Glikogén – definíció, szerepe a glükóz tárolásában és a májban

Glikogén: mi ez, hogyan tárolja és mobilizálja a glükózt, mi a máj szerepe — világos, tudományos magyarázat a glükózciklusról és energiatárolásról.

A glikogén (közismert nevén állati keményítő, bár ez az elnevezés pontatlan) egy poliszacharid, amely a glükóz fő tárolási formája az állati sejtekben. A glikogén molekula nagyon elágazó szerkezetű poliszacharid: lineáris részeket α(1→4)-kötések tartják össze, míg az elágazásokért α(1→6)-kötések felelősek, amelyek minden kb. 8–12 glükózegységnél fordulnak elő. A glikogén-szemcsék (granulumok) belsejében a tárolt glükóz gyorsan mobilizálható energiaforrássá válik, és a glikogénhez egy speciális primer, a glikogénin kapcsolódik, amelyre a láncok felépülnek.

A glikogén számos sejttípusban a citoszolban található granulumok formájában, és fontos szerepet játszik a glükózciklusban. A glikogén olyan energiatartalékot képez, amely gyorsan mobilizálható a hirtelen glükózszükséglet kielégítésére, de kevésbé kompakt, mint a trigliceridek energiatartaléka. Csak a májban tárolt glikogén tehető hozzáférhetővé más szervek számára.

Felépítés és tulajdonságok

A glikogén szerkezete alapján nagy, elágazó molekula. A lineáris láncokat α(1→4)-glykosidos kötések kötik össze, az elágazási pontok pedig α(1→6)-kötéssel jönnek létre. Az elágazottság növeli a molekula oldhatóságát és a lebontás/szintézis sebességét, mivel több végpont érhető el enzimek számára. Egy tipikus glikogén-molekula több ezres nagyságrendű glükózegységet tartalmazhat.

Szintézis (glikogenogenezis) és bontás (glikogenolízis)

A glikogén szintézisét a glikogén-szintáz végzi, amely UDP-glükóz donort használ. A szintézis megkezdéséhez glikogéninre van szükség, amelyre az első glükózegységek rögzülnek. Az elágazásokat a branching-enzim (glikozil 4→6 transzferáz) hozza létre.

A bontás főként a glikogén-foszforiláz (glikogén-foszforiláz) és a debranching-enzim segítségével történik: a foszforiláz rövidíti a láncokat, míg a debranching-enzim az α(1→6) kötéseket hasítja, így szabad glükóz-1-foszfát keletkezik (májban a glükóz-6-foszfátot a glükóz-6-foszfatáz glükózzá alakítja és ki tud lépni a vérbe).

Hormoniális és jelátviteli szabályozás

A glikogén szintézisét és bontását szigorúan szabályozzák a szervezet energiaigényének megfelelően:

• Insulin: serkenti a glikogén-szintáz aktivációját (foszforilációs állapot csökken), támogatva a glikogén képződését étkezés után.
• Glukagon és adrenalin: böjt, stressz vagy intenzív fizikai terhelés során emelkednek, aktiválják a cAMP/PKA útvonalat, ami serkenti a glikogén-foszforiláz aktiválását és fokozza a glikogén lebontását.
• Más szabályozók: kalciumionok, foszforiláz-kináz, protein-foszfatázok (pl. PP1) közvetítik a finomhangolást.

Máj és izom: különbségek és szerepek

A glikogén funkciója szövetenként eltér:

• Máj: a máj glikogénkészlete fontos a vércukorszint fenntartásában. Éhgyomri állapotban a máj lebontja a glikogént és glükózt bocsát a vérbe, ezzel pótolva a perifériás szervek (különösen az agy) igényét. Egy átlagos felnőtt májában körülbelül 50–100 g glikogén tárolódik, az egyéni különbségek (testtömeg, tápláltság, fizikai aktivitás) nagy hatással vannak erre az értékre.
• Vázizom: a vázizmok glikogénje elsősorban a saját energiaellátásukat szolgálja, különösen rövid, intenzív intenzitású tevékenységek során. Az izomglikogén nem tud közvetlenül glükózként a vérbe jutni. A szervezetben összesen a vázizmokban lehet a legtöbb glikogén (átlagosan 200–500 g, nagy izomtömeg esetén ennél több), de ez a tárolt glükóz csak az izomsejtek számára hozzáférhető.

Élettani szerepek

• Gyorsan hozzáférhető energiaforrást biztosít hirtelen glükózigény esetén (pl. intenzív izommunka, rövid és robbanékony erőkifejtés).
• Rövid távú glükózraktár: étkezés utáni glükóz felesleg tárolására szolgál, és a vércukorszint stabilizálásában vesz részt.
• Segít a glükóz homeosztázisának fenntartásában éhezés korai szakaszában (első néhány óra).

Klinikai jelentőség

A glikogén-anyagcsere zavarai különböző betegségekhez vezethetnek:

• Glikogéntárolási betegségek (GSD): örökletes enzimdefektusok, amelyek különböző tüneteket okoznak. Például a Von Gierke-kór (GSD I) a glükóz-6-foszfatáz hiánya miatt súlyos hipoglikémiát és májmegnagyobbodást eredményez, míg a McArdle-kór (GSD V) izomfoszforiláz-hiány miatt izomfáradékonyságot, görcsöket és myoglobinuriát okozhat.
• Diabétesz és hypoglykaemia: a glikogénkészletek és azok mobilizációja befolyásolják, hogyan reagál a szervezet az inzulinra és a hipoglikémiára. Például inzulinkezelés során a túlzott glikogénképződés és glükóz felvétele hipoglikémiához vezethet.
• Teljesítmény és regeneráció: sportolók számára az izomglikogén feltöltése (carbo-loading) fontos a teljesítmény maximalizálásához és a regenerációhoz.

Gyakorlati megjegyzések

• A táplálkozás (szénhidrátbevitel), az inzulinérzékenység és a fizikai aktivitás jelentősen befolyásolja a glikogénkészletek nagyságát és mobilizálhatóságát.
• A máj- és izomglikogén mennyisége erősen változó egyénenként; összehasonlításkor mindig figyelembe kell venni a testösszetételt és az aktuális energiaállapotot.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a glikogén?

K: Hol található a glikogén?

K: Milyen szerepet játszik a glikogén a glükózciklusban?

K: Hogyan viszonyul a glikogén tömörsége a trigliceridek energiatartalékához?

K: A szervezetben tárolt összes glikogén hozzáférhetővé tehető más szervek számára?

K: Mi a funkciója a májban tárolt glikogénnek?

K: Miért fontos a glikogén az állati sejtek számára?

Keresés betűvel