Fruktose 2,6-bisfosfatets rolle i kontrollen af glykolysen. Stimulering af glykogensyntese ved laktat i det isolerede arbejdende rottehjerte

Fructose 2,6-bisfosfat (Fru-2,6-P2) er den mest potente stimulator af 6-fosphofructo-1-kinase (PFK-1), et nøgleenzym i glykolysen. Vi undersøgte, om denne regulator er involveret i de ændringer af glykolysen, der kan induceres eksperimentelt i det isolerede arbejdende rottehjerte. Den glykolytiske flux blev vurderet ved hjælp af hastigheden af detritiering af – og glukose, ved laktatproduktion og ved ændringer i glykogenindholdet. Der blev observeret en stigning på 20-40 % i Fru-2,6-P2-indholdet, når glykolysen blev stimuleret ved at øge enten arbejdsbelastningen (ved at øge både for- og efterbelastning) eller glukosekoncentrationen (fra 2 til 11 mM) eller ved at tilsætte 7 mikroM insulin. Anoxi mindskede det eksterne arbejde, som hjertet udviklede, og stimulerede glykolysen ved at aktivere glykogenolyse, men øgede ikke Fru-2,6-P2. Den stigning i Fru-2,6-P2-indholdet, der blev observeret efter insulin, høj arbejdsbelastning eller glukosebelastning, kan være relateret til en stimulering af glukosetransporten og/eller en aktivering af 6-fosphofructo-2-kinase (PFK-2), det enzym, der er ansvarlig for syntesen af Fru-2,6-P2. Tilsætning til perfusatet af 0,5 til 10 mM laktat, som er et foretrukket substrat for hjertet, med pyruvat i et 10:1-forhold inducerede en dosisafhængig hæmning af den glykolytiske flux gennem PFK-1, med en maksimal hæmning på 75 % ved 5 mM laktat. Akkumuleringen af hexose-6-fosfater uden ændring i koncentrationerne af fructose-1,6-bisfosfat og triosefosfater bekræftede, at hæmningen af glykolysen hovedsagelig blev udøvet på PFK-1. Denne hæmning var resultatet af en fordobling af citratkoncentrationen, en inhibitor, og af et fald på 75 % i Fru-2,6-P2. På trods af hæmningen af glykolysen blev glukosephosphoryleringen næsten ikke påvirket af laktat, hvilket tyder på en ændring i glukosemetabolismen. Laktat inducerede faktisk en dosisafhængig stigning i glykogenindholdet, som blev fordoblet ved 5 mM laktat og nåede det niveau, der blev opnået efter tilsætning af 7 microM insulin. Den øgede glykogensyntese blev forklaret ved ophobning af UDP-glukose, substratet, og glukose-6-fosfat, en stimulator af glykogensyntase. Vi konkluderer, at Fru-2,6-P2 under aerobiose kan betragtes som et glykolytisk signal, der aktiveres af glukosetilgængelighed, arbejdsbelastning og insulin, og som slukkes af tilgængeligheden af alternative oxidative substrater som f.eks. laktat. Sidstnævnte styrer også glukosemetabolismen ved at omdirigere glukose fra glykolyse til glykogensyntese.