Glikogen mięśniowy i wątrobowy

Glikogen – zapasowa postać węglowodanów w organizmie: rozgałęziony polimer glukozy, gromadzony głównie w mięśniach szkieletowych i w wątrobie. W dietetyce sportowej jego zapas wyznacza zdolność do wysiłku o umiarkowanej i wysokiej intensywności, a od tempa odbudowy zależy ilość węglowodanów potrzebna między treningami.

Z czego zbudowany jest glikogen?

Glikogen tworzy ziarna z cząsteczek glukozy, połączonych wiązaniami α-1,4 i α-1,6-glikozydowymi w warstwową, rozgałęzioną strukturę na białku zwanym glikogeniną1. Największe ziarna mają 42 nm średnicy i do 55 000 jednostek glukozy, lecz większość ziaren w ludzkim mięśniu mierzy około 25 nm.

Wewnątrz włókna mięśniowego glikogen leży w trzech przedziałach. Około 75% zapasu znajduje się między miofibrylami, czyli włókienkami kurczliwymi, a po 5–15% wewnątrz miofibryli i tuż pod błoną komórkową. Stężenie w całym mięśniu waha się od 50 do 800 mmol/kg suchej masy, zależnie od wytrenowania, zmęczenia i ilości węglowodanów w diecie.

Ile glikogenu mieści się w mięśniach i wątrobie?

Mięśnie szkieletowe, największy magazyn glikogenu, zawierają go średnio 500 g (zakres 300–700 g), a wątroba średnio 80 g (zakres 0–160 g)2. Niewielka ilość, około 100 razy mniejsza niż w komórkach mięśniowych, znajduje się w astrocytach, czyli komórkach glejowych mózgu. Glikogen mięśni i wątroby stanowi zaledwie 4% wszystkich zapasów paliwa w organizmie.

Każdy gram glikogenu wiąże co najmniej 3 g wody. Dlatego u wielu sportowców większe zapasy wyraźnie podnoszą masę ciała. Dieta uboga w węglowodany szybko ją z kolei obniża, bo nerki wydalają wodę uwolnioną przy rozkładzie glikogenu.

Kiedy glikogen mięśniowy jest głównym paliwem wysiłku?

Glikogen mięśniowy i glukoza krwi stają się głównym paliwem przy wysiłku powyżej około 60% maksymalnego poboru tlenu (VO2max), bo z intensywnością rośnie udział szybkokurczliwych jednostek ruchowych. Gdy intensywność wzrasta z 65% do 85% VO2max, przyspiesza rozpad glikogenu w mięśniach i w wątrobie oraz pobór glukozy, a przemiany węglowodanów zaczynają przeważać.

Zużycie zależy od tego, które włókna pracują. W długim wysiłku o stałym tempie najpierw opróżniają się włókna typu I, wolnokurczliwe. W wysiłku bliskim maksymalnego lub ponadmaksymalnego wyraźnie tracą glikogen także włókna typu II. Mecz piłki nożnej łączy oba rodzaje pracy: po nim 54% włókien typu I i 46% włókien typu II było całkowicie albo prawie pustych. Trening oporowy również zużywa glikogen, bo powtarzane skurcze z obciążeniem bliskim maksymalnego obniżają jego zapas o 25–40%.

Wyczerpanie glikogenu mięśniowego wiąże się ze zmęczeniem. Przy niskich zapasach komórki mięśniowe nie wytwarzają ATP dość szybko, żeby utrzymać intensywność wysiłku. Poniżej 70 mmol/kg mokrej masy mięśnia siateczka sarkoplazmatyczna gorzej uwalnia wapń i spada szczytowa moc. Bezpośredniego związku przyczynowego między glikogenem a funkcją mięśnia dotąd nie ustalono. Autorzy przeglądu przedstawiają jednak dane doświadczalne przemawiające za tym, że w zmęczeniu ubytek glikogenu wewnątrz miofibryli bezpośrednio osłabia uwalnianie wapnia3. W wysiłku o wysokiej intensywności glikogen mięśniowy jest głównym substratem i już po stosunkowo krótkim czasie znacznie go ubywa4. Pojedyncze włókna mogą się wtedy opróżnić, choć zapas w całym mięśniu spadł tylko umiarkowanie.

Do czego służy glikogen wątrobowy?

