Zdaniem badaczy choroby spichrzeniowe glikogenu dotykają jedno dziecko na każde 40 tysięcy urodzeń. Wszystkie schorzenia należące do tej grupy związane są z dysfunkcją enzymów biorących udział w przemianach metabolicznych cukru - glikogenu. Za aktywność tych enzymów odpowiadają odpowiednie geny, które u osób z chorobami spichrzeniowymi glikogenu działają wadliwie.
W związku z zaburzeniami przemian glikogenu choroby spichrzeniowe glikogenu powodują, że nadmiar cukru zaczyna odkładać się w wątrobie, nerkach czy mięśniach, a bez odpowiedniego leczenia zachodzą w nich, często nieodwracalne, zmiany. Szczególnie narażone na powstawanie złogów glikogenowych są wątroba i mięśnie - to właśnie w nich w zdrowym organizmie glikogen ulega przemianom.
Choroby spichrzeniowe glikogenu: objawy
W zależności od miejsca w organizmie, w którym gromadzą się złogi glikogenu, choroby spichrzeniowe glikogenu dzieli się na wątrobowe oraz mięśniowe. W pierwszym przypadku obserwuje się hipoglikemię, powiększenie wątroby oraz kwasicę mleczanową. U pacjentów, u których glikogen zalega w tkance mięśniowej pojawiają się bóle, osłabienie oraz częściowy zanik mięśni.
Czasem choroby spichrzeniowe oddziałują też na tkanki innych narządów, powodując nieprawidłowe działanie nerek, serca lub jelit.
Medycyna klasyfikuje choroby spichrzeniowe na dwa sposoby:
- ze względu na obszary zmienione chorobowo:
- choroby spichrzeniowe wątrobowe,
- choroby spichrzeniowe mięśniowe.
- ze względu na enzym, który nie działa prawidłowo:
- Glikogenoza typu 0,
- Choroba von Gierkego (typu Ia i Ib),
- Choroba Pompego,
- Choroba Coriego (choroba Forbesa)
- Choroba Andersen,
- Choroba McArdle'a,
- Choroba Hersa,
- Choroba Taruiego,
- Glikogenoza typu VIII,
- Glikogenoza typu IX,
- Zespół Fanconiego-Bickela.
Choroby spichrzeniowe a metabolizm glikogenu
Glikogen jest cząsteczką, w którą organizm zdrowego człowieka zmienia glukozę, żeby przechować energię, której dostarcza cukier. Poziom glukozy znacznie wzrasta np. po posiłku i daje organizmowi dużo więcej energii niż potrzebuje w danym momencie. Dlatego cząsteczki glukozy zmieniają się w glikogen: chodzi o zamgazynowanie energii i wykorzystanie jej w odpowiednim momencie.
Glikogen jest więc niezwykle ważny dla organizmu, bo magazynuje energię niezbędną do podtrzymywania procesów życiowych nawet wtedy, gdy nie dostarczamy jej wraz z pożywieniem. Energia jest uśpiona w wiązaniach pomiędzy atomami cząsteczek glikogenu. Sposób wiązania w cząsteczce glikogenu ma tę zaletę, że zmagazynowaną w ten sposób energię można stosunkowo szybko uwolnić i wykorzystać.
W chorobach spichrzeniowych glikogenu podkreśla się rolę enzymów. To dlatego, że zarówno tworzenie glikogenu (synteza), jak i rozrywanie wiązań pomiędzy atomami cząsteczki (rozpad) wymaga udziału wielu enzymów. Działają one kaskadowo, uruchamiając kolejne etapy procesów.
Glikogen w organizmie przechowywany jest w dwóch miejscach: w wątrobie i mięśniach szkieletowych.
Choroby spichrzeniowe: wadliwa synteza glikogenu
W syntezie glikogenu bierze udział szereg enzymów. W zależności od tego, który z nich działa wadliwie, mamy do czynienia z różnymi klasyfikacjami choroby spichrzeniowej.
W wyniku syntezy glikogenu powstaje cząsteczka złożona z długiego łańcucha cząsteczek glukozy (reszt glukozowych). Łańcuch ten tworzy w niektórych miejscach rozgałęzienia, co zwiększa jego zdolność do magazynowania energii (im więcej wiązań, tym więcej miejsc z potencjałem energetycznym). Do powstania tego wiązania oraz jego rozerwania w celu uwolnienia energii potrzebne są enzymy. To one dają sygnał do uruchomienia obu procesów.
