גליקוגנוליזה: פונקציה, תפקיד ומחלות

גליקוגנוליזה משרתת את האורגניזם לספק גלוקוז-1-פוספט וגלוקוז מאגירת הפחמימות יוצר גליקוגן. גליקוגן מאוחסן בכמויות גדולות, במיוחד ב כבד ושריר השלד. בין השאר, דם גלוקוז רמות מושפעות גם מטבוליזם של גליקוגן ב כבד.

מהי גליקוגנוליזה?

הגליקוגן קיים בכל התאים ובכך זמין ישירות לאספקת אנרגיה. עם זאת, הוא מאוחסן ב כבד ושריר השלד לספק אספקת אנרגיה לתקופת מעבר מסוימת, גם בהיעדר מזון. גליקוגנוליזה מאופיינת בפירוק הגליקוגן ל גלוקוז-1-פוספט וגלוקוז. כ 90 אחוז גלוקוז -1פוספט ועשרה אחוזי גלוקוז מיוצרים. גליקוגן הוא צורת האחסון של גלוקוז, בדומה לעמילן המצוי בצמחים. הוא נראה כמולקולה מסועפת שרשתותיהן יחידות הגלוקוז אלפא -1-4 קשורות O- גליקוזידית. בנקודת ההסתעפות, בנוסף לקשר אלפא-1-4 O- גליקוזידי, קיים גם קשר אלפא-1-6 O- גליקוזידי. הגליקוגן אינו מושפל לחלוטין. המולקולה הבסיסית קיימת תמיד. גלוקוז חדש מולקולות או קשורים אליו באופן גליקוזידי או נפרדים ממנו. רק בצורה של מולקולה מסועפת דמוית עץ זו אפשרית אחסון אנרגיה יעיל. הגליקוגן קיים בכל התאים ובכך זמין ישירות לאספקת אנרגיה. עם זאת, הוא מאוחסן בכבד ובשרירי השלד כדי להבטיח אספקת אנרגיה לתקופת מעבר מסוימת, גם בהיעדר מזון. במידת הצורך, הוא מתפרק בעיקר לצורה תוך תאית גלוקוז -1 פוספט. להסדיר דם רמות גלוקוז, גלוקוז חופשי מיוצר יותר ויותר בכבד על ידי תגובות אנזימטיות.

פונקציה ותפקיד

גליקוגנוליזה מספקת אנרגיה לגוף בצורה של גלוקוז חופשי והצורה הזרחנית של גלוקוז. לשם כך, אחסון הפחמימות בצורה גליקוגן מתפרק. מכיוון שגליקוגן נמצא בכל תאי הגוף, הגליקוגנוליזה מתרחשת בכל מקום. הגליקוגן מאוחסן גם בשרירי השלד ובכבד. באופן זה ניתן לעמוד במהירות בדרישות האנרגיה הגבוהות של שרירי השלד, גם בהיעדר מזון. הכבד מספק גם כמות מספקת של גלוקוז לוויסות דם רמות גלוקוז. לשם כך, אנזים נוסף, גלוקוז -6-פוספטאז, נמצא בכבד כדי להמיר גלוקוז-1-פוספט לגלוקוז -6-פוספט. אז ניתן להזין גלוקוז -6 פוספט לגליקוליזה, היווצרות גלוקוז. השלבים הראשוניים של הגליקוגנוליזה הם זהים בעצם בשרירי השלד ובכבד. הגלוקוז המקושר בין אלפא -1-4 O- גליקוזידי מולקולות בשרשראות של המולקולה המסועפת הדומה לעץ נבקעים על ידי האנזים גליקוגן פוספורילאז. בתהליך זה, מולקולת הגלוקוז שנקצעה קשורה לשאריות פוספט. נוצר גלוקוז -1 פוספט, שניתן להשתמש בו מיידית לייצור אנרגיה או להפיכה לביומולקולות אחרות. תהליך מחשוף זה מתרחש רק עד ליחידת הגלוקוז הרביעית של השרשרת לפני נקודת הענף. כדי לפרק את יחידות הגלוקוז שנותרו, משתמשים כיום באנזים מסועפים (4-alpha-glucanotransferase). אנזים זה מבצע שתי משימות. ראשית, הוא מזרז את ההפרדה בין שלוש מארבע יחידות הגלוקוז במעלה הזרם של נקודת הענף והעברתו לקצה חופשי ללא צמצום של הגליקוגן. שנית, הוא מזרז את ההידרוליזה של אתר הסתעפות אלפא 1-6, ומייצר גלוקוז חופשי. בגלל היחס בין שרשראות לאתרי הסתעפות בגליקוגן, רק עשרה אחוזים מהגלוקוז החופשי מיוצרים אי פעם בתהליך זה. עם זאת, כמויות גדולות יותר של גלוקוז חופשי נוצרות בכבד. כאמור, בכבד יש אנזים נוסף (גלוקוז -6-פוספטאז) המזרז את האיזומריזציה של המולקולה גלוקוז-1-פוספט לגלוקוז -6-פוספט. ניתן להמיר גלוקוז -6 פוספט בקלות לגלוקוז חופשי. באופן זה הכבד מבטיח כי רמות הגלוקוז בדם יישארו קבועות במהלך מחסור במזון. כאשר רמות הגלוקוז בדם יורדות בגלל פיזיות לחץ או מחסור במזון, הורמונים גלוקגון ואפינפרין מיוצרים בקצב מוגבר. שניהם הורמונים לעורר גליקוגנוליזה ובכך להבטיח רמת גלוקוז מאוזנת בדם. גלוקגון הוא האנטגוניסט של ההורמון אינסולין, אשר מיוצר יותר ויותר כאשר רמות הגלוקוז בדם גבוהות. אינסולין מעכב גליקוגנוליזה.

