A fruktóz-2,6-biszfoszfát szerepe a glikolízis szabályozásában. A glikogénszintézis laktát általi stimulálása izolált működő patkányszívben

A fruktóz-2,6-biszfoszfát (Fru-2,6-P2) a glikolízis egyik kulcsenzimének, a 6-foszfofrukto-1-kináznak (PFK-1) a leghatásosabb stimulátora. Megvizsgáltuk, hogy ez a szabályozó részt vesz-e a glikolízisnek az izolált működő patkányszívben kísérletileg előidézhető változásaiban. A glikolitikus fluxust a – és a glükóz detritációjának sebességével, a laktátkibocsátással és a glikogéntartalom változásával vizsgáltuk. A Fru-2,6-P2-tartalom 20-40%-os növekedését figyeltük meg, amikor a glikolízist vagy a munkaterhelés (az elő- és utóterhelés növelésével), vagy a glükóz koncentrációjának (2-11 mM-ról 11 mM-ra), vagy 7 mikroM inzulin hozzáadásával stimuláltuk. Az anoxia csökkentette a szív által kifejtett külső munkát, a glikogenolízis aktiválásával serkentette a glikolízist, de nem növelte a Fru-2,6-P2-t. A Fru-2,6-P2-tartalom inzulin, nagy terhelés vagy glükózterhelés után megfigyelt növekedése a glükóztranszport serkentésével és/vagy a Fru-2,6-P2 szintéziséért felelős enzim, a 6-foszfofrukto-2-kináz (PFK-2) aktiválásával állhat összefüggésben. A szív által preferált szubsztrátnak számító 0,5-10 mM laktát hozzáadása a perfuzátumhoz piruváttal 10:1 arányban a PFK-1-en keresztül történő glikolitikus fluxus dózisfüggő gátlását idézte elő, 5 mM laktátnál a maximális gátlás 75%-os volt. A hexóz-6-foszfátok felhalmozódása a fruktóz-1,6-biszfoszfát és a trióz-foszfátok koncentrációjának változása nélkül megerősítette, hogy a glikolízis gátlása elsősorban a PFK-1-en érvényesül. Ez a gátlás a citrátkoncentráció – egy inhibitor – megduplázódásából és a Fru-2,6-P2 75%-os csökkenéséből adódott. A glikolízis gátlása ellenére a glükózfoszforilációt alig befolyásolta a laktát, ami a glükózanyagcsere megváltozására utal. A laktát valóban a glikogéntartalom dózisfüggő növekedését idézte elő, amely 5 mM laktátnál megduplázódott, elérve a 7 mikroM inzulin hozzáadása után elért szintet. A megnövekedett glikogénszintézist a szubsztrát UDP-glükóz és a glikogénszintáz stimulátorának, a glükóz-6-foszfátnak a felhalmozódásával magyarázták. Arra a következtetésre jutottunk, hogy aerobiózis során a Fru-2,6-P2 glikolitikus jelnek tekinthető, amelyet a glükóz elérhetősége, a munkaterhelés és az inzulin kapcsol be, és amelyet az alternatív oxidatív szubsztrátok, például a laktát elérhetősége kapcsol ki. Ez utóbbi a glükózanyagcserét is szabályozza azáltal, hogy a glükózt a glikolízisből a glikogénszintézisbe irányítja át.