Metabolismo del Glucógeno

Mapa conceptual

Algorino

Edición disponible

El metabolismo del glucógeno, crucial para regular la glucosa sanguínea, incluye la glucogenogénesis y la glucogenolisis. El glucógeno se almacena en el hígado y músculos, cumpliendo funciones energéticas diferenciadas. Las hormonas como la insulina y el glucagón regulan estos procesos, que son vitales para la homeostasis energética. Las enfermedades de almacenamiento de glucógeno, como la enfermedad de Von Gierke, Pompe y Cori, surgen de deficiencias enzimáticas, afectando diversos órganos y tejidos.

Resumen

Esquema

Metabolismo del Glucógeno: Glucogenogénesis y Glucogenolisis

El metabolismo del glucógeno es esencial para el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre y se compone de dos procesos opuestos pero complementarios: la glucogenogénesis y la glucogenolisis. La glucogenogénesis es la ruta biosintética que convierte la glucosa en glucógeno, un polisacárido de reserva energética. Este proceso se lleva a cabo principalmente en el hígado, que puede almacenar glucógeno hasta un 10% de su peso, y en menor medida en los músculos esqueléticos, con un 1-2% de su peso. También se ha detectado glucógeno en células gliales como los astrocitos. La glucogenolisis, por su parte, es la vía catabólica que descompone el glucógeno para liberar glucosa y satisfacer las demandas energéticas del cuerpo durante el ayuno o el ejercicio físico.

Estructuras esféricas brillantes en tonos de blanco a marrón claro con reflejos y sombras que resaltan su textura granulada interior.

Estructura y Almacenamiento del Glucógeno

El glucógeno es un polímero de glucosa altamente ramificado, almacenado en gránulos dentro del citosol celular. Su estructura se compone de cadenas de glucosa unidas por enlaces glicosídicos α-1,4 y puntos de ramificación cada 8-12 residuos de glucosa con enlaces α-1,6. La naturaleza ramificada del glucógeno permite una rápida liberación de glucosa a través de los numerosos extremos no reductores disponibles para la acción enzimática.

Fases de la Glucogenogénesis

La glucogenogénesis inicia con la conversión de glucosa-6-fosfato a glucosa-1-fosfato, que posteriormente reacciona con UTP para formar UDP-glucosa, el donante de glucosilo activo. La enzima glucógeno sintasa es responsable de añadir residuos de glucosa de la UDP-glucosa al extremo no reductor de la cadena de glucógeno. La enzima ramificante, por su parte, introduce puntos de ramificación en la molécula de glucógeno, lo que es crucial para su solubilidad y metabolismo.

Proceso de Glucogenolisis

La glucogenolisis comienza con la acción de la glucógeno fosforilasa, que rompe los enlaces α-1,4 para liberar glucosa-1-fosfato. Las enzimas desramificantes reorganizan y eliminan las ramificaciones del glucógeno, permitiendo que la degradación continúe. La glucosa-1-fosfato se isomeriza a glucosa-6-fosfato, que puede ser utilizada en la glucólisis o convertida en glucosa libre por la acción de la glucosa-6-fosfatasa en el hígado, para su liberación a la circulación sanguínea.

Regulación Hormonal del Metabolismo del Glucógeno

La regulación hormonal del metabolismo del glucógeno es un proceso complejo que involucra principalmente a la insulina y al glucagón. La insulina, secretada en respuesta a altos niveles de glucosa en sangre, facilita la captación de glucosa por las células y estimula la glucogenogénesis, al mismo tiempo que suprime la glucogenolisis. El glucagón, liberado cuando los niveles de glucosa sanguínea son bajos, promueve la glucogenolisis hepática y la gluconeogénesis. Adicionalmente, hormonas como la adrenalina, los glucocorticoides y la hormona de crecimiento también inducen la glucogenolisis durante el estrés o situaciones de emergencia energética.

Funciones Diferenciadas del Glucógeno Hepático y Muscular

El glucógeno almacenado en el hígado y en el músculo esquelético desempeña roles distintos. El glucógeno hepático actúa como un regulador de la glucemia, liberando glucosa al torrente sanguíneo según sea necesario. En contraste, el glucógeno muscular se utiliza como fuente de energía inmediata durante la contracción muscular. La capacidad del hígado para liberar glucosa a la sangre se debe a la presencia de la enzima glucosa-6-fosfatasa, la cual no se encuentra en el tejido muscular.

Glucosa-6-Fosfato: Encrucijada Metabólica

La glucosa-6-fosfato (G-6-P) es un intermediario metabólico crucial que se forma cuando la glucosa entra en la célula y es fosforilada, evitando su salida y dirigiéndola hacia distintas vías metabólicas. En el hígado y el músculo, la G-6-P puede ser utilizada para la síntesis de glucógeno o entrar en la glucólisis para la producción de ATP. En otros tejidos, puede ser dirigida hacia la vía de las pentosas fosfato, donde se generan NADPH y ribosa 5-fosfato, esenciales para procesos biosintéticos y la síntesis de ácidos nucleicos.

Enfermedades por Almacenamiento de Glucógeno

Las enfermedades de almacenamiento de glucógeno son trastornos genéticos que resultan de deficiencias enzimáticas específicas en el metabolismo del glucógeno. Estas patologías se manifiestan por la acumulación excesiva de glucógeno en órganos y tejidos, y varían en síntomas y severidad según el enzima y órgano afectados. Entre ellas, la enfermedad de Von Gierke afecta al hígado y riñones, la enfermedad de Pompe al músculo cardíaco y esquelético, y la enfermedad de Cori al hígado y músculos, cada una con su propio conjunto de manifestaciones clínicas y patrones de herencia.