Estudi del paper de la fructosa-2,6-Bifosfat i l'enzim fosfofructo-2-quinasa/fructosa-2,6-bifosfatasa en múscul

Abstract

La Fru-2,6-P2 es l'activador al·lostèric més potent de l'enzim PFK-1, enzim clau en el control i regulació de la via glucolítica. El paper d'aquest metabòlit en el múscul esquelètic encara no queda molt clar. En el present estudi es presenten dos objectius; el primer és caracteritzar la concentració de Fru-2,6-P2 i el patró d'expressió de les diferents isoformes de l'enzim 6-fosfofructo-2-quinasa/fructosa-2,6-bisfosfatasa durant el desenvolupament del teixit muscular cardíac i esquelètic, tant a nivell proteic (western blot) com a nivell de mRNA (PCR a temps real). Així com, en músculs esquelètics de contracció lenta i ràpida en l'individu adult. El segon objectiu es centra en determinar la importància de la Fru-2,6-P2 en el control de la glucòlisi muscular.<br/><br/>El primer objectiu es realitza mitjançant un model experimental que inclou diferents etapes del desenvolupament del cor i del múscul esquelètic de rata (Fetus de 19 dies post-concepció, 2, 5 i 10 dies post-naixement i d'estadi adult). D'aquest estudi es conclou que en l'estadi fetal la concentració de Fru-2,6-P2 en ambdós teixits està controlada per la isoforma ubiqua de l'enzim PFK-2/FBPasa-2, enzim que controla la síntesi i degradació del metabòlit. També s'ha observat com durant el desenvolupament es produeix la substitució de la isoforma ubiqua de l'enzim PFK-2/FBPasa-2 per la pròpia de cada teixit, és a dir, per la cardíaca en cor i la muscular en múscul.<br/><br/>Per tal de resoldre el segon objectiu s'ha dissenyat un model experimental d'electroestimulació crònica a baixa freqüència (10 Hz) en conill. El protocol provoca la contracció del múscul tibialis anterior durant 24 hores, a continuació es concedeix un període de desncas de 48 hores. Sobre aquests músculs i per tal d'analitzar la glucòlisi muscular en ells es realitza un test d'exercici emprant el mateix sistema d'electroestimulació a baixa freqüència, durant 1, 3 i 10 segons. Els músculs estimulats i descansats presenten el mateix comportament fisiològic dels músculs en estat de repòs, quan s'aplica un protocol de força i/o de fatiga. <br/>La concentració de Fru-2,6-P2 augmenta fruit de l'electroestimulació durant 24 hores, aquest augment es manté fins i tot quan es deixa descansar al múscul fins a 48 hores. L'anàlisi de les concentracions dels metabòlits intermediaris de la glucòlisi després de 48 hores de descans reflexa una recuperació total davant del procés d'electroestimulació. Quan es determina l'estat de la via glucolítica en aquests músculs s'ha observat un augment en la utilització de la mateixa en els primers instants del test d'exercici, coincidint amb un augment significatiu de l'activitat de l'enzim PFK-1, mesurat a través del quocient Fru-1,6-P2/Fru-6-P, principal regulador de la via. Per primera vegada es demostra com un augment persistent de Fru-2,6-P2 pot jugar un paper important en la regulació de la glucòlisi muscular en els primers instants de l'exercici.<br/><br/>La impossibilitat d'explicar els increments persistents de Fru-2,6-P2 a través de la isoforma muscular de l'enzim PFK-2/FBPasa-2, fa plantejar l'estudi del patró d'expressió de les diferents isoformes de l'enzim per determinar si es produeix alguna substitució isoenzimàtica que permeti explicar l'increment de la concentració de Fru-2,6-P2. L'anàlisi d'expressió de les isoformes a través de PCR a temps real i western blot permet concloure que l'augment de l'expressió de la isoforma cardíaca juntament amb la disminució de l'expressió de la resta d'isoformes de l'enzim permetrien l'increment de Fru-2,6-P2 observat en el estudi.