8. Гликоген. Содержание гликогена в тканях. Механизм синтеза и распада гликогена, регуляция. Гликогенозы и агликогенозы.

Гликоген – животный крахмал, главный резервный гомополисахарид. Состоит из α-D-глюкозы, соединенной α-1,4 и α-1,6-гликозидными связями (С₆Н₁₀О₅)n.

Значительная часть глюкозы, поступающей в кровь, превращается в гликоген – запасный полисахарид, используемый в интервалах между приемами пищи в качестве источника глюкозы. Наибольшая конц.гликогена обнаруживается в печени 2 – 6%, а в мышцах содержится 0,5 – 2%. В клетке гликоген находится в виде гранул. Гликоген с йодом дает красно – бурое окрашивание.

Синтез гликогена. Происходит тогда, когда после использования глюкозы остается её часть и она запасается в организме в виде гликогена. Фермент гликогенсинтаза участвует в образовании α-1,4- связей, ветвящий фермент в образовании α-1,6-гликозидных связей. Образовавшиеся молекулы гликогена обладают низкой растворимостью и, следовательно, низким влиянием на осмотическое давление в клетке по сравнению с глюкозой, это объясняет то, что в клетке депонируется гликоген, а не глюкоза. Схема синтеза:

Распад (мобилизация) гликогена (гликогенолиз) активируется при гипогликемии (голодание, мышечная работа). Пути мобилизации гликогена: амилолитический путь распада гликогена (происходит при участии фермента амилазы) и фосфоролитический путь (основной путь распада гликогена с образованием глюкозы):

В мышечной ткани нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, поэтому гликоген мышц не распадается с образованием глюкозы, а окисляется или аэробным или анаэробным путем с освобождением энергии. Через 10-18 часов после приема пищи запасы гликогена в печени значительно истощаются.

Регуляция метаболизма гликогена. Метаболизм гликогена в печени, мышцах и других клетках регулируется несколькими гормонами, одни активируют синтез гликогена, а другие – распад гликогена. При этом в одной клетке не могут идти одновременно синтез и распад гликогена – это противоположные процессы. Синтез и распад исключают друг друга.

Активность ключевых ферментов метаболизма гикогена гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы изменяется в зависимости от присутствия в составе фермента фосфорной кислоты – они активны либо в фосфорилированной, либо в  дефосфорилированной формах.

Гормоны адреналин (интенсивная мышечная нагрузка) и глюкагон (между приемами пищи) через аденилатциклазную систему активируют (фосфорилируют) фосфорилазу «в», которая становится активной и вызывает распад гликогена. Одновременно эти гормоны фосфорилируют гликогенсинтазу которая в фосфорилированной форме неактивна и синтез гликогена прекращается.

Инсулин дефосфорилирует активную фосфорилазу «а» в неактивную фосфорилазу «в» и распад гликогена не происходит. Одновременно инсулин дефосфорилирует гликогенсинтазу. Она становится активной и в клетке идёт синтез гликогена.

Гликогенозы – наследственные заболевания, связанные с дефицитом или полным отсутствием ферментов, участвующих в распаде гликогена, он накапливается в различных органах и тканях. Гликогенозы делят на печеночные, мышечные  и смешанные формы. ПЕЧЁНОЧНЫЕ ГЛИКОГЕНОЗЫ. 1) Гликогеноз I типа или болезнь Гирке  обусловлен дефектом глюкозо-6-фосфатазы. У новорожденных детей наблюдаются гепатомегалия и нефромегалия. отмечается гипогликемия и, как следствие, кетонемия, метаболический ацидоз, кетонурия. 2) Гликогеноз IV типа (болезнь Андерсена), связанный с дефектом ветвящего фермента. 3) Гликогеноз VI типа  (болезнь Херса) - дефицит печеночной фосфорилазы. МЫШЕЧНЫЕ ГЛИКОГЕНОЗЫ. 1) Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля) – отсутствие мышечной фосфорилазы. При тяжелой мыш. нагрузке возникают судороги, миоглобинурия, хотя легкая работа не вызывает каких-либо проблем.

СМЕШАННЫЕ ГЛИКОГЕНОЗЫ. 1) Гликогеноз II типа (болезнь Помпе) – поражаются все гликогенсодержащие клетки из-за отсутствия лизосомальной α-1,4-глюкозидазы, поэтому данная болезнь относится к лизосомным болезням накопления. Происходит накопление гликогена в лизосомах и в цитоплазме. Больные умирают в грудном возрасте из-за кардиомегалии и сердечной недостаточности. Агликогенозы – заболевания, связанные с отсутствием ферментов, участвующих в синтезе гликогена.  Например, при дефиците гликогенсинтазы наблюдаются: резкая гипогликемия натощак, особенно утром, рвота, судороги, потеря сознания, умственная отсталость. Лечение – частое кормление.