Was ist Glykogen?

Glykogen ist verzweigtPolysaccharid(auch Polykohlenhydrat genannt) besteht aus vielen miteinander verbundenen Glukosemolekülen. Es ist die primäre Speicherform von Kohlenhydraten im Körper und wird hauptsächlich in der Leber und der Skelettmuskulatur gespeichert.

Ihr Körper kann Glykogen abbauen, um Glukose in den Blutkreislauf freizusetzen, wenn Sie einen schnellen Energieschub benötigen oder wenn der Blutzuckerspiegel sinkt.

Die im Körper gespeicherte Glykogenmenge kann von mehreren Faktoren abhängen, darunter Ernährung, Fitnessniveau und Körpermasse.

In diesem Artikel wird untersucht, was Glykogen ist und welche wichtige Rolle es im Körper spielt. Außerdem wird besprochen, wie der Glykogenspiegel aufrechterhalten werden kann.

Glykogenstruktur

Glykogen ist ein hochverzweigtes Glucosepolymer. Ein Polymer ist ein Stoff, der aus sehr großen Molekülen besteht. Glykogen ist ein Polysaccharid, das heißt, es besteht aus langen Ketten von Monosacchariden (Einfachzuckern), die durch zwei glykosidische Bindungen verbunden sind: eine Alpha-1,4-glykosidische Bindung und eine Alpha-1,6-glykosidische Bindung.

Die meisten Glucoseeinheiten sind durch die alpha-1,4-glykosidischen Bindungen linear verknüpft. Verzweigungspunkte treten etwa alle acht bis zehn Glucoseeinheiten über eine glykosidische Alpha-1,6-Bindung auf.

Es wird angenommen, dass ein vollständig ausgebildetes Glykogenmolekül etwa 55.000 Glucoseeinheiten enthält. Jedes Glykogenmolekül enthält auch Glykogenin, ein Protein, das an der Glykogensynthese beteiligt ist.

Glykogen wird in der Leber, den Fettzellen und den Muskeln in hydratisierter Form gespeichert, die aus drei bis vier Teilen Wasser und 0,45 Millimol Kalium pro Gramm Glykogen besteht.

Glykogenfunktion

Die Kohlenhydrate, die Sie zu sich nehmen, werden vom Körper verdaut und in einfache Zucker (Glukosemoleküle) zerlegt, die in den Blutkreislauf aufgenommen werden können. Glukose ist die primäre Energiequelle für Zellen, Gewebe und Organe im Körper.

Überschüssige Glukose wird kurzfristig in Leber und Muskeln als Glykogen oder langfristig als Fett gespeichert.

Leberglykogen dient als Glukosespeicher Ihres Körpers und trägt zur Aufrechterhaltung eines normalen Blutzuckerspiegels bei.

Wenn Sie eine kohlenhydrathaltige Mahlzeit zu sich nehmen, steigt der Glukosespiegel im Blut, was die Bauchspeicheldrüse dazu veranlasst, Insulin auszuschütten, ein Hormon, das Glukose in die Zellen zieht, wo sie als Brennstoff verwendet oder für die zukünftige Verwendung gespeichert wird. Insulin wirkt auch auf Leberzellen und aktiviert Enzyme, darunter die Glykogensynthase, die Ketten von Glukoseeinheiten miteinander verbindet.

Wenn wir zusätzliche Energie benötigen, bauen Enzyme Glykogen ab, um den Körper mit Glukose zu versorgen.

Aus Leberglykogen abgespaltene Glukose ist die Hauptenergiequelle des Körpers. Im Gegensatz zu in der Leber gespeichertem Glykogen, das im ganzen Körper verteilt werden kann, wird in den Muskeln gespeichertes Glykogen nur zur Energieversorgung der Muskeln selbst verwendet. Dies liegt daran, dass Muskelzellen nicht das Enzym Glucose-6-Phosphatase produzieren, das für die Freisetzung von Glucose in den Blutkreislauf erforderlich ist.

Glykogen wurde auch in anderen Geweben des Körpers identifiziert, darunter Herz, Gehirn, Fettgewebe, rote Blutkörperchen und Niere. Seine Funktionen in diesen Bereichen sind jedoch weitgehend unbekannt.

Wie viel Glykogen habe ich?
Der durchschnittliche Gesamtglykogengehalt im Körper beträgt 600 Gramm, wobei etwa 500 Gramm im Muskel und 80 Gramm in der Leber gespeichert werden.

Glykogenstoffwechsel

Die beiden wichtigsten Stoffwechselwege von Glykogen sind Glykogenese und Glykogenolyse. Kurz gesagt ist Glykogenese die Bildung von Glykogen aus Glukosemolekülen. Bei der Glykogenolyse hingegen handelt es sich um den Abbau von Glykogen in Glukosemoleküle.

Glykogenese

Glykogenese ist der Prozess der Bildung von Glykogen aus Glukose. Glykogen wird abhängig vom Bedarf des Körpers an Energie und Glukose produziert. Die Synthese von Glykogen erfordert Energie aus dem energiereichen Nukleotid Uridintriphosphat (UTP).

Der erste Schritt der Glykogenese ist die Umwandlung von Glucose in Glucose-6-Phosphat. Diese Reaktion wird durch das Enzym Hexokinasen katalysiert.

Als nächstes löst Phosphoglucomutase den Phosphatgruppentransfer von Kohlenstoff 6 auf Kohlenstoff 1 aus, wodurch Glucose-6-Phosphat in Glucose-1-Phosphat umgewandelt wird.

