Glykogen

Rozbalit box

Obsah boxu

Glykogen je hlavní zásobní polysacharid u živočichů a hub, který slouží jako primární forma ukládání glukózy pro pozdější spotřebu. Je to vysoce rozvětvený polymer glukózových jednotek spojených α-1,4-glykosidickými vazbami s α-1,6-glykosidickými větvemi přibližně každých 8–12 glukózových zbytků. Tato komplexní struktura umožňuje rychlou mobilizaci glukózy, když je potřeba energie. Největší zásoby glykogenu se nacházejí v játrech a svalech, avšak v menším množství je přítomen i v jiných tkáních, jako je mozek a ledviny.

🔬 Chemická struktura

Glykogen je homopolysacharid složený výhradně z molekul glukózy. Tyto glukózové jednotky jsou vzájemně propojeny glykosidickými vazbami. Hlavní řetězec je tvořen α-1,4-glykosidickými vazbami, které spojují molekuly glukózy lineárně. Klíčovou vlastností glykogenu je jeho rozvětvená struktura, kde jsou větve připojeny k hlavnímu řetězci prostřednictvím α-1,6-glykosidických vazeb. Tyto větve se objevují přibližně každých 8 až 12 glukózových jednotek, což vytváří kompaktní a vysoce rozvětvenou molekulu. Tato rozvětvená architektura je pro glykogen zásadní, protože poskytuje mnoho neredukujících konců, které mohou být současně enzymaticky štěpeny, což umožňuje velmi rychlé uvolnění glukózy při zvýšené energetické poptávce.

📍 Výskyt a distribuce

Glykogen je uložen především ve dvou hlavních typech tkání v lidském těle a u ostatních živočichů:

• Jaterní glykogen: Játra obsahují největší koncentraci glykogenu, tvořící až 5–6 % hmotnosti orgánu u dobře živeného dospělého člověka. Celkové množství jaterního glykogenu se pohybuje kolem 70–100 gramů. Hlavní funkcí jaterního glykogenu je udržování stabilní hladiny glukózy v krvi (glykémie). Játra uvolňují glukózu do krevního oběhu pro potřeby jiných tkání, zejména mozku a červených krvinek, které jsou závislé na glukóze jako palivu.
• Svalový glykogen: Svaly obsahují menší koncentraci glykogenu (asi 1–2 % hmotnosti svalu), ale vzhledem k celkové hmotnosti svalové tkáně v těle je celkové množství svalového glykogenu podstatně větší, přibližně 300–500 gramů u dospělého člověka. Na rozdíl od jaterního glykogenu slouží svalový glykogen jako přímý zdroj energie pro samotné svalové buňky během fyzické aktivity. Glukóza uvolněná ze svalového glykogenu nemůže být přímo uvolněna do krve, protože svalové buňky postrádají enzym glukóza-6-fosfatázu, který je nezbytný pro defosforylaci glukóza-6-fosfátu na volnou glukózu.

Menší množství glykogenu se nachází také v ledvinách, mozku, srdci, děloze a bílých krvinkách.

⚙️ Funkce a metabolismus

Glykogen hraje klíčovou roli v udržování energetické homeostázy organismu. Jeho metabolismus je složitě regulován, aby zajistil rovnováhu mezi ukládáním glukózy a jejím uvolňováním podle aktuálních potřeb.

Glykogeneze

Glykogeneze je anabolický proces syntézy glykogenu z glukózy. Tento proces je aktivní, když je v těle nadbytek glukózy, například po jídle bohatém na sacharidy. Glukóza je nejprve fosforylována na glukóza-6-fosfát enzymem hexokinázou (ve svalech) nebo glukokinázou (v játrech). Následně je glukóza-6-fosfát izomerizován na glukóza-1-fosfát a poté aktivován na UDP-glukózu. UDP-glukóza je pak přidávána k rostoucímu řetězci glykogenu enzymem glykogen syntáza. Tvorbu rozvětvení zajišťuje větvící enzym glykogenu.

Glykogenolýza

Glykogenolýza je katabolický proces rozkladu glykogenu na glukózu-1-fosfát a následně na glukózu (v játrech). Tento proces je aktivován, když je potřeba rychle uvolnit glukózu, například během hladovění nebo intenzivní fyzické aktivity. Klíčovým enzymem je glykogen fosforyláza, která štěpí α-1,4-glykosidické vazby a uvolňuje glukóza-1-fosfát. Větvící enzym odstraňuje α-1,6-glykosidické větve. V játrech je glukóza-1-fosfát přeměněn na glukóza-6-fosfát a poté enzymem glukóza-6-fosfatázou na volnou glukózu, která je uvolněna do krve.

