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Il segreto del glicogeno: perché questo polisaccaride multiramificato è la riserva energetica del nostro corpo?
Il glicogeno è un polisaccaride multiramificato composto da glucosio che svolge la funzione di riserva energetica negli animali, nei funghi e nei batteri. È la principale forma di accumulo del glucosio nell'organismo. Essendo una delle tre riserve energetiche più comunemente utilizzate, il glicogeno viene utilizzato principalmente per la fornitura di energia a breve termine, mentre il creatinfosfato viene utilizzato per l'energia rapida a breve termine e i trigliceridi nel tessuto adiposo vengono utilizzati per le riserve a lungo termine. In circostanze normali, le proteine non vengono generalmente utilizzate come fonte energetica principale e vengono impiegate solo in periodi di carestia o di crisi fisiologica.
Nel corpo umano, il glicogeno viene prodotto e immagazzinato principalmente nel fegato e nelle cellule muscolari scheletriche.
Nel fegato, il glicogeno può rappresentare il 5-6% del peso fresco dell'organo. Il fegato di un adulto che pesa circa 1,5 kg può immagazzinare circa 100-120 grammi di glicogeno. Nel muscolo scheletrico la concentrazione di glicogeno è più bassa e rappresenta circa l'1-2% della massa muscolare. Un adulto che pesa 70 kg può immagazzinare circa 400 g di glicogeno nel muscolo scheletrico. Il glicogeno viene immagazzinato in piccole quantità anche in molti altri tessuti e cellule, tra cui i reni, i globuli rossi, i globuli bianchi e le cellule gliali del cervello. Durante la gravidanza, l'utero immagazzina anche glicogeno per nutrire l'embrione.
La quantità di glicogeno immagazzinato dipende principalmente dalla fibra ossidativa di tipo 1, dall'allenamento fisico, dal metabolismo basale e dalle abitudini alimentari. Diversi livelli di glicogeno muscolare a riposo si ottengono modificando il numero di granuli di glicogeno, anziché la dimensione dei granuli esistenti. Vale la pena notare che circa 4 grammi di glucosio sono sempre presenti nel sangue umano; a digiuno, i livelli di zucchero nel sangue vengono mantenuti stabili utilizzando le riserve di glicogeno nel fegato, perché il glicogeno nel muscolo scheletrico è utilizzato principalmente da questo muscolo. , ma non è coinvolto nella regolazione dei livelli di zucchero nel sangue.
Il glicogeno presente nei muscoli costituisce la riserva energetica del muscolo stesso, mentre il glicogeno presente nel fegato viene utilizzato da tutto il corpo, in particolar modo dal sistema nervoso centrale.
Infatti, il cervello umano consuma circa il 60% dello zucchero nel sangue durante il digiuno. Il glicogeno è simile all'amido presente nelle piante ed è un polimero del glucosio utilizzato per immagazzinare energia. Sebbene la sua struttura sia simile all'amilopectina, un componente dell'amido, le ramificazioni del glicogeno sono più abbondanti e più compatte. Questo efficiente metodo di stoccaggio consente il rilascio rapido del glicogeno per soddisfare improvvise esigenze energetiche.
Struttura e funzione del glicogeno
Il glicogeno è un polimero con una catena lineare e una struttura ramificata complessa, solitamente composto da catene di 8-12 unità di glucosio, il cui numero varia da 2.000 a 60.000 per molecola di glicogeno. Le molecole di zucchero sono legate da legami glicosidici α(1→4), mentre le parti ramificate sono legate da legami glicosidici α(1→6). In sintesi, la struttura del glicogeno è come la sfera di un albero del glucosio, con la proteina del glicogeno al centro.
Nel fegato, quando i livelli di zucchero nel sangue aumentano, l'insulina stimola le cellule epatiche ad assorbire il glucosio e a convertirlo in glicogeno; al contrario, quando i livelli di zucchero nel sangue diminuiscono, il glucagone stimola la degradazione del glicogeno per rilasciare glucosio.
La funzione principale del glicogeno nel fegato è quella di regolare i livelli di zucchero nel sangue. Dopo un pasto, la glicemia aumenta e aumenta la secrezione di insulina, favorendo la sintesi e l'immagazzinamento del glicogeno. Tuttavia, una volta che la glicemia inizia a scendere, la secrezione di insulina diminuisce, la sintesi del glicogeno si interrompe e l'enzima glicogeno fosforilasi converte nuovamente il glicogeno in glucosio per soddisfare il fabbisogno energetico dell'organismo. Nei muscoli, il glicogeno viene utilizzato come fonte di energia rapida, soprattutto durante l'esercizio fisico ad alta intensità.
Rilevanza clinica e impatto dell'esercizio
La malattia più comune con metabolismo anomalo del glicogeno è il diabete. In questa condizione, le riserve di glicogeno nel fegato aumentano o diminuiscono in modo anomalo a causa di un'insulina anomala. Durante gli sport di resistenza prolungati, come la maratona, lo sci di fondo o il ciclismo, gli atleti spesso sperimentano una carenza di glicogeno, un fenomeno noto come "crollo". Per evitare questo fenomeno, gli atleti possono scegliere di continuare ad assumere carboidrati ad alto indice glicemico per reintegrare l'energia durante l'esercizio.
La ricerca scientifica suggerisce che il consumo di carboidrati insieme alla caffeina può aiutare a ricostituire più rapidamente le riserve di glicogeno dopo un esercizio fisico ad alta intensità, ma non sono state ancora determinate le dosi efficaci.
Inoltre, negli ultimi anni le nanoparticelle di glicogeno sono state studiate anche come potenziali sistemi di somministrazione di farmaci, dimostrando le potenziali applicazioni del glicogeno in campo medico. Questo ruolo versatile ha portato a un rinnovato interesse per il valore del glicogeno, sia come riserva di energia che come indicatore di salute. Non possiamo fare a meno di chiederci quali nuove scoperte e applicazioni porterà la futura ricerca sul glicogeno?
