Glykogen

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Glykogen ist die nicht lösliche, kompakte Speicherform für Glukose in Leber und Muskulatur, die bei Energiebedarf des Körpers mobilisiert werden kann.

Struktur und Stoffwechsel

Glykogen ist ein makromolekulares Polysaccharid aus Glukosemolekülen, die 1,4-alphaglykosidisch und in Abständen von etwa 10 Glukosemolekülen zudem 1,6-alphaglykosidisch miteinander verbunden sind; die Struktur ist damit verzweigt. Glykogen entspricht in etwa dem Amylopektin der pflanzlichen Stärke, das jedoch geringer verzweigt ist. Vorteil der Verzweigungen ist die Möglichkeit zu einem raschen endständigen Glukoseanbau und -abbau an multiplen Stellen des Makromoleküls, was für die Blutzuckerregulation (Glukosehomöostase) und die Energiebereitstellung von großer Bedeutung ist.

Die Muskulatur speichert Glykogen für den eigenen Bedarf. Die Leber speichert es für die Blutzuckerregulation und Energiebereitstellung aller Körperzellen, insbesondere für die praktisch ausschließlich von Glukose abhängigen Zellen des Gehirns, dessen Energieverbrauch immerhin um 20% des Gesamtenergieverbrauchs des Körpers in Ruhe ausmacht. Auch das Nebennierenmark und die Erythrozyten sind praktisch ausschließlich von Glukose als Energieträger angewiesen. Die Leber kann durch Glykogenspeicherung bis über 10% an Gewicht zunehmen.

Glykogensynthese

Die Synthese von Glykogen beginnt an einem zentralen Core-Protein, dem Glykogenin als Primer für die Glykogen-Synthase. Die Zuckerseitenketten werden durch dieses Enzym unter Verwendung von intrazellulär vorliegendem Glukose-6-Phosphat, das zuvor zu Glukose-1-Phosphat umgewandelt und unter Verbrauch von Uridintriphosphat (UTP) aktiviert wird, verlängert.

Glykogenabbau

Der Abbau von Glykogen (Glykogenolyse) erfolgt mit Hilfe der Glykogenphosphorylase. Dieses Enzym ist abhängig von Pyridoxalphosphat (wird aus Vitamin B6 gebildet) als Kofaktor. Bei der Abspaltung der endständigen Glukosemoleküle entsteht Glukose-1-Phosphat. Die 1,6-gykosidische Bindung der Glukosemoleküle wird durch eine Glukose-6-Phosphatase gespalten, wozu nur die Leber, Niere und Erythrozyten, nicht aber die Muskulatur in der Lage sind.

Hormonelle Regulation

Die Glykogensynthese wird durch Insulin stimuliert.

Der Glykogenabbau wird in der Leber durch Adrenalin und Glukagon stimuliert, im Muskel nur durch Adrenalin.

Glykogenspeicherkrankheiten

Es gibt einige seltene Glykogenspeicherkrankheiten (Glykogenosen) auf dem Boden erblicher Enzymdefekte. Die häufigste von ihnen ist die Von-Gierke-Glykogenose, bei der die Glukose-6-Phosphatase defekt ist, so dass das Glykogen der Leber nicht mehr abgebaut werden kann. Zu den Glykogenspeicherkrankheiten siehe hier.

Verweise