מחלות ומחלות

כאשר הגליקוגנוליזה מוגברת, זה עשוי להיות סימפטום לתהליך פתולוגי. למשל, ההורמון גלוקגון ממריץ ישירות את הגליקוגנוליזה על ידי הפעלת קולטן מצויד לחלבון G (GPCR). כתוצאה מהופעת מפל התגובה, מופעל זרז גליקוגן (PYG). גליקוגן פוספורילאז בתורו מזרז את היווצרות הגלוקוז -1 פוספט ממחשוף יחידות הגלוקוז מגליקוגן. כך, עם עלייה ריכוז של הורמון הגלוקגון, מתרחשת פירוק מוגבר של גלוקוגן. ההשפעה הסופית היא שמייצרים כמויות גדולות יותר של גלוקוז, מה שמביא לעלייה ברמות הגלוקוז בדם. ריכוזים גבוהים מאוד של גלוקגון מתרחשים במה שמכונה גלוקגון. הגלוקגונום הוא גידול נוירואנדוקריני בלבלב, המייצר באופן קבוע כמויות אדירות של גלוקגון. לפיכך, ניתן להעלות את רמת הפלזמה של הגלוקגון עד פי 1000 מהנורמה. תסמיני המחלה כוללים סוכרת mellitus, עקב גליקוגנוליזה מוגברת, הרסני מאוד אקזמה על הפנים, ידיים ורגליים, ו אנמיה. הגידול בדרך כלל ממאיר. הטיפול מורכב מהסרתו הכירורגית. במקרה גרור או חוסר יכולת, כימותרפיה מבוצע. גלוקוגן מתפרק גם בייצור מוגבר של אדרנלין. אדרנלין מיוצר בריכוזים גבוהים ב- פיוכרומוציטומה, בין היתר, ללא יכולת לווסת את רמות ההורמונים. א פיוכרומוציטומה מייצג גידולים פעילים הורמונלית של מדולה הכליה. בדרך כלל לא ניתן לקבוע את הגורמים לגידולים אלה. ברוב המקרים, לעומת זאת, מדובר בגידולים שפירים, אם כי הם יכולים להידרדר גם לגידולים ממאירים. בנוסף ל לחץ דם גבוה ו הפרעות בקצב הלב, רמות הגלוקוז בדם גבוהות מאוד בגלל גליקוגנוליזה מוגברת. תסמינים שאינם ספציפיים הם כְּאֵב רֹאשׁ, הזעה, חיוורון כמו גם אי שקט, עייפות ולוקוציטוזיס. תרפים מורכב בעיקר מהסרה כירורגית של הגידול.