O glicogênio é um polímero altamente ramificado de glicose que serve como a principal reserva energética de curto prazo em animais. É armazenado principalmente no fígado e no músculo esquelético, onde pode ser rapidamente mobilizado para manter os níveis de glicose sanguínea ou alimentar a contração muscular.

Estrutura do Glicogênio

O glicogênio é um homopolímero de glicose ligado por ligações alfa-1,4-glicosídicas com ligações alfa-1,6-glicosídicas nos pontos de ramificação a cada 8 a 14 resíduos. O alto grau de ramificação fornece múltiplas extremidades não redutoras para liberação rápida de glicose. A partícula de glicogênio é organizada em torno de uma proteína central chamada glicogenina, que inicia a síntese do glicogênio.

Glicogênese

A glicogênese é o processo de síntese do glicogênio. Começa com a conversão da glicose-6-fosfato em glicose-1-fosfato pela fosfoglicomutase. A glicose-1-fosfato então reage com UTP para formar UDP-glicose, catalisada pela UDP-glicose pirofosforilase. A UDP-glicose serve como doadora ativada de glicose.

A glicogênio sintase adiciona unidades de glicose da UDP-glicose à extremidade não redutora de uma cadeia crescente de glicogênio, formando ligações alfa-1,4. Quando a cadeia atinge cerca de 11 resíduos, a enzima de ramificação transfere um segmento de 6 a 8 unidades de glicose para uma posição interna, criando um ponto de ramificação alfa-1,6. Este ciclo de alongamento e ramificação constrói a estrutura arbórea característica do glicogênio.

Glicogenólise

A glicogenólise é a degradação do glicogênio para liberar glicose. A glicogênio fosforilase cliva ligações alfa-1,4 usando fosfato inorgânico, produzindo glicose-1-fosfato. Esta é a enzima limitante da glicogenólise e existe nas formas ativa e inativa. A enzima desramificadora tem duas atividades: transfere uma unidade de trissacarídeo de uma ramificação para uma extremidade não redutora próxima e cliva a ligação alfa-1,6 para liberar glicose livre. A ação combinada da glicogênio fosforilase e da enzima desramificadora produz cerca de 90% de glicose-1-fosfato e 10% de glicose livre.

A glicose-1-fosfato é convertida em glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase. No fígado, a glicose-6-fosfatase converte glicose-6-fosfato em glicose livre para liberação na corrente sanguínea. O músculo não possui glicose-6-fosfatase, portanto a glicose-6-fosfato derivada do glicogênio entra diretamente na glicólise.

Regulação Hormonal

O metabolismo do glicogênio é estritamente regulado por hormônios que respondem aos níveis de glicose sanguínea. A insulina estimula a glicogênese ativando a glicogênio sintase através da desfosforilação e inibindo a glicogênio fosforilase. O glucagon (no fígado) e a epinefrina (no músculo e fígado) estimulam a glicogenólise ativando a glicogênio fosforilase através de uma cascata de fosforilação dependente de AMPc, fornecendo glicose para os tecidos e substrato para a gliconeogênese.

Doenças de Armazenamento de Glicogênio

Defeitos nas enzimas do metabolismo do glicogênio causam doenças de armazenamento de glicogênio. A doença de Von Gierke resulta da deficiência de glicose-6-fosfatase, causando hipoglicemia grave e acúmulo de glicogênio no fígado. A doença de McArdle envolve deficiência de glicogênio fosforilase muscular, levando à intolerância ao exercício e cãibras musculares. A doença de Pompe é causada pela deficiência de alfa-1,4-glicosidase lisossomal, resultando em cardiomiopatia fatal em lactentes.