Regulace

Metabolismus glykogenu je přísně regulován hormony a enzymy.

• Inzulín: Tento hormon, vylučovaný slinivkou břišní v reakci na vysokou hladinu glukózy v krvi, stimuluje glykogenezi (ukládání glukózy do glykogenu) a inhibuje glykogenolýzu.
• Glukagon: Vylučovaný slinivkou břišní v reakci na nízkou hladinu glukózy v krvi, glukagon stimuluje glykogenolýzu (uvolňování glukózy z glykogenu) v játrech a inhibuje glykogenezi.
• Adrenalin (epinefrin): Tento hormon, uvolňovaný z nadledvinek během stresu nebo fyzické námahy, stimuluje glykogenolýzu ve svalech i v játrech, čímž zajišťuje rychlý přísun glukózy pro boj nebo útěk.

⚕️ Klinický význam a onemocnění

Poruchy metabolismu glykogenu mohou vést k řadě dědičných onemocnění známých jako glykogenózy (glykogenové střádavé choroby). Tato onemocnění jsou způsobena nedostatkem nebo defektem některého z enzymů podílejících se na syntéze nebo degradaci glykogenu. V závislosti na postiženém enzymu a tkáni se projevují různými symptomy, které mohou zahrnovat:

• Hypoglykémie: Nízká hladina glukózy v krvi, zejména u glykogenóz postihujících játra (např. von Gierkeho choroba, typ I).
• Svalová slabost a křeče: Typické pro glykogenózy postihující svaly (např. McArdleho choroba, typ V).
• Kardiomyopatie: Postižení srdečního svalu, jako u Pompeho choroby (typ II).
• Hepatomegalie: Zvětšení jater v důsledku nadměrného ukládání glykogenu.
• Růstová retardace a opožděný vývoj.

Diagnostika glykogenóz obvykle zahrnuje biochemické testy, genetické testování a biopsii postižené tkáně. Léčba je zaměřena na zmírnění symptomů a může zahrnovat dietní opatření, enzymatickou substituční terapii nebo genovou terapii v raných fázích výzkumu.

🏃 Glykogen a sport

Glykogen je klíčovým zdrojem energie pro sportovce, zejména při vytrvalostních a intenzivních aktivitách.

• Svalový glykogen poskytuje okamžitou energii pro svalové kontrakce. Jeho vyčerpání vede k únavě a snížení výkonu, což je jev známý jako "náraz do zdi" (hitting the wall) u maratonců.
• Jaterní glykogen udržuje hladinu glukózy v krvi během cvičení, čímž zabraňuje hypoglykémii a zajišťuje přísun paliva pro mozek.

Strategie pro maximalizaci zásob glykogenu před závodem (tzv. sacharidová superkompenzace nebo "carbo-loading") a jeho doplňování během a po výkonu jsou běžné v sportovní výživě. Po cvičení je důležité co nejdříve doplnit glykogenové zásoby konzumací sacharidů, aby se urychlila regenerace.

💡 Pro laiky

Představte si glykogen jako "baterii na cukr" nebo "zásobárnu energie" ve vašem těle. Když sníte něco sladkého nebo jídlo bohaté na sacharidy, vaše tělo dostane hodně glukózy (což je jednoduchý cukr a hlavní zdroj energie). Místo toho, aby všechnu glukózu spálilo hned, uloží si ji do zásob ve formě glykogenu.

Největší "baterie" jsou ve vašich játrech a svalech.

• Jaterní baterie (glykogen v játrech) je jako hlavní elektrárna, která dodává energii do celé "sítě" – tedy do krve. Když máte hlad nebo spíte, játra uvolňují glukózu do krve, aby měl váš mozek a další orgány stále dostatek paliva.
• Svalové baterie (glykogen ve svalech) jsou jako malé, přenosné baterky přímo ve vašich svalech. Když běháte, skáčete nebo zvedáte něco těžkého, svaly si berou energii přímo z těchto baterek. Tyto "baterky" slouží jen svalům a nemohou poslat energii do jiných částí těla.

Když se glykogenové baterie vybijí, cítíte se unavení a nemáte sílu. Proto je důležité po cvičení nebo před náročným výkonem "nabít" tyto baterie jídlem bohatým na sacharidy.