Glikogen – co to jest i jaką pełni funkcję?   

Energia stanowi fundament funkcjonowania organizmu – umożliwia ruch, oddychanie, pracę serca, a także szereg reakcji biochemicznych, niezbędnych do życia. Aby zapewnić ciągły dostęp do paliwa, organizm magazynuje je w formie łatwo dostępnej rezerwy. Jednym z kluczowych magazynów energetycznych jest glikogen – wielocukier, pełniący funkcję zapasową u człowieka i zwierząt. Dlaczego glikogen jest tak istotny? Jakie pełni funkcje i jakie konsekwencje niesie jego niedobór lub nadmiar? W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu fascynującemu składnikowi metabolizmu.

Spis treści:

1. Co to jest glikogen?
   • Budowa glikogenu
2. Gdzie występuje glikogen?
   • Czy wątroba magazynuje glikogen?
3. Funkcje glikogenu
4. Niedobór i nadmiar glikogenu w organizmie
   • Przyczyny niedoboru glikogenu
   • Przyczyny nadmiaru glikogenu
   • Skutki niedoboru glikogenu
   • Nadmiar glikogenu w organizmie
5. Jak uzupełnić glikogen?

Co to jest glikogen?

Glikogen to polisacharyd składający się z wielu cząsteczek glukozy. Jest to najważniejsza forma przechowywania glukozy u ludzi, zwierząt i niektórych grzybów. Jego zadaniem jest dostarczanie glukozy, gdy organizm jej potrzebuje, na przykład podczas wysiłku fizycznego lub głodu. W razie potrzeby glikogen jest błyskawicznie rozkładany, co pozwala na natychmiastowe uwolnienie energii.

>> Warto wiedzieć więcej: Podstawowe składniki odżywcze w diecie człowieka – węglowodany

Budowa glikogenu

Glikogen to wielocukier gromadzony głównie w wątrobie i mięśniach. Zbudowany jest z jednostek glukozy połączonych głównie wiązaniami α-1,4-glikozydowymi, tworzącymi długie łańcuchy. Co kilka jednostek glukozy pojawiają się wiązania α-1,6-glikozydowe, które tworzą rozgałęzienia, zwiększając kompaktowość cząsteczki i umożliwiając szybsze uwolnienie glukozy. Te rozgałęzienia pozwalają na magazynowanie większej ilości glukozy i szybki dostęp do niej w sytuacjach zapotrzebowania.

Podczas syntezy glikogenu (glikogenezy) glukoza jest przekształcana w glikogen przy udziale enzymów, takich jak syntaza glikogenowa (odpowiedzialna za tworzenie wiązań α-1,4) oraz glikogenina, która pełni rolę inicjatora procesu syntezowania cząsteczki glikogenu.

W procesie rozkładu glikogenu (glikogenolizy) glukoza jest uwalniana, gdy organizm potrzebuje jej do produkcji energii.

Gdzie występuje glikogen?

W organizmie człowieka glikogen występuje głównie w dwóch miejscach:

• wątroba – jest głównym magazynem glikogenu, który służy do utrzymania poziomu glukozy we krwi, zwłaszcza w okresach między posiłkami i podczas głodzenia.

• mięśnie – glikogen w mięśniach pełni rolę szybkiego źródła energii, zwłaszcza podczas intensywnego wysiłku fizycznego.

W mniejszych ilościach glikogen może także występować w innych tkankach, takich jak mózg, ale jego główne rezerwy znajdują się w wątrobie i mięśniach.

Czy wątroba magazynuje glikogen?

Wątroba stanowi główny organ magazynujący glikogen. Około 5–6% jej masy to glikogen, który pełni funkcję stabilizatora poziomu glukozy we krwi. Podczas głodu lub między posiłkami glikogen wątrobowy ulega rozpadowi, dostarczając glukozę do krwiobiegu. W przeciwieństwie do mięśni, które zużywają zgromadzony glikogen wyłącznie lokalnie, wątroba jest odpowiedzialna za utrzymanie ogólnoustrojowej homeostazy glukozy.

