Glikogenolīze kalpo organismam glikoze-1-fosfāts un glikoze no ogļhidrātu uzglabāšanas veido glikogēnu. Glikogēns tiek uzglabāts lielos daudzumos, īpaši aknas un skeleta muskuļi. Cita starpā, asinis glikoze līmeni ietekmē arī glikogēna vielmaiņa aknas.
Kas ir glikogenolīze?
Glikogēns atrodas visās šūnās un tādējādi ir tieši pieejams enerģijas piegādei. Tomēr tas tiek glabāts aknas un skeleta muskuļus, lai nodrošinātu enerģijas piegādi uz noteiktu pārejas periodu, pat ja nav pārtikas. Glikogenolīzi raksturo glikogēna sadalīšanās glikoze-1-fosfāts un glikoze. Aptuveni 90 procenti glikozes-1-fosfāts un tiek ražoti desmit procenti glikozes. Glikogēns ir glikozes uzglabāšanas forma, līdzīga tai, kāda ir cietē augos. Tas parādās kā sazarota molekula, kuras ķēdēs alfa-1-4 glikozes vienības ir saistītas ar O-glikozidiski. Atzarošanas punktā papildus alfa-1-4 O-glikozīdo saitei ir arī alfa-1-6 O-glikozīdu saite. Glikogēns nav pilnībā noārdīts. Pamata molekula vienmēr pastāv. Jauna glikoze molekulas ir vai nu ar to saistīti glikozīdi, vai arī atdalās no tā. Tikai šīs kokveidīgās sazarotās molekulas veidā ir iespējama efektīva enerģijas uzkrāšana. Glikogēns atrodas visās šūnās un tādējādi ir tieši pieejams enerģijas piegādei. Tomēr tas tiek uzglabāts aknās un skeleta muskuļos, lai nodrošinātu enerģijas piegādi uz noteiktu pārejas periodu, pat ja nav pārtikas. Ja nepieciešams, tas galvenokārt tiek sadalīts intracelulārā formā glikozes-1-fosfāts. Lai regulētu asinis glikozes līmeni, fermentu reakcijas rezultātā aknās arvien vairāk tiek ražota brīva glikoze.
Funkcija un loma
Glikogenolīze organismam nodrošina enerģiju brīvās glikozes un fosforilētās glikozes formā. Šim nolūkam tiek sadalīta ogļhidrātu uzglabāšanas forma glikogēns. Tā kā glikogēns ir atrodams visās ķermeņa šūnās, glikogenolīze notiek visur. Glikogēns tiek uzglabāts arī skeleta muskuļos un aknās. Tādā veidā ātri var apmierināt skeleta muskuļu augstās enerģijas prasības pat tad, ja nav pārtikas. Aknas nodrošina arī pietiekamu glikozes daudzumu regulēšanai asinis glikozes līmenis. Šim nolūkam aknās ir papildu ferments glikozes-6-fosfatāze, lai glikoze-1-fosfātu pārvērstu glikozes-6-fosfātā. Pēc tam glikozes-6-fosfātu var ievadīt glikolīzē, glikozes veidošanā. Sākotnējie glikogenolīzes posmi skeleta muskuļos un aknās būtībā ir vienādi. Ar alfa-1-4 O-glikozīdiem saistīta glikoze molekulas kokam līdzīgas sazarotās molekulas ķēdēs glikogēnu sašķeļ glikogēna fosforilāzes ferments. Šajā procesā šķeltā glikozes molekula ir saistīta ar fosfāta atlikumu. Tiek izveidots glikozes-1-fosfāts, ko var nekavējoties izmantot enerģijas ražošanai vai pārveidošanai citās biomolekulās. Šis šķelšanās process notiek tikai līdz ķēdes ceturtajai glikozes vienībai pirms atzarojuma punkta. Lai sadalītu atlikušās glikozes vienības, tagad tiek izmantots tā sauktais atdalīšanas ferments (4-alfa-glikanotransferāze). Šis ferments veic divus uzdevumus. Pirmkārt, tas katalizē