グリコーゲンの代謝と合成について詳しく解説！

こんにちは！
パーソナルトレーナーの井上です。

生理学の基本的な知識は、すべての運動指導者にとって必要な科目です。

少しでも参考になればと思いますので、是非ご覧ください。

代謝

グリコーゲンはグルコースが合成されたものである。

主として筋肉と肝臓に貯蔵される。

一般的には筋肉には通常1500kcal程度。肝臓には500kcal程度貯蔵されているとされている。

肝臓のグリコーゲンは食事で増え、食間期で減ることを繰り返している。

グリコーゲンの濃度からすれば通常は肝臓が一番高いが、筋肉の方が肝臓よりグリコーゲン濃度は低いが、全身の組織量が多いので、結果的に筋肉にもっとも多くグリコーゲンがある。

そこで、血中のグルコースをもっとも多く取り込み血中グルコース濃度の維持に主として関係するのも筋肉である。

グリコーゲンがグルコースが集まったものであるが、直線上につながるだけでなく枝分かれしたつながりもする。

グリコーゲンが代謝されることは、運動時とくに強度の高い運動時に重要である。

これにはまず、グリコーゲンホスホリラーゼによって、グリコーゲンはグルコース1リン酸になる。

この段階はグリコーゲン代謝の律速段階である。

グリコーゲンホスホリラーゼは通常不活性形でいるが、ADPやリン酸濃度の上昇により活性形に転換され、グリコーゲンを分解する。

運動するとすぐにADPやリン酸濃度は上昇するので、運動を開始するとすぐにグリコーゲン分解は高まる。

またADPやリン酸はホスホフルクトキナーゼの活性化因子でもあるので、糖質分解全体がこれらの上昇で高まることになる。

ただ一方でこの糖質分解の活性化は長時間続かない。短距離走のような運動では数10秒で低下する。

これはグリコーゲン濃度をあまり大きくは低下させない目的の反応と考えられる。

グルコース1リン酸の次にはリン酸の位置が変わって、グルコース6リン酸となる。ここからはグルコースの分解過程と一緒である。

合成

筋肉に取り込まれたグルコースは、すぐに利用される。もしくはグリコーゲンとして貯蔵される。

筋肉に取り込まれたグルコースがグリコーゲンになる経路は。まずグルコースがグルコース6リン酸になるまではグルコース代謝経路と一緒である。

そして、グルコース6リン酸からリン酸が外れて重合してグリコーゲンとなる。

この段階はグリコーゲンシンターゼが触媒する律速段階である。

運動して大きく筋グリコーゲン濃度が低下した場合、筋グリコーゲンレベルをどうやって早く回復させるのかは、競技者にとっては重要である。

つまり、筋グリコーゲンが低下すると筋収縮が悪くなり、疲労しやすくなるので筋グリコーゲン濃度は素早く元に戻したほうが良い。

しかし、筋グリコーゲンはなかなか早く合成できない。

筋グリコーゲンは総量として1500kcal程度で、これは一日食事をしなければすぐに減ってしまう程度のあまり多くない量といえる。

そこで筋グリコーゲンがなくなった場合には、回復させるのも容易のように感じるが、糖質は安静にしていても常に脳を中心にして利用される。その量は運動しなくても1日700kcal程度にはなるであろう。

そうすると、1500kcaの筋グリコーゲンの回復には700kcalを足して少なくても2200kcal分の糖質を1回で食べるのは通常不可能である。

1日3回の食事でもかなり大変なのが分かる。

さらに休養せず練習を継続している場合には練習で糖質は使うので、グリコーゲンの再合成に回せる糖質が減ってしまう。

実際にはグリコーゲンがゼロになるといったことはあり得ないが、運動で大きく筋グリコーゲン濃度が低下すると、1日で元に戻ることは不可能である。

試合が続く時や合宿期間などハードなトレーニングをしている時には、筋グリコーゲンは低下していって合成が追い付かない。

こうした時にはできるだけ糖質の摂取を心がける必要がある。