Glucógeno

Qué es el glucógeno

El glucógeno es un carbohidrato complejo, clasificado como polisacárido de reserva, compuesto exclusivamente por monómeros de glucosa. Su estructura es similar a la de la amilopectina del almidón vegetal, pero mucho más ramificada: las unidades de glucosa se unen entre sí mediante enlaces glucosídicos α-1,4 en cadenas lineales de 12 a 18 unidades, y cada cierto tramo una de estas cadenas se conecta a la siguiente mediante un enlace α-1,6, que crea un punto de ramificación. Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120.000 monómeros de glucosa y alcanzar un tamaño considerable. El glucógeno es un sólido blanco, insoluble en agua en sentido estricto, que forma dispersiones coloidales en el medio acuoso del citoplasma celular.

La etimología de "glucógeno" remite directamente a su función biológica. El término fue acuñado en francés como glycogène por el fisiólogo francés Claude Bernard (1813-1878), y combina dos raíces griegas: γλυκύς (glykýs), "dulce" —la misma raíz que "glucosa"—, y el sufijo -γενής (-genḗs), "que genera" o "que produce". Literalmente, pues, "glucógeno" significa "el que genera dulzura" o, más exactamente, "el que genera glucosa": la sustancia a partir de la cual el organismo puede producir glucosa cuando la necesita.

El descubrimiento del glucógeno por Claude Bernard en 1856 fue uno de los hitos más importantes de la fisiología del siglo XIX, porque rompió un dogma que llevaba décadas vigente: la idea de que solo las plantas eran capaces de sintetizar azúcares, mientras que los animales se limitaban a destruirlos. Bernard demostró que el hígado de los animales contenía una sustancia de reserva —que llamó glycogène— capaz de liberar glucosa a la sangre incluso en animales alimentados exclusivamente con carne. Con ello probó que los animales también construyen moléculas complejas a partir de otras más simples, un principio que transformó la comprensión del metabolismo.

Almacenamiento y función: glucógeno hepático y muscular

El organismo almacena glucógeno en dos depósitos principales con funciones distintas:

Glucógeno hepático. El hígado es el órgano con mayor concentración de glucógeno: en un adulto sano, el glucógeno puede representar hasta el 8-10 % de la masa hepática, lo que equivale a unos 80-100 gramos. La función del glucógeno hepático es mantener la glucemia entre comidas y durante el ayuno. Cuando la concentración de glucosa en sangre desciende, el glucagón —la hormona hiperglucemiante del páncreas— estimula la degradación del glucógeno hepático (glucogenólisis), liberando glucosa libre al torrente sanguíneo para que pueda ser utilizada por todos los tejidos, y especialmente por el cerebro.

Glucógeno muscular. El músculo esquelético almacena glucógeno en menor concentración que el hígado (aproximadamente el 1-2 % de la masa muscular), pero dado que la masa muscular total del organismo es mucho mayor, la cantidad absoluta de glucógeno muscular supera a la hepática (unos 300-400 gramos en un adulto). A diferencia del hepático, el glucógeno muscular no libera glucosa a la sangre, porque el músculo carece de la enzima glucosa-6-fosfatasa necesaria para ese paso. En su lugar, la glucosa obtenida de la glucogenólisis muscular se consume in situ por la propia fibra muscular mediante la glucólisis para obtener energía destinada a la contracción.

Existen también pequeñas cantidades de glucógeno en otros tejidos, como ciertas células gliales del cerebro y los riñones, con funciones de reserva local más limitadas.

Síntesis y degradación: el ciclo del glucógeno

El metabolismo del glucógeno está gobernado por dos procesos opuestos, regulados fundamentalmente por las hormonas insulina y glucagón:

Glucogénesis (síntesis). Cuando la glucemia se eleva —por ejemplo, tras una comida rica en carbohidratos—, la insulina estimula la captación de glucosa por el hígado y los músculos, y activa la enzima glucógeno sintasa, que va añadiendo unidades de glucosa a las cadenas del glucógeno, haciéndolo crecer. Es la forma que tiene el organismo de almacenar el excedente de glucosa para utilizarlo más tarde.

