Glycogenolyse, proces waarbij glycogeen, het primaire koolhydraat opgeslagen in de lever en spiercellen van dieren, wordt afgebroken tot glucose om onmiddellijk energie te leveren en om het bloedglucosegehalte op peil te houden tijdens het vasten. Glycogenolyse vindt voornamelijk plaats in de lever en wordt gestimuleerd door de hormonen glucagon en epinefrine (adrenaline).
Encyclopædia Britannica, Inc.
Wanneer de bloedglucosespiegel daalt, zoals tijdens het vasten, treedt er een toename op van de glucagonsecretie door de alvleesklier. Deze toename gaat gepaard met een gelijktijdige afname van de insulinesecretie, omdat de werking van insuline, die erop gericht is de opslag van glucose in de vorm van glycogeen in de cellen te verhogen, ingaat tegen de werking van glucagon. Na de secretie gaat glucagon naar de lever, waar het de glycogenolyse stimuleert.
Het overgrote deel van de glucose die vrijkomt uit glycogeen is afkomstig van glucose-1-fosfaat, dat wordt gevormd wanneer het enzym glycogeen-fosforylase de afbraak van het glycogeen-polymeer katalyseert. In de lever, de nieren en de darmen wordt glucose-1-fosfaat (reversibel) omgezet in glucose-6-fosfaat door het enzym fosfoglucomutase. In deze weefsels bevindt zich ook het enzym glucose-6-fosfatase, dat glucose-6-fosfaat omzet in vrije glucose die in het bloed wordt uitgescheiden, waardoor het bloedglucosegehalte weer normaal wordt. Glucose-6-fosfaat wordt ook opgenomen door spiercellen, waar het de glycolyse ingaat (de reeks reacties waarbij glucose wordt afgebroken om energie vast te leggen en op te slaan in de vorm van adenosinetrifosfaat, of ATP). Kleine hoeveelheden vrije glucose worden ook geproduceerd tijdens glycogenolyse door de activiteit van glycogeen debranching enzym, dat de afbraak van glycogeen voltooit door toegang te krijgen tot vertakkingspunten in het polymeer.
Epinephrine, vergelijkbaar met glucagon, stimuleert glycogenolyse in de lever, wat resulteert in de verhoging van het niveau van bloedglucose. Dit proces wordt echter in het algemeen in gang gezet door de vecht-of-vluchtreactie, in tegenstelling tot de fysiologische daling van het bloedglucosegehalte die de glucagonsecretie stimuleert. Vergelijk glycogenese.
Verschillende zeldzame erfelijke ziekten van glycogeenopslag veroorzaken afwijkingen in de glycogenolyse. Glycogeenopslagziekte type V (ziekte van McArdle) bijvoorbeeld leidt tot een gebrek aan glycogeenfosforylase, waardoor glycogeen niet goed kan worden afgebroken en de spieren niet aan de energiebehoefte van sporters kunnen voldoen. Glycogeenstapelingsziekte type III (ziekte van Cori of Forbes) wordt veroorzaakt door mutaties in een gen dat betrokken is bij de productie van een glycogeenafbrekende enzym. De ziekte leidt tot cellulaire ophoping van abnormale, onvolledig afgebroken glycogeenmoleculen, wat leidt tot weefselschade, met name in de lever en de spieren.