Metabolismo del Glucógeno Dr. Rivera Miércoles 5 de Mayo de 1999
El glucógeno El glucógeno es un polisacárido al igual que el almidón (es de origen vegetal). El almidón esta formado de Alfamilosa y Amilopectina. Amilopectina. La estructura del glucógeno del glucógeno es similar a la del Amilopectina del Amilopectina.. La Alfamilosa La Alfamilosa esta conformada por cadenas unidas por enlaces por enlaces 1-4, 1-4, generalmente estas son cadenas bastante largas, pero a diferencia de la Amilopectina la Amilopectina esta tiene enlaces alfa 1-4 y alfa 1-6. Los enlaces 1-4 unen elementos de Amilopectina con la glucosa, los 1-6 unen las ramificaciones. ramificaciones. El glucógeno tiene la misma estructura de la la Amilopectina diferencia de que el glucógeno es más ramificado, los enlaces son los mismos, el peso molecular del la Amilopectina es bastante elevado, a diferencia de la Alfamilosa la Alfamilosa.. glucógeno y la Amilopectina
A partir del glucógeno se generan dos vías: 1) la glucogenogénesis la glucogenogénesis o la elaboración del glucógeno y 2) la glucogenólisis la glucogenólisis que destruye la cadena del glucógeno. El glucógeno ayuda a mantener los niveles de glucosa durante el ayuno. Después de las 16 a 18 horas de ayuno prolongado el glucógeno se termina y es necesaria la participación de otras vías metabolicas. El porcentaje aproximado de glucógeno que se encuentra en el hombre ideal es de 0.2kg, aproximadamente un 6% de dicho glucógeno se localiza en el hígado y un 0.1% a nivel muscular. El porcentaje de proteínas en el hombre ideal es de 6kg o 24,000kcal y de grasa aproximadamente 15kg o 141,000kcal. (Fig. 1) En un sujeto que ha ingerido glucosa, a medida que la ingesta va acabando, esta coincide con el inicio de la formación del glucógeno, en otras palabras se produce glucógeno de la glucosa que se ha ingerido. El músculo es uno de los lugares más importantes donde se almacena el glucógeno, es donde se sintetiza el glucógeno para poder proporcionar energía durante un ejercicio, además hay reservas a nivel hepático que mantienen estables las cantidades de glucosa a nivel sanguíneo, especialmente durante el ayuno. El Glucógeno Primordial es Primordial es la reserva de glucógeno constante (5%) que no podrá ser catalizado a pesar de inanición o peligro de muerte, es una cantidad reservada que no puede ser utilizada.
Glucogénesis
La glucosa puede ser degradada a nivel de músculo y a nivel hepático por dos enzimas: Glucocinasa y Hexocinasa. Estas convertirán la glucosa en glucosa 6-p. La glucosa 6-P es el paso generador de flujo. Se puede llegar a la glucosa 6-P por la vía de la glucólisis pero también por la vía del glucógeno. Hay dos tipos de glucólisis: glucólisis aeróbica y glucólisis anaeróbica . Por vía de la glucogenólisis se forma un ATP más para poder degradar el glucógeno a glucosa, el glucógeno no necesita gastar el ATP que se gasta de glucosa a glucosa 6-P , este ATP se ahorra por la vía del glucógeno, por esto es que el total neto de ATP formado por la vía aeróbica del glucógeno es de 3 ATP.
El glucógeno se forma a partir de la glucosa, la glucosa por acción de la glucocinasa o hexocinasa se transforma en glucosa 6-P a nivel hepático quemando un ATP. Esta glucosa 6-P se degrada por acción de la Fosfoglucomutasa, ésta transforma la glucosa 6 P en glucosa 1-P . La glucosa 1-P es el punto que relaciona la vía de la glucogénesis y la glucogenólisis, ya que a pesar que el proceso es un circulo vicioso de reacciones el glucógeno se degrada por una vía totalmente diferente. La glucosa 1-P reacciona con el Trifosfato de Uridina formando Difosfato de Uridina y glucosa, este paso está catalizado por la enzima UDPGLC-piofosforilasa. El Difosfato de Uridina y la glucosa por acción de la glucógeno-sintetasa forma uniones glucocilo que relacionan el carbono 1 y el carbono 4, de ahí el nombre de enlace 1-4. Para que se forme este glucógeno debe existir en el hígado el glucógeno primordial , que es la cantidad de glucógeno con la que una persona nace para que pueda sintetizar más glucógeno. (Fig. 20-3) La enzima glucógeno-sintetasa agrega unidades de glucosa, cuando ya hay 11 unidades de glucosa formada, se parte y se forma una rama, esto es por acción de la Enzima Ramificante, que será la que permite los enlaces 1-6. Poco a poco se unen unidades hasta la formación del glucógeno, el cual está formado a partir de unidades glucosídicas 1-4 y 1-6, esta es la glucogénesis. Sobre un glucógeno se comienzan a agregar más unidades de glucosa, cuando hay 11 unidades de glucosa esta se ramifica formado un enlace 1-6. Esta agregación del inicio es dada por la glucógeno sintetasa.
