glykogenolys

De glykogenolys serverar organismen för att tillhandahålla glukos-1-fosfat och glukos från kolhydratlagringformen glykogen. Mycket glykogen lagras i lever- och skelettmusklerna. Bland annat påverkas blodsockernivån också av glykogenmetabolismen i levern.

Vad är glykogenolys?

Glykogen finns i alla celler och är därför direkt tillgängligt för energiförsörjning. Det lagras emellertid i levern och i skelettmusklerna för att garantera energiförsörjningen under en viss övergångsperiod även om det inte finns mat.

Glykogenolys kännetecknas av nedbrytningen av glykogen till glukos-1-fosfat och glukos. Detta producerar cirka 90 procent glukos-1-fosfat och tio procent glukos. Glykogen är lagringsformen av glukos, liknande den som stärkelse är i växter.

Det verkar som en grenad molekyl, i vars kedjor glukosenheterna alfa-1-4 O-glykosidiskt är kopplade till varandra. Vid förgreningspunkten finns en alfa-1-4O-glykosidbindning såväl som en alfa-1-6O-glykosidbindning.

Glykogen bryts inte helt ner. Den grundläggande molekylen finns alltid. Antingen är nya glukosmolekyler glykosidiskt bundna till detta eller delas upp. Effektiv energilagring är endast möjlig i form av denna trädliknande, grenade molekyl.

Glykogen finns i alla celler och är därför direkt tillgängligt för energiförsörjning. Det lagras emellertid i levern och i skelettmusklerna för att garantera energiförsörjningen under en viss övergångsperiod även om det inte finns mat. Vid behov bryts det huvudsakligen upp i den intracellulära formen glukos-1-fosfat. För att reglera blodsockernivån bildas fritt glukos i levern genom enzymatiska reaktioner.

Funktion & uppgift

Glykogenolys förser organismen med energi i form av fri glukos och den fosforylerade formen av glukos. För detta ändamål bryts kolhydratlagringsformen glykogen ned. Eftersom det finns glykogen i alla kroppens celler sker glykogenolys överallt.

Glykogen lagras också i skelettmusklerna och i levern. På detta sätt kan skelettmusklernas höga energikrav uppfyllas snabbt även om det inte finns mat. Levern säkerställer också att det finns tillräckligt med glukos för att reglera blodsockernivåerna. Ett ytterligare enzym, glukos-6-fosfatas, är tillgängligt i levern för att omvandla glukos-1-fosfat till glukos-6-fosfat. Glukos-6-fosfat kan sedan sättas till glykolys, dvs bildandet av glukos.

De första stegen i glykogenolysen är i princip samma i skelettmusklerna och levern. De alfa-1-4O-glykosidbundna glukosmolekylerna i kedjorna i den trädliknande grenade molekylen glykogen delas av med enzymet glykogenfosforylas. Glukosmolekylen som är uppdelad är ansluten till en fosfatrest. Resultatet är glukos-1-fosfat, som omedelbart kan användas för att generera energi eller för att omvandla den till andra biomolekyler.

Denna klyvningsprocess äger rum endast upp till den fjärde glukosenheten i kedjan före grenpunkten. Det så kallade debranching-enzymet (4-alfa-glucanotransferas) används för att dela upp de återstående glukosenheterna. Detta enzym gör två saker. Å ena sidan katalyserar det separationen av tre av de fyra glukosenheterna före förgreningspunkten och dess överföring till en fri, icke-reducerande ände av glykogen. Å andra sidan katalyserar det hydrolysen av grenpunkten alfa-1-6, vilket skapar fritt glukos.

På grund av förhållandet mellan kedjor och förgreningspunkter i glykogen producerar denna process bara tio procent fritt glukos. Emellertid bildas ännu större mängder fritt glukos i levern. Som redan nämnts har levern ett ytterligare enzym (glukos-6-fosfatas) som katalyserar isomeriseringen av molekylen glukos-1-fosfat till glukos-6-fosfat.

Glukos-6-fosfat kan enkelt omvandlas till fritt glukos. På detta sätt säkerställer levern att blodsockernivån förblir konstant när det inte finns mat. Om blodsockernivån sjunker på grund av fysisk stress eller avhållsamhet från mat ökar hormonerna glukagon och adrenalin. Båda hormonerna stimulerar glykogenolys och säkerställer därmed en balanserad blodsockernivå.

Glukagon är antagonisten mot hormonet insulin, som höjs när blodsockernivån är hög. Insulin hämmar glykogenolys.

Sjukdomar och sjukdomar

Om glykogenolys blir allvarligare kan det vara ett symptom på en patologisk process. Hormonet glukagon stimulerar glykogenolys direkt genom att aktivera en G-proteinkopplad receptor (GPCR). Som ett resultat av reaktionskaskaden som börjar aktiveras ett glykogenfosforylas (PYG) katalytiskt. Glykogenfosforylaset katalyserar i sin tur bildningen av glukos-1-fosfat från klyvningen av glukosenheter från glykogen.

Med en ökad koncentration av hormonet glukagon finns det en ökad nedbrytning av glukogen. Sammanfattningen är att större mängder glukos skapas, vilket leder till ökade blodsockernivåer. Starka ökade koncentrationer av glukagon förekommer i den så kallade glukagonomen. Glukagonoma är en neuroendokrin tumör i bukspottkörteln som kontinuerligt producerar enorma mängder glukagon. Glukagonplasmanivån kan höjas upp till 1000 gånger normen.

Symtomen på sjukdomen är diabetes mellitus på grund av den ökade glykogenolysen, extremt förstörande eksem i ansiktet, händer och fötter och anemi. Tumören är vanligtvis ondartad. Behandlingen består av kirurgiskt avlägsnande. Om det finns metastaser eller inoperabilitet utförs kemoterapi.

Med den ökade bildningen av adrenalin bryts också mer glukogen ned. Adrenalin produceras i höga koncentrationer i ett feokromocytom, bland annat utan att hormonnivån kan regleras. Ett feokromocytom är hormonella aktiva tumörer i binjuremedulla, orsakerna till dessa tumörer kan vanligtvis inte fastställas. I de flesta fall är det dock godartade tumörer, som dock också kan bli maligna.

Förutom högt blodtryck och hjärtarytmier, ökar blodsockernivån kraftigt på grund av den ökade glykogenolysen. Icke specifika symtom är huvudvärk, svettningar, blekhet, rastlöshet, trötthet och leukocytos. Terapi består huvudsakligen av kirurgiskt avlägsnande av tumören.