Funkcje glikogenu

Glikogen pełni w organizmie kilka ważnych funkcji:

• magazynowanie energii,
• regulacja poziomu glukozy we krwi,
• dostarczanie energii podczas wysiłku fizycznego,
• wspomaganie pracy mózgu – glikogen, choć w mniejszych ilościach, jest również magazynowany w mózgu, gdzie może być używany w sytuacjach wymagających szybkiej produkcji energii.

Niedobór i nadmiar glikogenu w organizmie

Niedobór oraz nadmiar glikogenu w organizmach ludzkich mogą prowadzić do różnych problemów zdrowotnych, choć zdecydowanie częściej spotyka się sytuację niedoboru. Obie te przypadłości, choć rzadkie, mogą wystąpić w wyniku stanów wymienionych poniżej.

Przyczyny niedoboru glikogenu

• Niewłaściwa dieta – niedobór węglowodanów w diecie, szczególnie przy niskokalorycznych planach żywieniowych, może prowadzić do zmniejszenia zapasów glikogenu. Jeśli organizm nie otrzymuje odpowiedniej ilości węglowodanów, nie ma surowców do jego syntezowania.
• Zaburzenia metaboliczne – choroby takie jak cukrzyca, w których występuje insulinooporność lub całkowity brak insuliny, mogą prowadzić do upośledzenia magazynowania glikogenu w wątrobie i mięśniach.
• Glikogenozy – grupa chorób genetycznych, w których występują defekty w szlakach metabolizmu glikogenu, skutkujące jego upośledzonym magazynowaniem lub rozkładem. Przykładem jest glikogenoza typu I (choroba von Gierkego), gdzie brakuje enzymu odpowiedzialnego za przekształcanie glikogenu w glukozę, co prowadzi do nagromadzenia glikogenu w wątrobie, ale jednocześnie do niedoboru glukozy we krwi.
• Nadmierny wysiłek fizyczny – przewlekła intensywna aktywność fizyczna może prowadzić do wyczerpania zapasów glikogenu w mięśniach, szczególnie w przypadku osób, które nie uzupełniają go odpowiednio po treningach.

Przyczyny nadmiaru glikogenu

• Zaburzenia w metabolizmie glikogenu – niektóre choroby metaboliczne, jak glikogenoza typu II (Choroba Pompego), prowadzą do nieprawidłowego gromadzenia glikogenu w mięśniach i innych tkankach, w tym w sercu, co może prowadzić do ich uszkodzenia.
• Nadmierna produkcja insuliny – w stanach takich jak insulinoma (guz trzustki produkujący nadmierne ilości insuliny), dochodzi do nadmiernej syntezy glikogenu w wątrobie, ponieważ insulina stymuluje jego magazynowanie.
• Choroby wątroby – w przypadkach takich jak stłuszczenie wątroby (zwykle związane z nadwagą, alkoholizmem czy otyłością), procesy syntezujące glikogen mogą być zaburzone, prowadząc do jego nadmiaru w wątrobie.
• Nadmiar węglowodanów w diecie – przewlekła dieta bogata w węglowodany, szczególnie przy niskiej aktywności fizycznej, może prowadzić do gromadzenia się nadmiaru glikogenu w organizmach, które nie potrzebują aż takich zapasów energetycznych.

Skutki niedoboru glikogenu

Niedobór glikogenu w organizmie może prowadzić do:

• spadku poziomu energii: brak wystarczającej ilości glikogenu w mięśniach i wątrobie może prowadzić do uczucia zmęczenia, osłabienia oraz trudności w wykonywaniu intensywnego wysiłku fizycznego, ponieważ glikogen jest głównym źródłem energii podczas wysiłku,
• hipoglikemia: niedobór glikogenu w wątrobie może prowadzić do niskiego poziomu glukozy we krwi (hipoglikemii), co objawia się drżeniem, zawrotami głowy, poceniem się i ogólnym osłabieniem. W skrajnych przypadkach może to prowadzić do omdleń i utraty przytomności,
• zaburzenia funkcji mózgu: glikogen w mózgu pomaga utrzymać odpowiedni poziom glukozy, niezbędnej do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego. Jego niedobór może prowadzić do trudności w koncentracji, zamroczeń, a nawet problemów z pamięcią.