Glucose-1-phosphat reagiert dann mit UTP unter Bildung von UDP (Uridin-Diphosphat)-Glucose. Diese Reaktion wird durch UDP-Glucose-Pyrophosphorylase katalysiert.

Glykogen wird zunächst durch das Protein Glykogenin synthetisiert, das als Primer für die Initiierung der Glykogensynthese fungiert. Dies liegt daran, dass es über die nichtessentielle Aminosäure Tyrosin verfügt, die als Befestigungspunkt für die anfängliche UDP-Glucose-Einheit dient.

Anschließend werden dem reduzierenden Ende des vorherigen Glukosemoleküls weitere Glukosemoleküle hinzugefügt, um eine lineare Kette von etwa acht bis zehn Glukosemolekülen zu bilden. Als nächstes verlängert das Enzym Glykogensynthase die Kette, indem es Glukose über alpha-1,4-glykosidische Bindungen hinzufügt.

Nachdem eine Kette aus mindestens 10 Glukosemolekülen gebildet wurde, überträgt das Verzweigungsenzym ein Endsegment aus mindestens sechs Glukosemolekülen von einem nichtreduzierenden Ende der Glykogenkette auf ein anderes Glukosemolekül, wo es mit einer Alpha-1,6-Bindung verbunden wird.

Glykogenolyse

Glykogenolyse ist der enzymatische Prozess, der auftritt, wenn Glykogen in Glukose zerfällt, um den Blutzuckerspiegel während des Fastens aufrechtzuerhalten und Muskelkontraktionen anzuregen. Es findet hauptsächlich in Leber- und Muskelzellen statt.

Das Enzym Glykogenphosphorylase unterstützt den Abbau von Glykogen in Glucose, indem es Glucose-1-phosphat vom nichtreduzierenden Ende einer Glykogenkette entfernt.

Anschließend wird Glucose-1-Phosphat durch das Enzym Phosphoglucomutase in Glucose-6-Phosphat umgewandelt.

Von dort kann Glucose-1-phosphat in den glykolytischen Weg gelangen. Ist Glucose-6-Phosphatase vorhanden, kann freie Glucose gebildet und in den Blutkreislauf abgegeben werden. Dieser Prozess kann in der Leber stattfinden, nicht jedoch im Muskel, in dem Glucose-6-Phosphatase fehlt.

Da Glykogenphosphorylase Glukose nicht von Zweigen abspalten kann, ist ein Debranching-Enzym erforderlich, um Glukose auf die lineare Kette zu übertragen und so die Zweige abzubauen.

Glykogen und Bewegung

Die Glykogenspeicher im Muskel und in der Leber nehmen bei körperlicher Aktivität ab. Sportler, die an Aktivitäten teilnehmen, bei denen viele Kalorien verbrannt werden, wie z. B. Langstreckenlauf oder Radfahren, können einen Glykogenmangel erleiden, wenn sie nicht genügend Kohlenhydrate zu sich nehmen. Infolgedessen kann es bei einer Person zu Müdigkeit, Schwäche und verminderter Leistungsfähigkeit kommen.

Aufrechterhaltung des Glykogenspiegels

Einige Studien deuten darauf hin, dass eine Person möglicherweise in der Lage ist, ihre Glykogenspeicher zu vergrößern, indem sie ihr Fitnessniveau verbessert und an Ausdauertraining teilnimmt.

Es gibt auch zusätzliche Strategien zur Aufrechterhaltung des Glykogenspiegels, darunter:

• Ziel ist es, nach der ersten Trainingsstunde 30–60 Gramm Kohlenhydrate pro Stunde zu sich zu nehmen.
• Versuchen Sie vor dem Ausdauertraining eine Kohlenhydratladung, bei der überschüssige Mengen an Kohlenhydraten verbraucht werden.
• Halten Sie sich an die für Sportler empfohlene tägliche Kohlenhydrataufnahme von 8–12 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht, um die Glykogenspeicher wieder aufzufüllen.
• Nehmen Sie ein bis vier Stunden vor dem Training 1–4 Gramm Kohlenhydrate pro Kilogramm Körpergewicht zu sich.

Was passiert, wenn Ihrem Körper das Glykogen ausgeht?
Wenn die Glykogenspeicher erschöpft sind, beginnt Ihr Körper, Fett zur Energiegewinnung umzuwandeln.

Glykogenspeicherkrankheiten

Die Glykogenspeicherkrankheit (GSD) ist eine Erkrankung, die auftritt, wenn eine Person Glykogen nicht richtig abbauen oder speichern kann. Die Ursache liegt häufig in einem genetischen Enzymdefekt, der von den Eltern an die Kinder weitergegeben wird. Einige Formen können jedoch auch später im Leben auftreten.

Je nach Art kann es die Leber, die Muskulatur oder andere Körperteile betreffen. Der Körper nutzt verschiedene Enzyme zur Speicherung von Glykogen. Daher gibt es viele verschiedene Arten von GSD.

Die häufigsten Arten sind:

• Typ 1 (von-Gierke-Krankheit)
• Typ 2 (Morbus Pompe)
• Typ 3 (Cori-Krankheit oder Forbes-Krankheit)
• Typ 4 (Andersen-Krankheit)

Zu den Symptomen einer GSD gehören:

• Verzögertes Wachstum
• Niedriger Blutzucker (Hypoglykämie)
• Ein geschwollener Bauch
• Muskelschwäche
• Hitzeunverträglichkeit
• Muskelkrämpfe oder Schmerzen