Inhibícia glykogenézy v pečeni

Glykogén je hlavnou zásobnou formou glukózy v tele, ktorý sa ukladá predovšetkým v pečeni a svaloch. Organizmus dokáže uskladniť až 400 - 500 gramov glykogénu. V pečeni slúži glykogén predovšetkým na udržanie glykémie, zatiaľ čo v svaloch je glykogén energetickou rezervou pre bunky svaloviny. Hmotnosť glykogénu v pečeni sa po jedle vyšplhá až na 5-10% hmotnosti pečene. Naopak, svalový glykogén tvorí asi 1-2% hmotnosti svalu.

Glykogén sa ukladá vo forme cytoplazmatických granúl (sval), alebo ich zhlukov (pečeň). V strede sa nachádza jadro tvorené proteínmi, z ktorého do priestoru vybiehajú reťazce glykogénu. Enzýmy, ktoré sa podieľajú na tvorbe a odbúraní glykogénu, sú viazané na povrchu týchto granúl.

Jeho odbúranie a syntéza nie sú opačné deje! Ide o rozdielne pochody využívajúce iné enzýmy.

Glykogén je zložený z množstva molekúl glukózy. Keby bola prítomná iba α-1,4-glykosidová väzba, vznikol by lineárny reťazec za sebou zaradených glukóz. α-1,6-glykosidová väzba vytvára vetvenie reťazca v pozícii 6.

Syntéza glykogénu pozostáva zo štyroch krokov a odohráva sa v cytoplazme bunky za spotreby energie:

1. V prvom rade sa voľná glukóza premieňa na glukóza-6-fosfát. Následne glukóza-6-fosfát podlieha izomerizácii, ktorú katalyzuje fosfoglukomutáza, a vzniká glukóza-1-fosfát. Stále však nemáme molekulu s dostatočnou energiou na syntézu glykogénu. Preto dochádza k tvorbe aktivovanej glukózy: glukóza-1-fosfát reaguje s UTP za vzniku UDP-glukózy. Pripojením UMP na glukózu-1-fosfát vzniká UDP-glukóza a difosfát (PPi). Na "pripravenie" jednej glukózy sa minú 2 ATP.
2. Glukóza sa nemôže naviazať len tak niekam, potrebuje sa prichytiť na správnu štruktúru. Ak je glykogén úplne vyčerpaný, glykóza sa viaže na špeciálny proteín - glykogenín. Ten katalyzuje naviazanie glukózy na určitú časť svojej molekuly a následné predĺženie reťazca o sedem molekúl glukózy (z UDP-glukózy). Medzi glykózami sa tvoria α-1,4-glykosidové väzby a vznikne glykogénový primer.
3. Predlžovanie reťazca (elongácia) spočíva v pripájaní glukózových jednotiek k 4-koncom glykogénu a tvorbe α-1,4-glykosidových väzieb.
4. Nové vetvy, ktoré týmto spôsobom vznikajú, pokračujú v lineárnom predlžovaní pripájaním ďalších glukózových jednotiek.

Štiepenia glykogénu sa zúčastňujú dva enzýmy.

Fosforolýza je štiepenie fosfátom. V prípade glykogénu dochádza k štiepeniu O-glykosidovej väzby, pri inosíne N-glykosidovej väzby. Enzým fosforyláza patrí medzi transferázy. Anorganický fosfát (energeticky chudobný) využíva ako reagent a rozštiepuje glykosidovú väzbu.

Odbúravanie prebieha v pečeni pri hladovaní a v svaloch pri fyzickej práci. Od neredukujúcich koncov sa postupne odštepujú glukóza-1-fosfáty vďaka glykogénfosforyláze (katalyzuje fosforolýzu, kofaktorom je pyridoxalfosfát). Zanikajú α-1,4-glykosidové väzby a lineárne reťazce sa skracujú až do dĺžky takzvaných limitných dextrínov. Väčšinou sa jedná o 4 glukózové jednotky pred α-1,6-glykosidovou väzbou (t.j.

Akonáhle sa dĺžka reťazca skráti tak, že hovoríme o limitnom dextríne, prichádza na rad odvetvovanie. Zabezpečené je odvetvovacím enzýmom. Ako prvá sa využíva transferázová aktivita. 6→4 transferáza presunie všetky glukózy na reťazci viazanom α-1,6-glykosidovou väzbou na koniec (neredukujúci) iného reťazca. Vtedy sa k slovu dostáva glukosidázová aktivita. Glukóza viazaná α-1,6-glykosidovou väzbou sa hydrolyticky odštepuje.

