Rola fruktozy 2,6-bisfosforanu w kontroli glikolizy. Stimulation of glycogen synthesis by lactate in the isolated working rat heart

Fruktozo-2,6-bisfosforan (Fru-2,6-P2) jest najsilniejszym stymulatorem 6-fosfofrukto-1-kinazy (PFK-1), kluczowego enzymu glikolizy. Zbadaliśmy, czy ten regulator jest zaangażowany w zmiany glikolizy, które mogą być eksperymentalnie indukowane w izolowanym, pracującym sercu szczura. Strumień glikolityczny oceniano na podstawie szybkości detryfikacji glukozy i glukozy, produkcji mleczanu i zmian w zawartości glikogenu. 20-40% wzrost zawartości Fru-2,6-P2 obserwowano, gdy glikolizę stymulowano przez zwiększenie obciążenia pracą (przez zwiększenie obciążenia wstępnego i następczego) lub stężenia glukozy (od 2 do 11 mM), albo przez dodanie 7 mikroM insuliny. Niedotlenienie zmniejszało pracę zewnętrzną wykonywaną przez serce, stymulowało glikolizę poprzez aktywację glikogenolizy, ale nie zwiększało stężenia Fru-2,6-P2. Wzrost zawartości Fru-2,6-P2 obserwowany po podaniu insuliny, dużym obciążeniu pracą lub obciążeniu glukozą może być związany ze stymulacją transportu glukozy i/lub aktywacją 6-fosfofrukto-2-kinazy (PFK-2), enzymu odpowiedzialnego za syntezę Fru-2,6-P2. Dodanie do perfuzji od 0,5 do 10 mM mleczanu, który jest preferowanym substratem dla serca, z pirogronianem w stosunku 10:1, wywołało zależne od dawki hamowanie strumienia glikolitycznego przez PFK-1, z maksymalnym zahamowaniem 75% przy 5 mM mleczanu. Akumulacja heksozo-6-fosforanów bez zmiany stężenia fruktozo-1,6-bisfosforanu i triozo-fosforanów potwierdziła, że inhibicja glikolizy była wywierana głównie na PFK-1. Zahamowanie to wynikało z podwojenia stężenia cytrynianu, będącego inhibitorem, oraz z 75% spadku stężenia Fru-2,6-P2. Pomimo zahamowania glikolizy, mleczan prawie nie wpływał na fosforylację glukozy, co sugeruje zmianę w metabolizmie glukozy. Istotnie, mleczan indukował zależny od dawki wzrost zawartości glikogenu, który podwajał się przy 5 mM mleczanu, osiągając poziom uzyskany po dodaniu 7 mikroM insuliny. Zwiększoną syntezę glikogenu tłumaczono nagromadzeniem UDP glukozy, substratu, oraz 6-fosforanu glukozy, stymulatora syntazy glikogenu. Wnioskujemy, że podczas aerobiosis, Fru-2,6-P2 może być traktowany jako sygnał glikolityczny, który jest włączany przez dostępność glukozy, obciążenie pracą i insulinę, a wyłączany przez dostępność alternatywnych substratów oksydacyjnych, takich jak mleczan. Ten ostatni również kontroluje metabolizm glukozy poprzez przekierowanie glukozy z glikolizy do syntezy glikogenu.