Proces syntezy glikogenu przebiega wieloetapowo przy udziale następujących enzymów:
1. przemiana glukozy w glukozo-6-fosforan (enzym heksokinaza w komórkach obwodowych lub glukokinaza w wątrobie);
2. przemiana glukozo-6-fosforanu w glukozo-1-fosforan (enzym fosfoglukomutaza, dysfunkcja enzymu: choroba Tauriego; enzym glukozo-6-fosfataza, dysfunkcja enzymu: choroba van Gierkiego);
3. przemiana glukozo-1-fosforan w UDP-glukozę (enzym: pirofosforylaza UDP-glukozy);
4. przyłączenie kolejnych cząstek UDP-glukozy do łańcucha (enzym: syntaza glikogenu, dysfunkcja enzymu: glikogenoza typu 0), enzymy kinazy fosforylazy, dysfunkcja enzymów: glikogenoza typu VIII i glikogenoza typu IX);
5. rozgałęzienie łańcucha glikogenu (enzym: rozgałęziający, inna nazwa: 1,4-1,6-transglukozydaza, dysfunkcja enzymu: choroba Andersen).
Cały proces syntezy (glikogeneza) przebiega niemal w całości w wątrobie.
Choroby spichrzeniowe glikogenu zdrowie.gazeta.pl
Choroby spichrzeniowe: wadliwy rozpad glikogenu
W procesie glikogenezy uzyskujemy rozgałęziony łańcuch glikogenu. Rozpad glikogenu to glikogenoliza, podczas której łańcuch glikogenu rozpada się do glukozo-6-fosforanu. W tym procesie biorą udział zupełnie inne enzymy niż w procesie syntezy, więc jest on potencjalnym źródłem kolejnych zaburzeń w cyklu przemian glikogenu i kolejnych chorób spichrzeniowych.
Proces rozpadu glikogenu ma na celu ponowne uwolnienie wolnej cząsteczki glukozy. Przebiega wieloetapowo i biorą w nim udział następujące enzymy:
- fosforylaza glikogenu – enzym odpowiedzialny za rozkład glikogenu do cukru o nazwie glukozo-1-fosforan. Fosforylaza glikogenu katalizuje odłączanie cząsteczek glukozy. W wyniku jego działania dochodzi do bardzo korzystnego oderwania cząsteczki, bo proces nie wymaga energii. Jednak działa on tylko na wiązania 1,4- alfa-glikozydowe, a nie działa na obecne przy odgałęzieniach wiązania 1,6- alfa-glikozydowe, ani w pobliżu tych wiązań. Fosforylaza glikogenu odłącza cząsteczki glukozy, zaczynając od końca łańcucha i zatrzymuje się, gdy zbliża się do wiązania 1,6 (zatrzymuje się na cztery połączenia przed nim). Zaburzenia w pracy fosforylazy glikogenu są przyczyną chorób spichrzeniowych: McArdle’a lub Hersa;
- enzym usuwający rozgałęzienia - nietypowy enzym, który uruchamia dwa bardzo ważne procesy w przemianie glikogenu: glikozydazę i transferazę. Odłącza on od krótkiego łańcucha glikogenu cząstki glukozy przy wiązaniu 1,6 (czego nie mogła zrobić fosforylaza glikogenu) i przyłącza je do łańcucha podstawowego tak, że przy rozgałęzieniu zostaje tylko jedna cząstka) - jest to proces zwany transferazą; Zaburzenia pracy tego enzymu dają objawy choroby spichrzeniowej Coriego;
- Alfa-1,6-glukozydaza - uczestniczy w kolejnym etapie usuwania rozgałęzienia. oderwaniu jednej, wciąż tworzącej rozgałęzienie, pozostałej przy wiązaniu 1,6 cząsteczki. To oderwanie odbywa się przy użyciu cząstki wody, ponieważ samo wiązanie 1,6 nie posiada takich zasobów energetycznych, żeby przerwać wiązanie. Zaburzenia pracy tego enzymu dają objawy choroby spichrzeniowej Coriego.
Choroba Pompego również ma ścisły związek z cyklem przemian glikogenu, ale nie wpisuje się w podstawowy schemat cyklu uwalniania glukozy w procesie rozpadu. Oprócz wieloetapowego procesu glikogenolizy istnieje jeszcze ekspresowa droga na skróty. Przemiana glikogenu w glukozę odbywa się wówczas w lizosomach. W procesie rozpadu bierze udział alfa-1,4-glukozydaza. Jeśli działa wadliwie, dochodzi do spichrzania glikogenu w lizosomach. Choroba Pompego to lizosomowa choroba spichrzeniowa.
Jest też choroby spichrzeniowe związana z transportem glikogenu: zespół Fanconiego-Bickela . Uszkodzone jest białko błonowe (GLUT2) odpowiedzialne za transport glukozy do komórki.
