glykogenolyse

De glykogenolyse serverer organismen for å tilveiebringe glukose-1-fosfat og glukose fra karbohydratlagring fra glykogen. Mye glykogen lagres spesielt i leveren og skjelettmuskulaturen. Blant annet påvirkes blodsukkernivået også av glykogenmetabolismen i leveren.

Hva er glykogenolyse?

Glykogen er til stede i alle celler og er derfor direkte tilgjengelig for energiforsyning. Den lagres imidlertid i leveren og i skjelettmuskulaturen for å garantere energiforsyningen i en viss overgangsperiode, selv når det ikke er mat.

Glykogenolyse er karakterisert ved nedbrytning av glykogen til glukose-1-fosfat og glukose. Dette produserer rundt 90 prosent glukose-1-fosfat og ti prosent glukose. Glykogen er lagringsformen for glukose, likt den som stivelse er i planter.

Det fremstår som et forgrenet molekyl, i hvis kjeder glukoseenhetene alfa-1-4 O-glykosidisk er knyttet til hverandre. På forgreningspunktet er det en alfa-1-4 O-glykosidbinding i tillegg til en alfa-1-6 O-glykosidbinding.

Glykogen er ikke helt nedbrutt. Det grunnleggende molekylet eksisterer alltid. Enten nye glukosemolekyler er glykosidisk bundet til dette eller splittes av. Effektiv energilagring er bare mulig i form av dette trelignende, forgrenede molekylet.

Glykogen er til stede i alle celler og er derfor direkte tilgjengelig for energiforsyning. Den lagres imidlertid i leveren og i skjelettmuskulaturen for å garantere energiforsyningen i en viss overgangsperiode, selv når det ikke er mat. Om nødvendig blir det hovedsakelig brutt ned i den intracellulære formen glukose-1-fosfat. For å regulere blodsukkernivået dannes det i økende grad fri glukose i leveren gjennom enzymatiske reaksjoner.

Funksjon & oppgave

Glykogenolyse gir organismen energi i form av fri glukose og fosforylert form av glukose. For dette formålet blir karbohydratlagring fra glykogen nedbrutt. Siden det er glykogen i alle celler i kroppen, foregår glykogenolyse overalt.

Glykogen lagres også i skjelettmusklene og i leveren. På denne måten kan de høye energibehovene til skjelettmuskulaturen tilfredsstilles raskt, selv når det ikke er mat. Leveren sørger også for at det er tilstrekkelig glukose til å regulere blodsukkernivået. Et ekstra enzym, glukose-6-fosfatase, er tilgjengelig i leveren for å omdanne glukose-1-fosfat til glukose-6-fosfat. Glukose-6-fosfat kan deretter tilsettes til glykolyse, dvs. dannelse av glukose.

De første trinnene i glykogenolyse er i utgangspunktet de samme i skjelettmusklene og leveren. De alfa-1-4 O-glykosidisk bundne glukosemolekylene i kjedene til det trelignende forgrenede molekylet glykogen blir delt av enzymet glykogen fosforylase. Glukosemolekylet som er delt er koblet til en fosfatrest. Resultatet er glukose-1-fosfat, som kan brukes umiddelbart til å generere energi eller for å transformere det til andre biomolekyler.

Denne spaltingsprosessen foregår bare opp til den fjerde glukoseenheten i kjeden før forgreningspunktet. Det såkalte debranching-enzymet (4-alfa-glucanotransferase) brukes til å dele opp de gjenværende glukoseenhetene. Dette enzymet gjør to ting. På den ene siden katalyserer det separasjonen av tre av de fire glukoseenhetene før forgreningspunktet og dets overføring til en fri, ikke-reduserende ende av glykogen. På den annen side katalyserer det hydrolysen av forgreningspunktet alfa-1-6, som skaper fri glukose.

På grunn av forholdet mellom kjeder og forgreningspunkter i glykogen, produserer denne prosessen bare ti prosent fri glukose. Imidlertid dannes enda større mengder fri glukose i leveren. Som allerede nevnt har leveren et ytterligere enzym (glukose-6-fosfatase) som katalyserer isomeriseringen av molekylet glukose-1-fosfat til glukose-6-fosfat.

Glukose-6-fosfat kan lett omdannes til fri glukose. På denne måten sikrer leveren at blodsukkernivået holder seg konstant når det ikke er mat. Hvis blodsukkernivået faller på grunn av fysisk stress eller avholdenhet i mat, økes hormonene glukagon og adrenalin. Begge hormonene stimulerer glykogenolyse og sikrer dermed et balansert blodsukkernivå.

Glukagon er antagonisten til hormonet insulin, som økes når blodsukkernivået er høyt. Insulin hemmer glykogenolyse.

Sykdommer og plager

Hvis glykogenolyse blir mer alvorlig, kan det være et symptom på en patologisk prosess. Hormonet glukagon stimulerer glykogenolyse direkte ved å aktivere en G-protein-koblet reseptor (GPCR). Som et resultat av reaksjonskaskaden som starter, aktiveres en glykogenfosforylase (PYG) katalytisk. Glykogenfosforylasen på sin side katalyserer dannelsen av glukose-1-fosfat fra spaltningen av glukoseenheter fra glykogen.

Med en økt konsentrasjon av hormonet glukagon er det økt nedbrytning av glukogen. Hovedpoenget er at det skapes større mengder glukose, noe som fører til økt blodsukkernivå. Sterkt økte konsentrasjoner av glukagon forekommer i det såkalte glukagonomet. Glukagonomaen er en nevroendokrin svulst i bukspyttkjertelen som kontinuerlig produserer enorme mengder glukagon. Glukagon-plasmanivået kan økes opp til 1000 ganger normen.

Symptomer på sykdommen er diabetes mellitus, på grunn av økt glykogenolyse, ekstremt ødeleggende eksem i ansiktet, hender og føtter og anemi. Svulsten er vanligvis ondartet. Behandlingen består av kirurgisk fjerning. Hvis det er metastaser eller inoperabilitet, utføres cellegift.

Med den økte dannelsen av adrenalin brytes også mer glukogen ned. Adrenalin produseres i høye konsentrasjoner i et feokromocytom, blant annet uten at hormonnivået kan reguleres. Feokromocytom er hormonelt aktive svulster i binyremedulla. Årsakene til disse svulstene kan vanligvis ikke bestemmes. I de fleste tilfeller er det imidlertid godartede svulster, som imidlertid også kan bli ondartede.

I tillegg til høyt blodtrykk og hjertearytmier, økes blodsukkernivået kraftig på grunn av økt glykogenolyse. Ikke-spesifikke symptomer er hodepine, svette, blekhet, rastløshet, tretthet og leukocytose. Terapi består hovedsakelig av kirurgisk fjerning av svulsten.