Glikogen — jakie funkcje pełni? Właściwości, działanie, nadmiar i niedobór glikogenu 

Gdzie można znaleźć glikogen?

Glikogen jest magazynowany głównie w wątrobie i mięśniach szkieletowych, natomiast jego mniejsze ilości obecne są także w nerkach, mózgu, krwinkach czerwonych i podczas ciąży w macicy. Glikogen wątrobowy odpowiada za utrzymanie stabilnego poziomu glukozy we krwi, dbając jednocześnie o dostarczenie energii dla całego organizmu, w tym mózgu. Wątroba dorosłego człowieka może magazynować około 100-120 gramów glikogenu, co stanowi 5-6% masy tego narządu. Z kolei mięśnie szkieletowe zawierają mniej glikogenu w przeliczeniu na masę, ale ze względu na ich dużą objętość, całkowita ilość glikogenu w mięśniach jest większa niż w wątrobie i wynosi około 400 gramów. Najważniejszym zadaniem glikogenu mięśniowego jest zapewnienie energii niezbędnej do pracy mięśni podczas wysiłku fizycznego. Glikogen w mięśniach jest wykorzystywany wyłącznie przez te mięśnie, w których jest zmagazynowany, i nie może być uwalniany do krwiobiegu.

Glikogen — budowa i właściwości

Glikogen, jak przystało na przedstawiciela polisacharydów, składa się z licznych monomerów D-glukozy połączonych w łańcuch wiązaniami α-1,4-glikozydowymi. Co 10-14 cząsteczek glukozy występują rozgałęzienia łańcucha tworzone przez wiązania α-1,6-glikozydowe. Budowa glikogenu przypomina strukturę amylopektyny, tylko jego cząsteczki są bardziej rozgałęzione, a łańcuchy boczne krótsze.

Niepowtarzalna struktura glikogenu pozwala na szybkie uwalnianie energii, dzięki dużej ilości rozgałęzień, które pozwalają na szybki dostęp enzymów do cząsteczek glukozy. Z drugiej strony, kompaktowa budowa umożliwia przechowywanie sporej ilości glukozy w ograniczonej przestrzeni komórkowej. Jednakże jedynie glikogen wątrobowy rozkładany jest do glukozy, w mięśniach brak jest niezbędnego do tego procesu enzymu — glukozo-6-fosfatazy.

Jak powstaje glikogen?

W każdym organizmie zwierzęcym w wątrobie może zachodzić proces syntezy glikogenu, nazywany glikogenogenezą — jak łatwo się domyślić, jest to proces odwrotny w stosunku do glikogenolizy. Zapoczątkowany jest on spożyciem węglowodanów, czyli cukrów, które trawione są do glukozy. Następnie glukoza zostaje wchłonięta do krwiobiegu, gdzie podnosi poziom cukru we krwi. Wzrost poziomu glikemii pobudza trzustkę do wzrostu wydzielania insuliny. Insulina ułatwia wówczas transport glukozy do komórek wątroby i mięśni. W komórkach dochodzi do syntezy glikogenu z glukozy. Dzieje się to z udziałem enzymów, takich jak syntaza glikogenu (GS) i enzym rozgałęziający glikogen (GBE). Glikogenina (GYG) pełni funkcję startera dla syntezy glikogenu, inicjując proces poprzez autoglikozylację.

Glikogen — funkcje w organizmie

Najważniejszym zadaniem glikogenu jest regulacja poziomu glukozy we krwi. Tę rolę przyjmuje głównie glikogen zmagazynowany w wątrobie, uwalniając glukozę do krwiobiegu, zwłaszcza między posiłkami. Natomiast glikogen mięśniowy zapewnia źródło energii podczas skurczów mięśniowych w okresie zwiększonej aktywności fizycznej. Ponadto dzięki stabilizacji poziomu glukozy we krwi, glikogen pośrednio wspomaga funkcjonowanie mózgu i układu nerwowego. 

Glikogen — niedobór

Ludzki organizm ma ograniczone zdolności do magazynowania glikogenu, dlatego konieczne jest jego uzupełnianie. Niedobór glikogenu objawia się przede wszystkim zmniejszeniem wydolności fizycznej i szybkim zmęczeniem. Pod wpływem bardzo intensywnego wysiłku fizycznego, organizm może zacząć rozkładać białka mięśniowe w celu pozyskania energii. Takie działanie jest przykładem katabolizmu mięśniowego. W drastycznych przypadkach niedoboru glikogenu może prowadzić do drastycznego spadku poziomu glukozy we krwi. W takiej sytuacji obserwowane są oznaki hipoglikemii, takie jak:

• zawroty głowy;
• nudności;
• zaburzenia koncentracji;
• silne uczucie głodu;
• przyspieszone bicie serca;
• drżenie rąk;
• utrata przytomności;
• drgawki.