Nadmiar glikogenu w organizmie

Choć glikogen jest magazynowany w ograniczonej ilości, nadmiar glikogenu również może prowadzić do problemów zdrowotnych:

• stłuszczenie wątroby: jeśli organizm przechowuje zbyt dużo glikogenu, może to prowadzić do nadmiernego odkładania się tłuszczu w wątrobie, co skutkuje stłuszczeniem wątroby (niealkoholową stłuszczeniową chorobą wątroby), co z kolei może prowadzić do jej uszkodzenia,
• zaburzenia metaboliczne: nadmiar glikogenu może prowadzić do nieprawidłowej gospodarki metabolicznej, a także sprzyjać rozwojowi otyłości, ponieważ organizm może przekształcać nadmiar glukozy w tłuszcze,
• glikogenoza: jest to grupa rzadkich chorób genetycznych, w których dochodzi do nadmiernego gromadzenia się glikogenu w różnych narządach, co prowadzi do uszkodzenia tkanek i organów, takich jak wątroba, serce czy mięśnie. Objawy obejmują osłabienie mięśni, powiększenie wątroby, bóle mięśni i trudności w oddychaniu.

Warto zaznaczyć, że organizm ma mechanizmy regulujące poziom glikogenu, jednak zaburzenia w tych procesach mogą prowadzić do wymienionych powyżej problemów.

Jak uzupełnić glikogen?

Aby uzupełnić glikogen w organizmie, należy skupić się na odpowiedniej diecie oraz regeneracji po wysiłku fizycznym. Oto kilka sposobów na uzupełnienie glikogenu:

1. Spożywanie węglowodanów – glikogen jest magazynowaną w organizmie formą węglowodanów, dlatego ważne jest spożywanie produktów bogatych w węglowodany, które pozwalają na jego odbudowę. Najlepsze źródła to pełnoziarniste produkty zbożowe, ziemniaki, ryż, owoce, warzywa oraz rośliny strączkowe.
2. Spożycie węglowodanów po wysiłku – aby przyspieszyć uzupełnianie zapasów glikogenu po intensywnym wysiłku fizycznym, warto spożyć węglowodany w ciągu 30–60 minut po treningu. Najlepsze będą wówczas szybciej przyswajalne węglowodany, np. banany, sok owocowy czy batony energetyczne.
3. Zwiększenie spożycia kalorii – aby organizm mógł efektywnie odbudować zapasy glikogenu, należy zadbać o odpowiednią ilość kalorii, ponieważ proces ten wymaga energii.
4. Spożywanie węglowodanów z białkami – po wysiłku fizycznym warto łączyć węglowodany z białkami, co wspomaga regenerację mięśni oraz zwiększa zdolność organizmu do magazynowania glikogenu.

Regularne spożywanie węglowodanów w codziennej diecie oraz odpowiednia regeneracja po wysiłku są kluczowe w procesie uzupełniania glikogenu w organizmie.

Glikogen to kluczowy element w procesie produkcji energii, który wspiera organizm w codziennym funkcjonowaniu, zwłaszcza podczas wysiłku fizycznego. Odpowiednia dieta i regeneracja po treningu są niezbędne, by utrzymać właściwy poziom tego cennego źródła energii. Zrozumienie roli glikogenu w organizmie pomaga lepiej zadbać o zdrowie i efektywność fizyczną, zapewniając optymalne warunki do działania naszych mięśni i innych narządów.

Opieka merytoryczna: lek. Sara Aszkiełowicz

Bibliografia

1. Neoh GKS., Tan X., Chen S., Roura E., Dong X., Gilbert RG. Glycogen metabolism and structure: A review. Carbohydr Polym. 2024 Dec 15;346:122631.
2. Kanungo S., Wells K., Tribett T., El-Gharbawy A. Glycogen metabolism and glycogen storage disorders. Ann Transl Med. 2018 Dec;6(24):474.
3. Testoni G., Duran J., García-Rocha M. et al. Lack of Glycogenin Causes Glycogen Accumulation and Muscle Function Impairment. Cell Metab. 2017 Jul 5;26(1):256-266.e4.
4. Ivy JL. Regulation of muscle glycogen repletion, muscle protein synthesis and repair following exercise. J Sports Sci Med. 2004 Sep 1;3(3):131-8.