Glucogenólisis (degradación). Cuando la glucemia desciende —entre comidas, durante el ayuno o en el ejercicio—, el glucagón (en el hígado) o la adrenalina (en el músculo) activan la enzima glucógeno fosforilasa, que va separando unidades de glucosa de las cadenas del glucógeno y las libera para su utilización. La abundante ramificación del glucógeno tiene aquí una ventaja biológica decisiva: al ofrecer múltiples extremos de cadena simultáneos, permite que muchas moléculas de enzima actúen a la vez, lo que acelera enormemente la velocidad de liberación de glucosa.

Diferenciación con conceptos relacionados

Glucógeno y glucagón. A pesar de la semejanza fonética, son conceptos completamente diferentes. El glucógeno es una molécula (un polisacárido de reserva); el glucagón es una hormona (un péptido de 29 aminoácidos). La relación funcional entre ambos es que el glucagón ordena la degradación del glucógeno hepático para liberar glucosa a la sangre.

Glucógeno y almidón. Ambos son polisacáridos formados por glucosa, pero cumplen funciones de reserva en organismos diferentes: el glucógeno es el polisacárido de reserva de los animales; el almidón (compuesto por amilosa y amilopectina) es el de las plantas. Estructuralmente, el glucógeno es mucho más ramificado que la amilopectina, lo que le permite liberar glucosa con mayor rapidez.

Glucógeno y glucosa. La glucosa es el monómero (la unidad individual); el glucógeno es el polímero (la cadena larga formada por la unión de miles de monómeros de glucosa). El organismo almacena la glucosa en forma de glucógeno porque mantener miles de moléculas de glucosa libres en el citoplasma celular elevaría la presión osmótica hasta niveles incompatibles con la vida celular.

Glucógeno y glucogenosis. Las glucogenosis son un grupo de enfermedades hereditarias causadas por defectos enzimáticos en las vías de síntesis o degradación del glucógeno, que provocan su acumulación anormal en los tejidos.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "glucógeno"?

Fue acuñada por el fisiólogo francés Claude Bernard en la década de 1850, a partir de dos raíces griegas: γλυκύς (glykýs), "dulce", y -γενής (-genḗs), "que genera". Literalmente significa "el que genera dulzura" o "el que produce glucosa". Bernard descubrió esta sustancia en el hígado en 1856, demostrando que los animales también son capaces de sintetizar azúcares, lo que rompió el dogma vigente de que solo las plantas podían hacerlo.

¿Es lo mismo glucógeno que glucagón?

No. Son dos conceptos completamente diferentes a pesar de que suenan muy parecidos. El glucógeno es una molécula de almacenamiento (un polisacárido); el glucagón es una hormona (un péptido). La relación entre ambos es funcional: el glucagón es la hormona que ordena la degradación del glucógeno en el hígado para liberar glucosa a la sangre. Es una de las confusiones terminológicas más frecuentes en bioquímica.

¿Por qué el organismo almacena glucosa en forma de glucógeno y no como glucosa libre?

Por una razón física: la presión osmótica. Si el hígado almacenara la misma cantidad de glucosa en forma de miles de millones de moléculas individuales sueltas en el citoplasma, la presión osmótica dentro de las células se elevaría hasta niveles que las harían reventar. Al empaquetar todas esas moléculas de glucosa en una sola macromolécula de glucógeno, la célula resuelve el problema: almacena la misma cantidad de energía con un impacto osmótico mínimo.

¿Qué pasa cuando se agotan las reservas de glucógeno?

Las reservas de glucógeno hepático pueden agotarse tras un ayuno prolongado de unas 12-24 horas. Cuando esto ocurre, el organismo activa la gluconeogénesis (síntesis de glucosa nueva a partir de aminoácidos, lactato y glicerol) para mantener la glucemia, y comienza a utilizar ácidos grasos como fuente de energía alternativa, generando cuerpos cetónicos. Las reservas de glucógeno muscular se agotan con el ejercicio intenso y prolongado.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Glucosa en la sangre. MedlinePlus en español.
2. Real Academia Española. Glucógeno. Diccionario de la lengua española, 23.ª edición.
3. Manual MSD. Enfermedades por almacenamiento de glucógeno (glucogenosis). Manual MSD, versión para público general.
4. Manual MSD. Descripción general de la diabetes mellitus. Manual MSD, versión para público general.