Il glicogenolisi È il processo di lisi o degradazione del glicogeno. È una via enzimatica di tipo catabolico (distruzione) che coinvolge la scomposizione del glicogeno e il rilascio di glucosio-6-fosfato.
Il glicogeno è una sostanza utilizzata come riserva di glucosio. Si trova nel citoplasma delle cellule ed è particolarmente abbondante nelle cellule del fegato e dei muscoli degli animali..
È una molecola che alcuni autori definiscono un "albero del glucosio", poiché ha una struttura ramificata. È un omopolimero composto da unità ripetitive di residui di glucosio, che sono legati tra loro tramite legami α-1,4 e α-1,6..
Quando il glucosio è necessario, può essere ottenuto da diverse fonti: dalla glicogenolisi, dal glucosio circolante nel sangue o dai meccanismi di produzione del glucosio attraverso sostanze non glicosidiche. Quest'ultimo meccanismo è chiamato gluconeogenesi e si verifica principalmente nel fegato e nei reni..
Indice articolo
- Il glucosio nel sangue proviene dal sistema digerente e dai processi di approvvigionamento quasi esclusivi del fegato.
- Quando la glicogenolisi si verifica nel muscolo, il glucosio rilasciato entra nei processi metabolici finalizzati alla produzione di ATP (energia cellulare).
- Nel fegato, il glucosio della glicogenolisi passa nel sangue, producendo contemporaneamente un aumento della glicemia (concentrazione di glucosio nel sangue).
La glicogenolisi è un processo che non può essere considerato come il contrario della sintesi del glicogeno o della glicogenesi, è una via diversa.
La degradazione del glicogeno inizia con l'azione di uno specifico enzima chiamato glicogeno fosforilasi, responsabile della “rottura” dei legami α-1,4 del glicogeno, rilasciando glucosio 1-fosfato. Il meccanismo di scissione è una fosforolisi.
Grazie a questo enzima, i residui glicosidici delle catene di glicogeno più esterne vengono scissi, fino a quando ci sono circa quattro residui di glucosio su ciascun lato di ciascun ramo..
Nel glicogeno, le molecole di glucosio sono legate da legami α-1,4, ma nei siti di ramificazione i legami sono del tipo α-1,6.
Quando quattro residui di glucosio rimangono vicino ai punti di diramazione, un enzima, α-1,4 → α-1,4 glucano transferasi, trasferisce un'unità trisaccaridica da un ramo all'altro, esponendo il punto di diramazione 1 → 6.
L'enzima debranching, in particolare l'amil 1 → 6 glucosidasi, idrolizza i legami α-1,6. In questo modo, per l'azione sequenziale di questi tre enzimi (fosforilasi, glucano transferasi ed enzima debranching), avviene la completa scissione del glicogeno..
Il glucosio 1-fosfato da glicogeno viene trasformato in glucosio 6-fosfato attraverso una reazione reversibile catalizzata dalla fosfoglucomutasi. In questa reazione, il fosfato di carbonio 1 "si sposta" al carbonio 6 per effetto di questo enzima ed è così che finisce la glicogenolisi..
Nel fegato c'è un enzima chiamato glucosio 6-fosfatasi che rimuove il fosfato dal carbonio 6 del glucosio e lo converte in glucosio "libero", che viene trasportato attraverso le pareti cellulari e passa nel sangue.
Il muscolo non può fornire glucosio al flusso sanguigno, poiché non ha questo enzima e il glucosio fosforilato è "intrappolato" all'interno delle cellule muscolari..
Il glucosio 6-fosfato nel muscolo entra nella glicolisi, un processo catabolico per la produzione di ATP (adenosina trifosfato), particolarmente importante durante la contrazione muscolare anaerobica.
Il metabolismo del glicogeno viene regolato bilanciando l'attività di due enzimi; uno che viene utilizzato per la sintesi, che è glicogeno-sintetasi e un altro che viene utilizzato per la scissione, che è glicogeno-fosforilasi.