Glukóza-1-fosfát sa izomerizuje pomocou mutázy na glukóza-6-fosfát. Ten sa v svalovej bunke zapojí do glykolýzy, aby sme získali energiu. Glykogén v pečeni je dôležitý pre udržanie glykémie. To znamená, že po odbúraní glykogénu sa musí glukóza dostať do krvi. Vo forme glukóza-6-fosfátu je toto nemožné, nedokáže prestúpiť cez cytoplazmatickú membránu. Najprv sa musí zbaviť fosfátovej skupiny. Až voľná glukóza dokáže bunku opustiť. Preto je prítomný enzým glukóza-6-fosfatáza. Tento enzým sa nachádza iba v pečeni (a obličkách), nie svaloch!

Množstvo glukózy v krvi môže byť regulované len štiepením glykogénu v pečeni. Syntéza a odbúravanie glykogénu sú deje, ktoré nemôžu prebiehať súčasne, musia byť regulované. V pečeni prebieha syntéza po dostatočnom príjme sacharidov v potrave, štiepenie naopak pri hladovaní.

Rýchlosť syntézy určuje glykogénsyntáza, pri glykogenolýze enzým glykogénfosforyláza. Práve tieto dva enzýmy sú regulované a reakcie, ktoré katalyzujú, tak prebiehajú najpomalšie (a určujú teda rýchlosť celej dráhy).

Allosterické efektory sú látky, ktorých (ne)prítomnosť ovplyvní priebeh reakcií. Syntézu glykogénu stimuluje glukóza-6-fosfát, zatiaľ čo odbúravanie inhibuje.

Inzulín sa uvoľňuje po jedle a podporuje vychytávanie glukózy z krvi (znižuje glykémiu). Glukóza prestupuje do buniek a vstupuje do dejov produkujúcich energiu. Dostatok glukózy aj energie vedie k jej ukladaniu a vzniká glykogén.

Glukagón je antagonista inzulínu, takže má opačné účinky. Vylučuje sa vo vyššej miere pri hladovaní, keď máme málo glukózy, aj energie. Aby sme zabezpečili chod organizmu v tomto stave, je potrebné uvoľniť glukózu zo zásob.

Adrenalín je stresový hormón. Organizmus je v stave boj, alebo útek. Obidve možnosti vyžadujú množstvo energie. V svaloch prebieha štiepenie glykogénu, aby sme glukózu mohli využiť ako zdroj energie. V pečeni prebieha štiepenie, aby sme zvýšili glykémiu - svaly vychytávajú glukózu aj z krvi, glykogén je až zásobný zdroj.

S glykogénom sa spája viacero vrodených porúch jeho metabolizmu, vo všeobecnosti označovaných ako glykogenózy. Poznáme 17 typov, z čoho iba dve sa spájajú so syntézou glykogénu. Zvyšné vznikajú na základe poruchy/deficitu enzýmov zodpovedných za odbúranie. Niektoré poruchy môžu ovplyvniť všetky orgány, iné iba špecifické tkanivo.

Medzi najbežnejšie ochorenie z radu glykogenóz patrí typ Ia, ktorý je spôsobený deficitom glukóza-6-fosfatázy v pečeni, obličkách a tenkom čreve. Tento enzým premieňa hlavný produkt štiepenia glykogénu, glukóza-6-fosfát, na glukózu. Vznikajúci glukóza-6-fosfát pri tejto chorobe nemôže byť na glukózu premenený, čo vedie k akumulácii glykogénu v pečeni a tá sa zväčšuje - nastáva hepatomegália. Vo zvýšenej miere sa produkuje pyruvát a premieňa sa na laktát, čo vedie k laktacidóze. Stimulovaná je aj pentózová dráha, čím sa produkuje viac ribózy a nukleotidov. Už pri krátkom hladovaní nastáva hypoglykémia, a do krvi sa neuvoľňuje glukóza z buniek. Dôsledkom nízkej hladiny je znížené vylučovanie inzulínu. Liečba je zameraná najmä na udržanie stabilnej hladiny glukózy v krvi.

Glykogenóza typu II je pomerne vzácne ochorenie, ktoré vzniká, ak nie je prítomný enzým α-1,4-glukosidáza. Pri deficite sa v lyzozómoch všetkých tkanív glykogén hromadí. Najviac sú zasiahnuté svaly, vrátane srdca a dýchacích svalov.

Tabuľka: Rozdiely medzi pečeňovým a svalovým glykogénom

tags: #inhibicia #glykogenezy #v #peceni

Populárne príspevky:

• Návod na denné svietenie Volvo V60
• Biela ryba
• Gastronomické potešenia Bratislava
• Pribratie na váhe u dobermana
• Zdravotné benefity chia semienok