definizione
Il processo metabolico che degrada molecole di glicogeno, per mezzo di enzimi litici, fino ad ottenere il monosaccaride glucosio: la scissione delle molecole glucidiche avviene nel fegato e nei muscoli sotto stretto controllo ormonale soprattutto come effetto della risposta generalizzata di adattamento allo stress, grazie all’azione catalizzatrice di differenti enzimi fra cui la glicogeno fosforilazioni può essere considerata prevalente; dal greco γλυκύς (glykýs → dolce), -γενής (genḗs → nato da) e con il significato attivo «che genera» dal tema γεν– (→ generare), assieme al suffisso λύσις (lýsis → scioglimento).
La degradazione del glicogeno a glucosio-6-fosfato nel fegato è promossa dall’ormone glucagone, mentre nei tessuti muscolari e cardiaci è l’adrenalina a produrre lo stesso effetto; contemporanea, questi ormoni inibiscono la glicogenosintesi, e stimolano la produzione di glucosio a partire dal lattato e da alcuni amminoacidi nel processo metabolico definito gluconeogenesi.
considerazioni sulla glicogenolisi
Quotidianamente, l’organismo umano necessita di regolare i suoi equilibri, attraverso l’omeostasi, finalizzata a mantenere costanti i parametri fisiologici indispensabili per il corretto funzionamento dell’organismo; fra i differenti set-point omeostatici, la concentrazione ematica del glucosio (glicemia) è un valore fondamentale.
L’ipoglicemia, cioè a presenza di una concentrazione di glucosio nel sangue inferiore alla normalità, viene avvertita e segnalata dal glucagone, definito ormone iperglicemizzante, che agisce a livello epatico attivando una serie di eventi biochimici che portano alla liberazione di glucosio nel sangue. Un altro ormone è l’adrenalina, che ha lo stesso compito del glucagone, ma, a differenza di questo, agisce a livello muscolare.
A seguito dello stimolo ormonale (sia esso epatico che muscolare) viene attivata una protein-chinasi, capace di legare un gruppo fosfato sui residui di serina dell’enzima, attivandolo: l’enzima principale della glicogenolisi è la glicogeno fosforilasi: questo enzima, nella forma fosforilata (glicogeno fosforilasi a) è attivo, mentre la sua inattivazione (glicogeno fosforilasi b) è dovuta alla rimozione dei gruppi fosfato dai residui di serina, ad opera di una proteina fosfatasi.
reazioni chimiche della glicogenolisi
La glicogenolisi ha inizio per azione dell’enzima glicogeno fosforilasi che necessita della presenza del piridossal-5-fosfato (un derivato della piridossina o vitamina B6): catalizza la scissione fosforolitica di un legame α-(1,4) glicosidico, con liberazione di una molecola di glucosio alla volta dalle estremità non riducenti, ossia nelle terminazioni con un gruppo 4’-OH libero, delle ramificazioni esterne; questa reazione, che non consuma ATP ma un ortofosfato, produce glucosio-1-fosfato. [Nota: nell’intestino tenue l’α-amilasi pancreatica catalizza la scissione idrolitica dello legame α-(1,4) glicosidico dell’amido, liberando unità di glucosio.]
La glicogeno fosforilasi è quindi il primo, e più importante, enzima della via litica: catalizza una reazione nella quale un α-(1,4) glicosidico tra 2 residui di glucosio all’estremità non riducente viene scisso usando fosfato inorganico con formazione di glucosio-1-fosfato; l’enzima agisce a ripetizione fino a quando non raggiunge un punto che dista quattro residui di glucosio da una ramificazione α-(1,6), cioè quando si osserva la presenza di una molecola di glucosio legata alla catena principale da un legame α-(1,6) glicosidico.
Raggiunto questo punto, per permettere alla glicogeno fosforilasi di continuare la degradazione deve intervenire l’enzima bifunzionale oligo-glucan-trasferasi, caratterizzato a due attività enzimatiche: l’α-(1,4)-glucan-6-glicosiltransferasi e l’amilo-α-(1,6)-glucosidasi (enzima deramificante); la prima trasferisce tre delle quattro molecole di glucosio rimaste dalla ramificazione in questione all’estremità non riducente di un’altra ramificazione (attività transferasica) cosicché della catena laterale formata da 4 residui di glucosio ne rimane solo uno, legato alla catena principale da un legame α-(1,6) glicosidico. La seconda attività enzimatica (attività glicosidasica) Catalizza la rimozione del rimanente residuo di glucosio rimasto sulla ramificazione come glucosio libero, idrolizzando questo legame α-(1,6) glicosidico, liberando glucosio e producendo una catena non ramificata formata da unità di glucosio legate da legame α-(1,4) glicosidico.
Nella glicogenolisi il 90% del glucosio viene rilasciato sotto forma di glucosio-1-fosfato, il restante come glucosio libero; il glucosio-1-fosfato prodotto viene convertito in glucosio-6-fosfato dalla fosfo-gluco mutasi: in questa forma, il glucosio può facilmente entrare nel processo della glicolisi nel muscolo, oppure essere liberato dal fegato, attraverso l’enzima glucosio-6-fosfatasi che lo idrolizza a glucosio libero e lo riversa nel sangue.
glicogenolisi nel fegato
Nel fegato, il glicogeno rappresenta una riserva di glucosio per il mantenimento della glicemia a valori normali, e la sua degradazione si verifica, grazie alla fosforilasi chinasi epatica, principalmente durante il digiuno, di notte o nell’intervallo tra i pasti oppure durante l’attività fisica intensa, l’aumento delle richieste prestazionali e nello stress.
La glicogenolisi in questa sede è stimolata dal glucagone e dall’adrenalina, inibita dall’insulina, e soggetta anche a regolazione allosterica negativa da parte del glucosio; nel fegato l’attività della fosforilasi chinasi è regolata da ormoni che determinano il rilascio di ioni calcio come la vasopressina o l’adrenalina quando si lega ai recettori α1.
glicogenolisi nel muscolo
Nel muscolo, e nella maggior parte degli altri organi e tessuti, il glucosio derivante dalla glicogenolisi entra nella via glicolitica come glucosio-6-fosfato, bypassando così il passaggio iniziale di attivazione catalizzato della esochinasi: la glicogeno fosforilasi, liberando un’unità di glucosio già “attivata”, permette il risparmio di una molecola di ATP; una molecola di ATP è richiesta per produrre un successivo intermedio della via glicolitica, il fruttosio-1,6-bisfosfato, conservando una parte dell’energia di attivazione spesa per la sintesi del glicogeno. Il guadagno netto per molecola di glucosio nella glicolisi anaerobica sarà non di due ma di tre molecole di ATP, un vantaggio per il muscolo durante l’esercizio.
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