Гликоген и его роль в мышцах¶
Гликоген — это полисахарид, являющийся основной формой хранения глюкозы в животных организмах и человеке. В мышечной ткани гликоген выполняет функцию оперативного энергетического резерва, который используется для обеспечения сокращения мышц при физической нагрузке. В отличие от печёночного гликогена, который поддерживает уровень сахара в крови, мышечный гликоген расходуется локально и служит топливом исключительно для самих мышечных волокон.
¶Химическое строение и синтез
Молекула гликогена представляет собой разветвлённую цепь остатков α-D-глюкозы. Остатки соединяются α-1,4-гликозидными связями в линейные участки, а в точках ветвления — α-1,6-гликозидными связями. Такая структура обеспечивает компактность молекулы и наличие множества концевых остатков, что ускоряет ферментативный отщепление глюкозы.
Синтез гликогена (гликогенез) происходит в цитоплазме мышечных клеток. Фермент гликогенсинтаза катализирует удлинение цепей, а ветвящий фермент создаёт разветвления. Процесс регулируется гормонами: инсулин активирует гликогенсинтазу, тогда как адреналин и глюкагон (в мышцах — преимущественно адреналин) стимулируют распад гликогена.
¶Физиологическая роль в мышцах
¶Энергообеспечение сокращения
Мышечный гликоген является ключевым субстратом для анаэробного гликолиза. При интенсивной нагрузке, когда поступление кислорода ограничено, распад гликогена (гликогенолиз) позволяет быстро получать АТФ. Скорость высвобождения глюкозы из гликогена значительно выше, чем её утилизация из кровотока, что делает гликоген незаменимым при взрывных и силовых упражнениях.
¶Роль в выносливости
Запасы гликогена в мышцах ограничены (в среднем 300–400 г у взрослого человека, в зависимости от массы тела и тренированности). Истощение запасов коррелирует с наступлением утомления. Феномен «удара о стену» у марафонцев напрямую связан с полным исчерпанием мышечного гликогена. Аэробное окисление жиров не может компенсировать дефицит гликогена при высокоинтенсивной работе, поэтому выносливость напрямую зависит от исходных запасов.
¶Суперкомпенсация и тренировочный эффект
После интенсивной тренировки, истощающей запасы гликогена, мышечная ткань в период восстановления накапливает его в количестве, превышающем исходный уровень. Это явление называется суперкомпенсацией. Именно механизм суперкомпенсации лежит в основе углеводной загрузки у спортсменов: за неделю до соревнований атлеты снижают нагрузку и увеличивают потребление углеводов, что позволяет поднять запасы гликогена до 500–600 г и более.
¶Влияние тренировок на запасы гликогена
Регулярные силовые и интервальные тренировки увеличивают ёмкость гликогенового депо в мышцах. Это происходит за счёт роста активности гликогенсинтазы и увеличения объёма мышечных волокон. У тренированных спортсменов концентрация мышечного гликогена может быть на 50–100 % выше, чем у нетренированных людей, что обеспечивает более высокую работоспособность.
¶Гликоген и метаболические нарушения
Нарушение обмена гликогена в мышцах наблюдается при гликогенозах — наследственных ферментопатиях. Наиболее известна болезнь Мак-Ардля (гликогеноз V типа), при которой отсутствует мышечная фосфорилаза. У пациентов с этим заболеванием гликоген не расщепляется, что приводит к мышечным болям, слабости и быстрой утомляемости при нагрузке. Диагностика основана на биопсии мышц и ферментном анализе.
¶Практические рекомендации по питанию
Для восполнения мышечного гликогена после тренировки рекомендуется приём углеводов в течение 30–60 минут после нагрузки. Скорость ресинтеза составляет примерно 5 % в час в первые два часа, затем снижается. Полное восстановление запасов занимает от 24 до 48 часов при условии достаточного потребления углеводов (6–10 г на кг массы тела в сутки для спортсменов).
¶Источники
- Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. «Биологическая химия». — М.: Медицина, 2007.
- Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. «Биология» в 3 томах. — М.: Мир, 1993.
- Северин Е. С. «Биохимия». — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015.
- Мюррей Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. «Биохимия человека». — М.: Мир, 2004.