Glikogen wątrobowy, czyli ponad 80 g glukozy zmagazynowanej w wątrobie, stale uzupełnia około 4 g glukozy krążącej we krwi. Wątroba uwalnia glukozę w tempie zbliżonym do jej poboru przez tkanki i utrzymuje stężenie glukozy we krwi w granicach 4,0–5,5 mmol/l. Gdy zapas spada, wątroba w większym stopniu wytwarza glukozę z aminokwasów i glicerolu (glukoneogeneza). Tempo tego procesu nie nadąża jednak za zużyciem glukozy w czasie wysiłku. Przy uszczuplonym zapasie glikogenu wątrobowego spada stężenie glukozy we krwi, a hipoglikemia upośledza sprawność fizyczną i umysłową.

Inaczej niż w mięśniach, sportowcy wytrenowani wytrzymałościowo nie mają w spoczynku większego zapasu glikogenu w wątrobie. Ich wątroba może jednak rozkładać go wolniej podczas wysiłku umiarkowanego i intensywnego5. Spożycie węglowodanów w tempie ponad 1,5 g/min może zapobiec wyczerpaniu glikogenu wątrobowego w wysiłku o umiarkowanej intensywności, niezależnie od rodzaju cukru. Po wysiłku połączenie glukozy z fruktozą albo galaktozą może podwoić tempo odbudowy glikogenu w wątrobie. W chwili publikacji tego przeglądu nie było wytycznych, jak maksymalnie odbudować glikogen wątrobowy.

Jak szybko odbudowuje się glikogen po treningu?

Odbudowa glikogenu mięśniowego przebiega dwufazowo: szybko przez pierwsze godziny, potem wolniej. Maksymalne tempo syntezy, około 10 mmol/kg mokrej masy mięśnia na godzinę, utrzymuje się przez około 4 godziny, a następnie spada do mniej więcej połowy. Międzynarodowe Towarzystwo Żywienia Sportowego (ISSN), stowarzyszenie amerykańskie, przy przerwie krótszej niż 4 godziny przewiduje 1,2 g węglowodanów na kilogram masy ciała na godzinę, z przewagą źródeł o indeksie glikemicznym powyżej 706. Inna możliwość to 0,8 g/kg/h węglowodanów razem z 0,2–0,4 g/kg/h białka.

Przy dobie przerwy częstość posiłków ma mniejsze znaczenie niż łączna ilość węglowodanów i energii. Spożycie 10 g/kg masy ciała w ciągu 24 godzin, przy energii pokrywającej potrzeby, pozwala maksymalnie odbudować glikogen. W badaniu Starlinga i wsp. dieta z 9,8 g/kg przez dobę przywróciła 93% glikogenu zużytego w dwugodzinnej jeździe na rowerze przy 65% VO2max, a przy 1,9 g/kg tylko 13%. Podczas siedmiu dni treningu dieta z 10 g/kg utrzymywała zapas glikogenu z dnia na dzień, a przy 5 g/kg zapas spadał o 30–36%. Według ISSN zapasy glikogenu najbardziej zwiększa dieta z 8–12 g węglowodanów/kg na dobę.

Czy trening przy niskim zapasie glikogenu poprawia wynik?

Trening przy niskim zapasie glikogenu, czyli przy obniżonej dostępności węglowodanów, poprawił wynik sportowy w 37% z 11 badań, a w 63% go nie zmienił7.

Ziarno glikogenu nie jest wyłącznie magazynem paliwa. Reguluje też szlaki sygnałowe komórki, które kształtują przystosowanie tlenowe mięśnia. Na tym opiera się trening przy obniżonej dostępności węglowodanów, w którym część sesji, na przykład 30–50%, rozpoczyna się z mniejszym zapasem. Służą do tego dwa treningi dziennie, trening na czczo, ograniczenie węglowodanów po wysiłku i nocny odpoczynek bez ich uzupełnienia przed porannym treningiem. Przewaga takiego treningu nad treningiem przy wysokiej dostępności węglowodanów, czyli silniejsza sygnalizacja komórkowa (73% z 11 badań), ekspresja genów (75% z 12) i wzrost aktywności enzymów oksydacyjnych (78% z 9), ujawnia się szczególnie wtedy, gdy sesja zaczyna się w określonym przedziale stężeń glikogenu mięśniowego. Impey i wsp. zaproponowali hipotezę progu glikogenowego, czyli przedziału stężeń, na przykład 300–100 mmol/kg suchej masy, który pozwala wykonać zaplanowany trening i zarazem uruchamia przystosowanie.

