Гликоген — запасной углевод организма¶

Гликоген — это полисахарид, который служит основной формой хранения углеводов в организмах животных и человека. По химической структуре он представляет собой разветвлённую цепь остатков глюкозы и относится к классу гомополисахаридов. Гликоген откладывается преимущественно в печени и мышцах, а при недостатке глюкозы в крови расщепляется с высвобождением энергии. По сути, это «энергетический резерв», который организм расходует между приёмами пищи и во время физической нагрузки.

¶Структура и свойства

Гликоген по строению напоминает крахмал, но имеет более плотное ветвление: в среднем каждые 8–12 остатков глюкозы отходят боковые цепи. Молекулярная масса макромолекул гликогена может достигать сотен миллионов дальтон, что делает его одним из самых крупных природных полимеров. Такая разветвлённая структура позволяет ферментам одновременно атаковать множество концов цепей и быстро высвобождать глюкозу.

В воде гликоген образует коллоидные растворы, а в чистом виде представляет собой белый аморфный порошок. Он не даёт сладкого вкуса — в отличие от глюкозы или сахарозы, — что объясняется его большой молекулой, не способной взаимодействовать с рецепторами вкуса.

¶Обмен гликогена в организме

¶Синтез (гликогенез)

Образование гликогена из глюкозы называется гликогенезом. Процесс запускается под действием инсулина — гормона, который вырабатывает поджелудочная железа при повышении уровня сахара в крови после еды. Ключевой фермент синтеза — гликогенсинтаза — присоединяет остатки глюкозы к растущей цепи. В печени гликогенез активизируется также фруктозой и галактозой.

¶Распад (гликогенолиз)

Расщепление гликогена на глюкозу происходит в ответ на сигналы, сообщающие о снижении энергетического запаса: падение уровня сахара в крови, физическая нагрузка, стресс. Основной фермент — гликогенфосфорилаза — отщепляет глюкозные остатки от концов цепей. В печени высвобождённая глюкоза поступает в кровь и поддерживает её уровень между приёмами пищи, а в мышцах используется локально для сокращения.

Регуляция гликогенолиза осуществляется гормонами: адреналином и глюкагоном усиливают распад, инсулин — тормозит. Глюкагон вырабатывается поджелудочной железой при понижении сахара в крови.

¶Где хранится гликоген

Печёночный гликоген распадается на глюкозу, которая поступает в кровь, поэтому его иногда называют «депо углеводов для всего организма». Мышечный гликоген не может превращаться в глюкозу для крови (в мышцах отсутствует фермент глюкозо-6-фосфатаза), он расходуется только самими мышцами.

¶Роль в энергетике

Гликоген — важнейший источник энергии при интенсивной физической работе. При высокой нагрузке мышцы расходуют запас гликогена за 1–2 часа непрерывной активности. Именно истощение гликогеновых депо связывают с ощущением «второго дыхания» и падением выносливости у спортсменов — так называемый «стен» на марафоне.

В состоянии покоя организм преимущественно окисляет жиры, но при возрастании интенсивности доля углеводов, включая гликоген, резко возрастает. Печёночный гликоген обеспечивает мозг и эритроциты, которые не могут использовать жирные кислоты как источник энергии.

¶Гликоген и питание

Источники гликогена в рационе — продукты, богатые углеводами: крупы, хлеб, картофель, фрукты, мёд. После углеводистой еды запасы гликогена в печени и мышцах восстанавливаются в течение нескольких часов. Спортсмены используют так называемую «углеводную загрузку» — специальный режим питания перед соревнованиями, направленный на максимальное насыщение мышечного гликогена.

Дефицит гликогена проявляется усталостью, головокружением, раздражительностью и падением работоспособности. Хронический недостаток углеводов в рационе приводит к тому, что организм начинает расщеплять белки для получения глюкозы.

¶Клиническое значение

Нарушения обмена гликогена лежат в основе группы заболеваний — гликогенозов (болезни накопления гликогена). Наиболее известна болезнь Помпе — тяжёлое наследственное заболевание, вызванное дефицитом фермента кислой альфа-глюкозидазы, при котором гликоген накапливается в мышцах и других тканях. Всего описано более десяти форм гликогенозов с разной тяжестью течения.

Избыточное отложение гликогена в печени наблюдается при алкоголизме, ожирении и некоторых эндокринных нарушениях. Уровень гликогена в печени оценивают с помощью биопсии, а также косвенно — по динамике сахара в крови при голодании.

¶Интересные факты

• Гликоген был открыт французским химиком Франсуа Мажанди в 1856 году.
• Общий запас гликогена в организме взрослого человека составляет около 400–500 граммов, что эквивалентно примерно 1600–2000 ккал.
• В печени гликоген занимает до 5–8 % массы органа в норме.
• У новорождённых детей относительное содержание гликогена в печени выше, чем у взрослых, что связано с необходимостью поддерживать уровень глюкозы между кормлениями.

Источники:

• Гаркави С. М. «Физиология человека»
• Ткаченко Б. И. «Нормальная физиология человека»
• Сперанский В. С. «Биохимия»
• Nelson Textbook of Pediatrics