Glükogenolüüs teenib organismi glükoos-1-fosfaat ja süsivesikute säilitamisest pärinev glükoos moodustavad glükogeeni. Glükogeeni ladustatakse suurtes kogustes, eriti maks ja skeletilihased. Muuhulgas, veri glükoos taset mõjutab ka glükogeeni ainevahetus maks.
Mis on glükogenolüüs?
Glükogeeni on kõigis rakkudes ja see on seega otseselt energiavarustuseks saadaval. Kuid see on salvestatud maks ja skeletilihased, et tagada energiavarustus teatud üleminekuperioodiks isegi toidu puudumisel. Glükogenolüüsi iseloomustab glükogeeni lagunemine glükoos-1-fosfaat ja glükoos. Umbes 90 protsenti glükoos-1-fosfaat ja toodetakse kümme protsenti glükoosi. Glükogeen on glükoosi säilitav vorm, mis on sarnane tärklisega taimedes. See ilmub hargnenud molekulina, mille ahelates on glükoosiühikud alfa-1-4 O-glükosiidselt seotud. Hargnemispunktis on lisaks alfa-1-4 O-glükosiidsidemele ka alfa-1-6 O-glükosiidside. Glükogeen ei ole täielikult lagunenud. Põhimolekul on alati olemas. Uus glükoos molekulid on sellega kas glükosiidiliselt seotud või sellest eraldunud. Ainult selle puulaadse hargnenud molekuli kujul on võimalik energiat tõhusalt salvestada. Glükogeeni on kõigis rakkudes ja see on seega otseselt energiavarustuseks saadaval. Kuid seda säilitatakse maksas ja skeletilihastes, et kindlustada energiavarustus teatud üleminekuperioodil isegi toidu puudumisel. Vajadusel jaotatakse see peamiselt rakusisese vormi glükoos-1-fosfaadiks. Reguleerimiseks veri glükoositaseme korral toodetakse maksas maksa üha enam ensümaatiliste reaktsioonide abil.
Funktsioon ja roll
Glükogenolüüs annab kehale energiat vaba glükoosi ja fosforüülitud glükoosi kujul. Sel eesmärgil lagundatakse süsivesikute säilitamisvorm glükogeen. Kuna glükogeeni leidub kõigis keharakkudes, toimub glükogenolüüs igal pool. Glükogeen salvestub ka skeletilihastesse ja maksa. Nii saab skeletilihaste suured energiavajadused kiiresti rahuldatud isegi toidu puudumisel. Maks annab reguleerimiseks ka piisava koguse glükoosi veri glükoositase. Sel eesmärgil on maksas täiendav ensüüm glükoos-6-fosfataas, et muuta glükoos-1-fosfaat glükoos-6-fosfaadiks. Seejärel võib glükoos-6-fosfaati viia glükolüüsi, glükoosi moodustumiseni. Glükogenolüüsi esialgsed etapid on skeletilihastes ja maksas põhimõtteliselt samad. Alfa-1-4 O-glükosiidiga seotud glükoos molekulid puulaadse hargnenud molekuli ahelates lõhustatakse glükogeen ensüümi glükogeenfosforülaasi abil. Selles protsessis on lõhustatud glükoosimolekul seotud fosfaadijäägiga. Moodustub glükoos-1-fosfaat, mida saab kohe kasutada energia tootmiseks või muundamiseks muudeks biomolekulideks. See lõhustamisprotsess toimub ainult kuni ahela neljanda glükoosiühikuni enne hargnemispunkti. Ülejäänud glükoosiühikute lagundamiseks kasutatakse nüüd niinimetatud ensüümi (4-alfa-glükanotransferaas). See ensüüm täidab kahte ülesannet. Esiteks katalüüsib see hargnemiskohast neljast glükoosiühikust kolme eraldamist ja selle ülekandmist glükogeeni vabasse mitt redutseerivasse otsa. Teiseks katalüüsib see alfa-1-6 hargnemiskoha hüdrolüüsi, tekitades vaba glükoosi. Kuna glükogeenis on ahelate ja hargnemiskohtade suhe, toodetakse selles protsessis kunagi ainult kümme protsenti vaba glükoosist. Kuid maksas moodustub veelgi suurem kogus vaba glükoosi. Nagu varem mainitud, on maksal täiendav ensüüm (glükoos-6-fosfataas), mis katalüüsib glükoos-1-fosfaadi molekuli glükoos-6-fosfaadiks isomerisatsiooni. Glükoos-6-fosfaati saab hõlpsasti muuta vabaks glükoosiks. Nii tagab maks toidupuuduse ajal vere glükoosisisalduse püsimise. Kui vere glükoositase langeb füüsilise tõttu stress või toidupuudus, hormoonid glükagoon ja epinefriini toodetakse suurenenud kiirusega. Mõlemad hormoonid stimuleerida glükogenolüüsi ja tagada seeläbi tasakaalustatud vere glükoositase. Glükagoon on hormooni antagonist insuliin, mida toodetakse üha enam, kui vere glükoositase on kõrge. Insuliin pärsib glükogenolüüsi.
Haigused ja vaevused
Kui glükogenolüüs on suurenenud, võib see olla patoloogilise protsessi sümptom. Näiteks hormoon glükagoon stimuleerib otseselt glükogenolüüsi, aktiveerides G-valguga seotud retseptori (GPCR). Reaktsiooni kaskaadi alguse tulemusena aktiveeritakse glükogeenfosforülaas (PYG) katalüütiliselt. Glükogeenfosforülaas katalüüsib omakorda glükoos-1-fosfaadi moodustumist glükogeeni ühikute lõhustamisel glükogeenist. Seega suurenenud kontsentratsioon glükagooni hormoonist toimub glükogeeni suurem lagunemine. Lõpptulemus on see, et tekivad suuremad glükoosikogused, mille tulemuseks on vere glükoositaseme tõus. Glükagooni kõrge kontsentratsioon esineb nn glükagoomis. Glükagoom on pankrease neuroendokriinne kasvaja, mis toodab püsivalt tohutul hulgal glükagooni. Seega võib glükagooni plasmataset tõsta kuni 1000 korda normist kõrgemana. Haiguse sümptomiteks on diabeet suhkruhaigus, suurenenud glükogenolüüsi tõttu, tugevalt hävitav ekseem näol, käed ja jalad ning aneemia. Kasvaja on tavaliselt pahaloomuline. Ravi seisneb selle kirurgilises eemaldamises. Juhul kui metastaasid või töövõimetus, keemiaravi tehakse. Glükogeen laguneb ka suurenenud glükogeeni tootmisel adrenaliin. Adrenaline toodetakse suurtes kontsentratsioonides a feokromotsütoom, muu hulgas ilma hormoonide taseme reguleerimise võimeta. A feokromotsütoom tähistab neerupealise medulla hormonaalselt aktiivseid kasvajaid. Nende kasvajate põhjuseid ei saa tavaliselt kindlaks teha. Enamikul juhtudel on need siiski healoomulised kasvajad, ehkki võivad ka degenereeruda pahaloomulisteks kasvajateks. Lisaks kõrge vererõhk ja südame rütmihäired, vere glükoositase on suurenenud glükogenolüüsi tõttu tugevalt tõusnud. Mittespetsiifilised sümptomid on peavalu, higistamine, kahvatus ja rahutus, väsimus ja leukotsütoos. Ravi koosneb peamiselt kasvaja kirurgilisest eemaldamisest.
