Authors: Francini, Flavio; Castro, María C.; Gagliardino, Juan J.; Massa, María L.

Source: Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, Volume 87, Number 9, September 2009 , pp. 702-710(9)

Publisher: NRC Research Press

Abstract:

We evaluated the relative role of different regulatory mechanisms, particularly 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphosphatase (PFK2/FBPase-2), in liver glucokinase (GK) activity in intact animals with fructose-induced insulin resistance and impaired glucose and lipid metabolism. We measured blood glucose, triglyceride and insulin concentration, glucose tolerance, liver triglyceride content, GK activity, and GK and PFK2 protein and gene expression in fructose-rich diet (FRD) and control rats. After 3 weeks, FRD rats had significantly higher blood glucose, insulin and triglyceride levels, and liver triglyceride content, insulin resistance, and impaired glucose tolerance. FRD rats also had significantly higher GK activity in the cytosolic fraction (18.3 ± 0.35 vs. 11.27 ± 0.34 mU/mg protein). Differences in GK protein concentration (116% and 100%) were not significant, suggesting a potentially impaired GK translocation in FRD rats. Although GK transcription level was similar, PFK2 gene expression and protein concentration were 4- and 5-fold higher in the cytosolic fraction of FRD animals. PFK2 immunological blockage significantly decreased GK activity in control and FRD rats; in the latter, this blockage decreased GK activity to control levels. Results suggest that increased liver GK activity might participate in the adaptative response to fructose overload to maintain glucose/triglyceride homeostasis in intact animals. Under these conditions, PFK2 increase would be the main enhancer of GK activity.

Nous avons évalué durant 3 semaines le rôle relatif de divers mécanismes régulateurs de l'activité de la glucokinase (GK) hépatique, en particulier la 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphosphatase (PFK2/FBPase-2), chez des animaux intacts présentant une insulinorésistance induite par le fructose (FRD) et un métabolisme glucose/lipides défaillant. Nous avons mesuré la concentration de glucose sanguin, de triglycérides et d'insuline, la tolérance au glucose, la teneur en triglycérides et l'activité de la GK hépatiques, ainsi que l'expression génique et protéique de la GK et de la PFK2 chez des rats FRD et témoins. Les rats FRD ont eu des taux de glucose sanguin, d'insuline et de triglycérides, une teneur en triglycérides hépatiques, une résistance à l'insuline et un défaut de tolérance au glucose significativement plus élevés. Les rats FRD ont eu une activité GK nettement plus élevée dans la fraction cytosolique (18,3 ± 0,35 et 11,27 ± 0,34 mU/mg de protéine; p < 0,05). Les différences dans la concentration de la protéine GK n'ont pas été significatives (116 et 100 %), laissant croire à une translocation potentiellement défaillante de la GK chez les rats FRD. Le taux de transcription de la GK a été similaire, mais l'expression génique et la concentration protéique de la PFK2 ont été d'un facteur 4 et 5 plus élevées dans la fraction cytosolique des rats FRD; le blocage immunologique de la PFK2 a diminué significativement l'activité de la GK chez les rats témoins et FRD; chez les FRD, ce blocage a diminué l'activité de la GK aux taux témoins. Les résultats donnent à penser qu'une augmentation de l'activité de la GK hépatique pourrait participer à la réponse adaptative à une surcharge de glucose afin de maintenir l'homéostasie glucose/triglycérides chez les animaux intacts; dans ces conditions, l'augmentation de la PFK2 serait le principal activateur de l'activité de la GK.

Document Type: Research article

Publication date: 2009-09-01

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