto di vista ormonale del midollo surrenale, di solito le cause di questi tumori non possono essere determinate. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, si tratta di tumori benigni, che possono, tuttavia, anche diventare maligni.

Oltre all'ipertensione e alle aritmie cardiache, il livello di zucchero nel sangue è notevolmente aumentato a causa della maggiore glicogenolisi. I sintomi aspecifici sono mal di testa, sudorazione, pallore, irrequietezza, affaticamento e leucocitosi. La terapia consiste principalmente nella rimozione chirurgica del tumore.