trīs no četrām glikozes vienībām atdalīšanu augšpus atzarošanas punkta un tās pārvietošanu uz glikogēna brīvo nesamazinošo galu. Otrkārt, tas katalizē alfa-1-6 sazarojuma vietas hidrolīzi, iegūstot brīvu glikozi. Sakarā ar ķēžu un sazaroto vietu attiecību glikogēnā, šajā procesā jebkad tiek ražoti tikai desmit procenti brīvās glikozes. Tomēr aknās veidojas vēl lielāks brīvās glikozes daudzums. Kā minēts iepriekš, aknām ir papildu ferments (glikozes-6-fosfatāze), kas katalizē glikozes-1-fosfāta molekulas izomerizāciju glikozes-6-fosfātā. Glikozes-6-fosfātu var viegli pārveidot par brīvo glikozi. Tādā veidā aknas nodrošina, ka pārtikas trūkuma laikā glikozes līmenis asinīs paliek nemainīgs. Kad fiziskā stāvokļa dēļ glikozes līmenis asinīs pazeminās uzsvars vai pārtikas trūkums, hormoni glikagons un epinefrīns tiek ražoti ar paaugstinātu ātrumu. Abi hormoni stimulēt glikogenolīzi un tādējādi nodrošināt līdzsvarotu glikozes līmeni asinīs. Glikagons ir hormona antagonists insulīna, kas arvien vairāk rodas, ja glikozes līmenis asinīs ir augsts. Insulīna nomāc glikogenolīzi.
Slimības un kaites
Palielinot glikogenolīzi, tas var būt patoloģiska procesa simptoms. Piemēram, hormons glikagons tieši stimulē glikogenolīzi, aktivizējot ar G proteīnu saistītu receptoru (GPCR). Reakcijas kaskādes sākuma rezultātā katalītiski tiek aktivizēta glikogēna fosforililāze (PYG). Glikogēna fosforililāze savukārt katalizē glikozes-1-fosfāta veidošanos no glikozes vienību šķelšanas no glikogēna. Tādējādi ar palielinātu koncentrācija no glikagona hormona notiek pastiprināta glikogēna sadalīšanās. Gala rezultāts ir tāds, ka tiek ražots lielāks glikozes daudzums, kā rezultātā palielinās glikozes līmenis asinīs. Ļoti paaugstināta glikagona koncentrācija notiek tā sauktajā glikagonomā. Glikagonoms ir aizkuņģa dziedzera neiroendokrīns audzējs, kas pastāvīgi ražo milzīgu daudzumu glikagona. Tādējādi glikagona līmeni plazmā var paaugstināt līdz pat 1000 reizēm virs normas. Slimības simptomi ir diabēts mellitus, pastiprinātas glikogenolīzes dēļ, stipri postošs ekzēma uz sejas, rokas un kājas, un anēmija. Audzējs parasti ir ļaundabīgs. Ārstēšana sastāv no tā ķirurģiskas noņemšanas. Gadījumā, ja metastāzes vai nedarbojamība, ķīmijterapija tiek veikta. Glikogēns tiek sadalīts arī paaugstinātā glikozes ražošanā adrenalīns. Adrenalīns tiek ražots lielā koncentrācijā a feohromocitoma, cita starpā, bez spējas regulēt hormonu līmeni. A feohromocitoma apzīmē virsnieru dziedzera hormonāli aktīvos audzējus. Šo audzēju cēloņus parasti nevar noteikt. Tomēr vairumā gadījumu tie ir labdabīgi audzēji, lai gan tie var arī deģenerēties ļaundabīgos audzējos. Papildus augsts asinsspiediens un sirds aritmijas, paaugstinātas glikogenolīzes dēļ glikozes līmenis asinīs ir ļoti paaugstināts. Nespecifiski simptomi ir galvassāpes, svīšana, bālums, kā arī nemiers, nogurums un leikocitoze. Terapija sastāv galvenokārt no audzēja ķirurģiskas noņemšanas.