Glikogen a sport

Uważa się powszechnie, że glikogen jest podstawowym paliwem dla pracy mięśni, a wyższe zapasy glikogenu pozwalają na dłuższe i bardziej intensywne treningi. Podczas ćwiczeń fizycznych każdy z mięśni wykorzystuje zmagazynowany w nim glikogen w celu produkcji energii niezbędnej do wykonania ruchu. Zrozumienie metabolizmu i struktury glikogenu jest istotne dla optymalizacji wydolności fizycznej. Glikogen mięśniowy nie jest przekształcany do glukozy, a jedynie do glukozo-6-fosforanu, który jest jedynym źródłem energii, gdy kończą się zapasy ATP i innych wysokoenergetycznych fosforanów. Odbudowa zapasów glikogenu po treningu jest niezbędna dla szybkiej regeneracji i przygotowania do kolejnych sesji treningowych. 

Aby skutecznie uzupełnić zapasy glikogenu najlepiej w ciągu godziny po zakończeniu ćwiczeń spożyć około 1,2 g węglowodanów na kilogram masy ciała. W tym czasie organizm najefektywniej magazynuje glikogen. Warto decydować się wtedy na produkty o wysokim indeksie glikemicznym, do których należą ryż biały, ziemniaki, czy pieczywo. Dbając o odpowiedni poziom glikogenu, można poprawić swoją wydolność i zdolności regeneracyjne organizmu po treningu.

Glikogen — nadmiar

Nadmiar glikogenu może niestety prowadzić do niebezpiecznych skutków zdrowotnych. Gdy organizm magazynuje więcej glikogenu, niż jest w stanie zużyć, nadmiar glukozy przekształcany jest w tkankę tłuszczową, co może przyczyniać się do rozwoju otyłości. Ponadto nadmiar glikogenu może powodować insulinooporność i zwiększa ryzyko cukrzycy typu 2. Akumulacja glikogenu odgrywa rolę w rozwoju niektórych nowotworów, w tym raka wątroby. Spożycie węglowodanów powinno być dopasowane do indywidualnego poziomu aktywności fizycznej. 

Nadmiar glikogenu w organizmie może być spowodowany glikogenozami, czyli rzadką, niejednorodną grupą chorób spichrzeniowych glikogenu (ang. glycogen storage diseases, GSD). Schorzenia te spowodowane są wrodzonymi wadami metabolizmu węglowodanów, które uniemożliwiają wykorzystywanie zmagazynowanego glikogenu. Spowodowana tym sposobem jego nadmierna akumulacja grozi uszkodzeniem mięśni, wątroby, a nawet mięśnia sercowego. Do GSD zalicza się między innymi:

• chorobę Pompego;
• chorobę von Gierkego;
• chorobę McArdle’a.

Leczenie GSD oparte jest zazwyczaj na stosowaniu specjalnej diety, ubogiej w węglowodany, a bogatej w białko. W chorobie Pompego stosuje się także enzymatyczną terapię zastępczą, polegającą na podawaniu brakującego enzymu.

Dostępność leków w aptekach w Twojej okolicy możesz sprawdzić w serwisie KtoMaLek.pl.

Bibliografia

1. Bańkowski, E. (2020). Biochemia. Podręcznik dla studentów uczelni medycznych. Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, str. 134 – 141.
2. Soon, G. S. T., & Torbenson, M. (2023). The Liver and Glycogen: In Sickness and in Health. International journal of molecular sciences, 24(7), 6133. https://doi.org/10.3390/ijms24076133
3. Neoh, G. K. S., Tan, X., Chen, S., Roura, E., Dong, X., & Gilbert, R. G. (2024). Glycogen metabolism and structure: A review. Carbohydrate polymers, 346, 122631. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122631 
4. Vigh-Larsen, J. F., Ørtenblad, N., Spriet, L. L., Overgaard, K., & Mohr, M. (2021). Muscle Glycogen Metabolism and High-Intensity Exercise Performance: A Narrative Review. Sports medicine (Auckland, N.Z.), 51(9), 1855–1874. https://doi.org/10.1007/s40279-021-01475-0

Autor