El glucógeno es el carbohidrato de almacenamiento energético en mamíferos para ser utilizado en períodos postabsortivos en células que dependen cien por ciento de glucosa como eritrocito y células nerviosas. Los compartimientos de almacenamiento principales de glucógeno es el tejido muscular esquelético y tejido hepático, sin embargo el destino metabólico de cada uno es distinto, de acuerdo a las condiciones hormonales y aeróbicas que esté sometido el organismo.
Antes de detallar la importancia de cada molécula de glucógeno, analicemos la biología de cada tejido (muscular y hepático)
- Transporte de glucosa: para que se transporte la glucosa del torrente sanguíneo a las células musculares o a las células hepáticas se requiere en las membranas plasmáticas los TRANSPORTADORES DE GLUCOSA (GLUT) que se encarga de transportar la glucosa desde el exterior al interior de las células o viceversa.
Los GLUTS se dividen en GLUT-1 que se encuentran en tejido nervioso, eritrocito y en poca proporción en el resto de las células, tienen una afinidad muy alta con la glucosa y permiten la entrada o salida de glucosa (bidireccional) y son responsables del mantenimiento de la glicemia en períodos de ayuno (6-8 horas). Los GLUT-2 se encuentran en páncreas, e hígado, sólo permiten la entrada de glucosa pero no la saluda (unidireccionales) y son responsables de la regulación plasmática de los valores de glucosa en períodos postprandiales (ingesta de alimentos) (figura 1). Los GLUT-3 tienen alta afinidad con la glucosa y se encuentra equitativamente en todos los tejidos. Los GLUT-4 se encuentran en músculo e hígado, son estimulados por la acción de la insulina e períodos absortivos o postprandiales y son bidireccionales (figura 1).
Figura 1. Resumen de los transportadores de glucosa, ubicación y funciones
Fuente: Díaz Hernández Diana P, Burgos Herrera Luis Carlos (2002). ¿Cómo se transporta la glucosa a través de la membrana celular?. IATREIA ; VOL 15, No.3: 179-189.
- Metabolismo del glucógeno hepático: el hígado es la glándula reguladora del metabolismo de la glucosa por excelencia. En períodos absortivos, la glucosa y amninoácidos provenientes del tubo digestivo, estimulan la secreción de insulina en el páncreas. Esta hormona se encarga de estimular el transporte de glucosa en hígado mediante la translocación de los GLUT-4 y activación de las enzimas claves encargadas del metabolismo de la glucosa (ej glucoquinasa) para la activación de vías metabólicas como glucólisis (degradación de la glucosa) y glucogénesis (biosíntesis de glucógeno); por otra parte estimula la síntesis de proteínas, lipogénesis (biosíntesis de grasas) y ADN.
En ayuno donde las concentraciones de glucosa son bajas, se activa la vía de la glucogenólisis (degradación del glucógeno) y gluconeogénesis (producción de glucosa a partir de otros compuestos que no son glucosa), todo esto con el fin de mantener la glicemia controlada y proteger al tejido nervioso y glóbulos rojos que son glucosa dependiente para la obtención de energía. Al terminar las 8 horas de ayuno sólo queda 10 a 15 por ciento de las reservas iniciales de glucógeno.
3: Metabolísmo del glucógeno en el músculo esquelético: en períodos absortivos, del sistema arterial se obtiene la glucosa para la formación del glucógeno (glucogénesis). La insulina estimula la translocación de los GLUT-4 en la membrana y la activación de la enzima hexoquinasa para la activación metabólica de glucosa y pueda ser utilizada para la glucólisis, glucogénesis y lipogénesis.
El glucógeno muscular tiene una peculiaridad, sólo es almacenado para la utilización de la glucosa en períodos de contracción muscular. En períodos de ayuno la condición hormonal es a favor de las hormonas contrainsulinicas (cortisol, adrenalina, glucagon) las cuales se encargan de la degradación del glucógeno solo con fines energéticos musculares, la glucosa proveniente del glucógeno muscular no toma la vía sanguínea. Hormonas como cortisol se encargan de degradar el glucógeno (glucogenólisis) y las proteínas (proteólisis) y de esta manera el musculo obtenga energía en estados de contracción. Si no son utilizados los aminoácidos como fuente de energía, ellos viajan al hígado y se transforman en glucosa mediante la gluconeogénesis que en este período de ayuno esta activo gracias al glucagon y al cortisol.
Entonces, teniendo en cuenta el destino metabólico del glucógeno hepático y muscular y la función de cada uno, es metabólicamente eficiente hacer ejercicios cardiovasculares en ayuno?
En respuesta a una actividad física, el sistema nervioso secreta ACTH (Hormona adrenocorticotrópica), que estimula a las glándulas suprarrenales a la producción de cortisol, que es un esteroide encargado de la proteólisis muscular y estimular la gluconeogénesis hepática y renal. El glucógeno hepático está completamente agotado y el muscular sólo es usados en condiciones anaeróbicas (contracción) y no puede ir a sangre porque el sistema enzimático y de transporte en músculo no permite la utilización de glucosa proveniente del glucógeno. Todo ello puede traer complicaciones agudas como neurológicas (fatiga, alucinaciones) y físicas como sarcopenia (degradación del musculo) y más cuando las concentraciones de cortisol son estimuladas por el ejercicio y el ayuno prolongado. Por otro lado, la elevación de cortisol provoca inmunodeficiencia, aumentando la susceptibilidad a infecciones recurrentes.