Glucogenólisis (20-4)La glucogenólisis No es la inversa de la glucogénesis, sino una vía alterna. Es una vía alterna porque para poder sintetizar glucógeno y tener reservas debe de existir la glucogenólisis, pero para poder hacer una lisis del glucógeno debe de estar presente la vía de formación. Para que una se lleve acabo esta vía, la otra debe de inhibirse. La glucogenólisis tiene como punto principal que haya glucógeno sintetizable.
Hay dos tipos de la enzima Fosforilaza: la Fosforilaza Hepática {es un tetrámero} y la Fosforilaza Muscular {es un dímero}, se derivan de aminoácidos diferentes sin embargo su función es identica. La fosforilasa produce la ruptura de los enlaces 1-4. El glucógeno no tiene enlaces 1-4 solamente, entonces se necesita una enzima que rompa los enlaces 1-6, pero antes de romper los enlaces 1-6 se deben de transferir todos menos uno de los glucógenos de la ramificación, el que permanece es el que tiene el enlace 1-6. La Glucano Transferasa transfiere las unidades de glucosa de una rama a otra porción donde hayan enlaces 1-4. Luego de esta transferencia, el enlace 1-6 con un solo glucógeno no puede ser roto por el glucano transferasa ni por la fosforilasa. La enzima que rompe estos enlaces 1-6 es la Enzima Desramificadora, dejándo una cadena de enlaces 1-4 que puede ser degradada fácilmente a la fosforilasa.
La activación de la glucógeno sintetasa y de la fosfrorilasa es dependiente del segundo mensajero AMP cíclico. Necesitan AMP cíclico para poder actuar, sin embargo hay una excepción a través de unas reacciones hormonales a nivel hepático en la que la fosforilasa puede ser independiente del AMP cíclico. El AMP cíclico viene del ATP, la acción de la enzima Adenilciclasa permite que se promueva la formación del AMPc a partir de ATP. La estimulación de la Adenilciclasa se da por vías hormonales como la adrenalina (beta y alfa) y el glucagón. El enemigo del AMPc es la fosfodiesterasa. La fosfodiesterasa permite que el AMP se convierta en 5 AMP, es decir que degrada el AMP cíclico. La insulina promueve la fosfodiesterasa. (Fig 20-6) Durante la glucogenólisis el hígado rompe las cadenas permitiendo que la glucosa vaya a actuar en otro lado. En el músculo el glucógeno que se convierte en glucosa y que luego se convertirá en ATP, será utilizada para las necesidades energéticas del músculo, en contraste, el hígado produce glucosa para que sea utilizada en otro lugar. Durante un ejercicio prolongado hay liberación de adrenalina, que estimulará receptores beta los cuales van a activar a la adenilatociclasa. Esta adenilatociclasa es la misma adenilciclasa que permite que el ATP se forme a AMPc, igual que en el hígado. El AMPc va a permitir que esta proteína cinasa que esta en forma inactiva y que es dependiente de AMPc pase a proteinasa activa dependiente de AMPc. Esta proteínacinasa no tiene mayor función, la función la ejerce junto con la fosforilasa cinasa, esta tiene la característica que tiene cuatro subunidades, especialmente la subunidad beta, recordemos que cuando hay una contracción muscular el elemento básico para que este ocurra es el calcio que entrará a la célula y se une a la fosforilasa cinasa, especialmente en la subunidad beta, que es donde se une a cuatro calcios. La proteína cinasa permite que la glucógeno sintetasa, que es la que promovía la glucogénesis, se inhiba y se forme de manera inactiva. Al mismo tiempo los que bloquean la proteína cinasa son las proteínas fosfatasas . Si bloqueamos la vía de génesis se va por la vía de lisis y empieza a formar ATP. Se libera adrenalina durante el ejercicio, esta permitirá que se active la adenilatociclasa y que se forme AMPc que permitirá que la proteína cinasa inactiva pase a ser activa dependiendo de AMPc. A la proteinasa activa se une la fosforilasa cinasa y a esta última se unen cuatro unidades de calcio en la subunidad beta, esto colabora para que ocurra la contracción muscular, también esta la calciocalmodulina que ayudará a la contracción. Se promoverá la glucógeno sintetasa, que es la que permite que la glucogénesis se inactive, si se inactiva la glucogénesis se promueve la glucogenólisis, esto hará glucosa disponible para que se pueda formar ATP y así tener glucosa disponible para procesar la energía para el ejercicio.
Enfermedad de Von Gerke: es la deficiencia de la glucosa 6-P. Se caracterizan los pacientes con esta enfermedad por: 1) cetosis, 2) hiperlipidema y 3) hipoglucemia Enfermedad de Cori: deficiencia de la enzima desramificante, los pacientes forman glucógeno y lo acumulan porque no hay glucogenólisis para degradarlo.
Enfermedad de Andersen: deficiencia de la enzima ramificante, no pueden formar glucógeno.
