Role of fructose 2,6-bisphosphate in the control of glycolysis. Stimulace syntézy glykogenu laktátem v izolovaném pracujícím srdci potkana

Fruktóza 2,6-bisfosfát (Fru-2,6-P2) je nejsilnější stimulátor 6-fosfofrukto-1-kinázy (PFK-1), klíčového enzymu glykolýzy. Zkoumali jsme, zda se tento regulátor podílí na změnách glykolýzy, které lze experimentálně vyvolat v izolovaném pracujícím srdci potkana. Glykolytický tok byl hodnocen podle rychlosti detrituace – a glukózy, podle výdeje laktátu a podle změn obsahu glykogenu. Při stimulaci glykolýzy zvýšením pracovní zátěže (zvýšením preloadu i afterloadu) nebo koncentrace glukózy (z 2 na 11 mM) nebo přidáním 7 mikroM inzulinu bylo pozorováno 20-40% zvýšení obsahu Fru-2,6-P2. Anoxie snížila vnější práci vyvinutou srdcem, stimulovala glykolýzu aktivací glykogenolýzy, ale nezvýšila Fru-2,6-P2. Zvýšení obsahu Fru-2,6-P2 pozorované po inzulínu, vysoké pracovní zátěži nebo zátěži glukózou by mohlo souviset se stimulací transportu glukózy a/nebo aktivací 6-fosfofrukto-2-kinázy (PFK-2), enzymu odpovědného za syntézu Fru-2,6-P2. Přidání 0,5 až 10 mM laktátu, který je pro srdce preferovaným substrátem, do perfuzátu s pyruvátem v poměru 10:1 vyvolalo inhibici glykolytického toku přes PFK-1 v závislosti na dávce, s maximální inhibicí 75 % při 5 mM laktátu. Hromadění hexosa-6-fosfátů beze změny koncentrace fruktosa-1,6-bisfosfátu a triosa-fosfátů potvrdilo, že inhibice glykolýzy působila především na PFK-1. Tato inhibice byla důsledkem zdvojnásobení koncentrace citrátu, inhibitoru, a 75% poklesu Fru-2,6-P2. Navzdory inhibici glykolýzy nebyla fosforylace glukózy laktátem téměř ovlivněna, což naznačuje změnu v metabolismu glukózy. Laktát skutečně vyvolal na dávce závislé zvýšení obsahu glykogenu, který se při 5 mM laktátu zdvojnásobil a dosáhl úrovně dosažené po přidání 7 mikroM inzulínu. Zvýšená syntéza glykogenu byla vysvětlena akumulací UDP glukózy, substrátu, a glukóza-6-fosfátu, stimulátoru glykogen syntázy. Došli jsme k závěru, že během aerobiózy lze Fru-2,6-P2 považovat za glykolytický signál, který je zapínán dostupností glukózy, pracovní zátěží a inzulinem a který je vypínán dostupností alternativních oxidačních substrátů, jako je laktát. Ten také řídí metabolismus glukózy tím, že přesměrovává glukózu z glykolýzy na syntézu glykogenu.