L'equilibrio nell'attività di questi enzimi stimolerà la sintesi o la degradazione del glicogeno. I meccanismi regolatori avvengono attraverso substrati e attraverso un complesso sistema ormonale che coinvolge, nel fegato, almeno quattro ormoni:
- l'adrenalina
- noradrenalina
- glucagone e
- insulina
Gli ormoni possono agire attraverso un secondo messaggero, che può essere cAMP o ioni di calcio..
CAMP attiva la glicogeno fosforilasi e, allo stesso tempo, inattiva la glicogeno sintetasi. Per questo motivo aumenta il catabolismo e diminuisce o inibisce la sintesi del glicogeno (anabolismo)..
L'epinefrina e la norepinefrina, che agiscono attraverso i recettori β-adrenergici, e il glucagone, che agiscono attraverso recettori specifici, aumentano i livelli di cAMP nelle cellule del fegato. Questo aumento di cAMP attiva la glicogeno fosforilasi e inizia il catabolismo del glicogeno..
L'epinefrina e la norepinefrina stimolano anche la glicogenolisi mediante un meccanismo indipendente dal cAMP e attraverso i recettori α1-adrenergici. Questo meccanismo stimola la mobilizzazione del calcio dai mitocondri..
L'insulina aumenta l'attività di un enzima chiamato fosfodiesterasi, responsabile della distruzione dell'AMPc. Come conseguenza dell'effetto dell'insulina nel fegato, i livelli di cAMP diminuiscono, riducendo così l'attività della fosforilasi e aumentando l'attività della sintetasi..
L'equilibrio di questa attività ormonale è ciò che determina la "direzione" del metabolismo del glicogeno..
La glicogenolisi nel muscolo aumenta immediatamente dopo l'inizio della contrazione muscolare. Il calcio è l'intermedio che sincronizza l'attivazione della fosforilasi con la contrazione.
Il calcio attiva una fosforilasi chinasi che, a sua volta, attiva la glicogeno-fosforilasi muscolare o la miofosforilasi, questo enzima è diverso da quello che si trova nel fegato, ma ha la stessa funzione.
L'insulina aumenta i livelli di glucosio 6-fosfato all'interno delle cellule muscolari favorendo l'ingresso di glucosio dal flusso sanguigno. Aumentando il glucosio 6-fosfato si stimola la defosforilazione della glicogeno-sintetasi e la sua conseguente attivazione.
Il risultato netto è un aumento della glicogenesi muscolare e una diminuzione o inibizione della glicogenolisi..
L'insufficienza ereditaria di alcuni enzimi specifici necessari per il metabolismo epatico e muscolare del glicogeno è una delle cause delle malattie da accumulo di glicogeno.
Queste malattie sono chiamate collettivamente glicogenosi. A seconda del fallimento enzimatico presente, sono elencati dai tipi da I a VIII e vengono aggiunti man mano che vengono scoperti.
Alcune glicogenosi sono fatali molto presto nella vita, ecco alcuni esempi.
I fallimenti enzimatici presenti nella glicogenosi generano un aumento o un accumulo eccessivo di glicogeno, principalmente nel fegato, nei muscoli e / o nei reni. Tuttavia, ci sono glicogenosi che causano questo effetto su eritrociti o lisosomi.
La glicogenosi di tipo I è chiamata malattia di Von Gierke ed è associata a una carenza di glucosio 6-fosfatasi, che aumenta il carico di glicogeno negli epatociti e nelle cellule tubulari renali. Il paziente ha ipoglicemia, chetosi, lattacidemia e iperlipidemia.
Nella glicogenosi di tipo V o nella malattia di McArdle, c'è una carenza di glicogeno fosforilasi muscolare, che si traduce in un fallimento della glicogenolisi muscolare. Di conseguenza c'è una scarsa tolleranza all'esercizio, bassi livelli di lattato nel sangue dopo l'esercizio e livelli molto alti di glicogeno all'interno delle cellule muscolari..
Nella glicogenosi di tipo VI o nella malattia di Hers, il deficit è dell'enzima epatico glicogeno fosforilasi. In questi casi si verifica un aumento del glicogeno epatico con tendenza all'ipoglicemia.
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