Metaanaliza Gejla i Nybo objęła 9 badań z udziałem dobrze wytrenowanych sportowców wytrzymałościowych8. Okresowe ograniczanie węglowodanów nie dało lepszego wyniku wytrzymałościowego niż trening przy wysokiej dostępności węglowodanów (standaryzowana różnica średnich 0,17; p = 0,29). Główną wadą przewlekłego ograniczenia węglowodanów wydaje się obniżona jakość treningu, szczególnie mniejsza intensywność najmocniejszych interwałów. Burke i wsp. ocenili jako niejasne, czy dodatkowy trening przy niskiej dostępności węglowodanów poprawia wynik u dobrze wytrenowanych osób9.

Najczęstsze pytania

Ile wody wiąże glikogen?

Co najmniej 3 g wody na każdy gram glikogenu. Z tego powodu masa ciała wielu sportowców wyraźnie rośnie przy pełnych zapasach i szybko spada przy diecie z małą ilością węglowodanów.

Czy brak glikogenu powoduje zmęczenie?

Tak, wyczerpany zapas wiąże się ze zmęczeniem, bo mięśnie nie nadążają wtedy z wytwarzaniem ATP w tempie potrzebnym do utrzymania intensywności. Przy stężeniu niższym niż 70 mmol/kg mokrej masy mięśnia słabnie uwalnianie wapnia z siateczki sarkoplazmatycznej, a szczytowa moc maleje.

Czy trening siłowy zużywa glikogen?

Tak. Seria skurczów z ciężarem bliskim maksymalnego zmniejsza zapas glikogenu w mięśniu o 25–40%.

Ile węglowodanów na dobę pozwala w pełni odbudować glikogen?

10 g/kg masy ciała w ciągu 24 godzin, o ile dieta pokrywa też zapotrzebowanie energetyczne. ISSN uznaje dietę z 8–12 g węglowodanów/kg na dobę za najskuteczniejszą w zwiększaniu zapasów.

Zobacz też: Węglowodany w sporcie, Ładowanie węglowodanami, Żywienie w trakcie wysiłku, Systemy energetyczne.

Artykuły: Co jeść po treningu. ## Bibliografia

  1. Hearris MA i wsp. Regulation of muscle glycogen metabolism during exercise: implications for endurance performance and training adaptations. Nutrients 2018;10:298. PMID 29498691.
  2. Murray B, Rosenbloom C. Fundamentals of glycogen metabolism for coaches and athletes. Nutr Rev 2018;76:243-259. PMID 29444266.
  3. Ørtenblad N, Westerblad H, Nielsen J. Muscle glycogen stores and fatigue. J Physiol 2013;591:4405-4413. PMID 23652590.
  4. Vigh-Larsen JF i wsp. Muscle glycogen metabolism and high-intensity exercise performance: a narrative review. Sports Med 2021;51:1855-1874. PMID 33900579.
  5. Gonzalez JT i wsp. Liver glycogen metabolism during and after prolonged endurance-type exercise. Am J Physiol Endocrinol Metab 2016;311:E543-E553. PMID 27436612.
  6. Kerksick CM i wsp. International society of sports nutrition position stand: nutrient timing. J Int Soc Sports Nutr 2017;14:33. PMID 28919842.
  7. Impey SG i wsp. Fuel for the work required: a theoretical framework for carbohydrate periodization and the glycogen threshold hypothesis. Sports Med 2018;48:1031-1048. PMID 29453741.
  8. Gejl KD, Nybo L. Performance effects of periodized carbohydrate restriction in endurance trained athletes - a systematic review and meta-analysis. J Int Soc Sports Nutr 2021;18:37. PMID 34001184.
  9. Burke LM i wsp. Carbohydrates for training and competition. J Sports Sci 2011;29 Suppl 1:S17-S27. PMID 21660838.

Opracowanie: imię i nazwisko, dietetyk. Stan wiedzy na 09.10.2026. Weryfikacja w pliku weryfikacja/02-glikogen.md.