Metabolismo del glicogeno e sua regolazione

Il metabolismo del glicogeno

Il glicogeno è il polisaccaride di riserva del mondo animale, ha una componente α-1,4-glicosidica lineare costituita da catene lineari di glucosio con legami e una α-1,6-glicosidica componente ramificata con legami. I filamenti di glicogeno presenteranno perciò un'estremità 4’ libera non riducente, e un'estremità 1’ riducente che però viene coinvolta nella ramificazione: all’aumentare delle ramificazioni diminuiscono le estremità riducenti.

Il glucosio viene quindi immagazzinato sotto forma di glicogeno, e questo è dovuto alle proprietà colligative, in particolare alla pressione osmotica; infatti, se si accumulasse in forma monomerica si avrebbe una pressione osmotica endocellulare troppo elevata, mentre se si accumula sotto forma di polisaccaride, il potere osmotico è molto più basso.

Accumulo del glicogeno nei tessuti

• Nel muscolo, rappresenta l’1% del peso, anche se complessivamente, considerando la quantità di massa, la quantità di glucosio è maggiormente conservata nel muscolo stesso. Nel muscolo il glicogeno è utile al muscolo stesso in cui viene utilizzato come riserva energetica per la contrazione muscolare.
• Nel fegato, in cui rappresenta il 5-8% del peso e non serve al fegato stesso ma gli permette di svolgere la funzione di glucostato, cioè mantenere la normo-glicemia. Il fegato è infatti un organo omeostatico che va a regolare la glicemia attraverso questo deposito di glicogeno, che può essere accumulato in caso di eccesso di glucosio, in condizioni post-prandiali, e degradato in caso di difetto, durante il digiuno, anche notturno: il fegato ha funzione di tampone.

Comportamento del glicogeno durante il digiuno

Nel caso di digiuno prolungato:

• Fino a 2-4 ore dall’ultimo pasto, il glucosio usato per sostenere gli organi deriva dalle fonti esogene (il sistema nervoso consuma i 2/3 del fabbisogno giornaliero).
• Dopo 4 ore si esaurisce il glucosio ottenuto da nutrizione e, per mantenere la glicemia, si usano fonti endogene attraverso la glicogenolisi, con cui il fegato va a degradare i depositi di glicogeno per accumulare glucosio; dopo un certo numero di ore si vede che la glicemia è più o meno costante, questo perché il glicogeno viene costantemente degradato e sintetizzato con velocità uguali, e questo avviene perché il consumo da parte del sistema nervoso centrale è sempre lo stesso.
• Dopo 6-7 ore la velocità della glicogenolisi è massima però allo stesso tempo la quantità di glicogeno epatico diminuisce velocemente perché viene degradato e così, col passare del tempo, anche la glicogenolisi diminuisce, e questo perché le riserve di glicogeno dopo un digiuno di 24 ore si azzerano. Il glicogeno è infatti idrofilo e perciò trattiene una grande quantità di acqua che non sta dentro la cellula e perciò la quantità massima di glicogeno non è molta (per questo i trigliceridi, essendo idrofobi, non trattengono acqua e sono la principale fonte di energia).
• Dopo 6-8 ore inizia così il processo di gluconeogenesi per mantenere i livelli di glicemia costanti.

La glicogenolisi

La glicogenolisi consiste nella degradazione del glicogeno in condizioni di carenza di glucosio.

Glicogeno-fosforilasi, l'enzima responsabile della glicogenolisi, è un enzima PLP dipendente, cioè ha come coenzima il piridossalfosfato. Questo enzima attua una reazione di fosforolisi: utilizza una molecola di fosfato inorganico per rompere il legame 1,4-glicosidico delle catene lineari di glicogeno dall’estremità 4’OH terminale, estremità non riducente, staccando un monomero di glucosio-1-fosfato.