Efectos nutricionales sobre los flujos glucolítico y gluconeogénico en túbulos renales de rata

DEPARTAMENTO DE BIOQUIMICA y BIOLOGIA MOLECULAR. UNIVERSIDAD DE GRANADA. "EFECTOS NUTRICIONALES SOBRE LOS FLUJOS GLUCOLITICO y GLUCONEOGENICO EN TUBULOS RENALES DE RATA". Ga cía-Salgue o, L., Ma ínez-López, M. y Lupiáñez, J .A. RESUMEN Se han es udiado las capacidades gluconeogénica y glucolí ica, así como los p incipales enzimas implicados en es os p ocesos bajo di e en es condicio nes nu icionales, en úbulos enales. Exis e un cla o pa alelismo en e los cambios que ocu en en los p ocesos gluconeogénico y glucolí ico y los enzi mas esponsables de ambos p ocesos du an e la inges ión de una die a al a en glúcidos. Con una die a al a en p o eínas el compo amien o glucolí ico indica cla amen e un ele ado lujo del me abolismo mi ocond ial. Po úl imo, du an e el ayuno, el aumen o en la o mación de glucosa y la disminución de la capacidad glucolí ica, pa ece depende además de la ac i idad de o os enzi mas implicados en es os p ocesos. SUMMARY Gluconeogenic and glycoly ic capaci ies as well as he mos impo an enzymes o hese p ocesses ha e been s udied in isola ed enal ubules unde di e en nu i ional condi ions. Du ing a high-ca bohyd a e die he e is a pa allelism be ween he changes in gluconeogenic and glycoly ic p ocesses and he enzymes in ol ed in hese p ocesses. Whe eas wi h a high-p o ein die he glycoly ic beha iou clea ly indica e a high lux o he mi ochond ial me abo lism. Finally, du ing s a a ion, besides he ac i i y o he enzyme assayed, he opposi e e ec in enal glucose syn hesis and oxida ion appea s o be ela ed o o he molecula aspec s in ol e in hese p ocesses. A s Pha maceu ica. Tomo XXVIII. Núm. 3, 1987 284 ARS PHARMACEUTICA INTROOUCCION T adicionalmen e se ha conside ado al ejido hepá ico como el p incipal esponsable del man enimien o de los ni eles de glucosa sanguíneos, an o po su papel de almacenado de glucógeno, des inado no pa a su consumo sino pa a su dis ibución como glucosa al es o del o ganismo, como el se el ejido enca gado de lle a a cabo odos aquellos cambios adap a i os necesa ios pa a supli la al a de es e combus ible median e su sín esis de no o (1). De la misma mane a, y de o ma gene alizada, se ha conside ado a la co  eza enal como el ejido capaz de apo a glucosa al o ganismo en e o de una o ma cons an e y undamen almen e educida (2), sal o en aquellos casos que se equie a pa a lle a a cabo el especí ico me abolismo enal. Sin emba  go exis en a ias azones que pe mi en pensa que es o no es así, y que po an o la co eza enal juega un papel impo an e en el man emien o de la ho meos asis glucémica, y los úl ímos abajos así lo demues an (3-6). Po ello, se ha que ido es udia de o ma global y sis emá ica, los posi bles cambios adap a i os que expe imen a el iñón, y conc e amen e la co eza enal, en e a un g upo de si uaciones ca ac e izadas po el apo e exógeno de di e en es mac onu ien es, a in de comp oba si es e ejido es capaz de co nec a el me abolismo de los mismos con el p oceso gluconeogénico, y si es así, cuales son los p incipales mecanismos esponsables pa a lle a lo a cabo, siendo és e el p incipal obje i o de es e abajo. MATERIAL Y METOOOS. Se han u ilizado a as machos de aza Wis a , con un peso en e 200 y 250 g amos. Se man u ie on con luz a i icial que se encendía a las 8 ho as y se apagaba a las 20 ho as, en habi ación e mos izada a 22±2°C. Fue on ali men adas con una die a es ánda (Sande mus O. O.P.A. 14685: 54.5 010 ca bo hid a os, 18 % p o eínas, 4,5 % acei e de oli a) al menos du an e 10 días pa a su adap ación. T as es e pe íodo y siemp e a las 8 ho as (inicio del ciclo de luz), e an sepa ados en di e en es jaulas 5 ó 6 animales pa a se alimen ados con una die a al a en ca bohid a os (80 % ca bohid a os, 6 % p o eínas, 8 % acei e de oli a), die a al a en p o eínas (78 % p o eínas, 5 % ca bohid a os, 10.5 % acei e de oli a) o bien se some idos a ayuno du an e 24 ó 48 ho as, en odos los casos con lib e acceso al agua. Pa a la p epa ación de úbulos enales se ha seguido el mé odo de Vinay e al. (7) que consis e en la diges ión del ejido de co eza enal du an e 30 mino ya 37°C en un medio que con iene lmg/ml de colagenasa y 5mg/ml de albúmina bo ina. El ma e ial u ilizado en cada momen o ue de plás ico o de id io p e iamen e siliconado con una mezcla de diclo ome ano ime ilclo osilano (100:2), pa a e i a la adhe encia del ejido a las pa edes del id io. ARS PHARMACEUTICA 285 La de e minación de las capacidades gluconeogénica y glucolí ica enales así como los ensayos de ac i idades enzimá icas se han lle ado a cabo median e los mé odos desc i os p e iamen e (5, 6). RESULTADOS y DISCUSION Pa a cada si uación nu icional (die a al a en ca bohid a os, al a en p o eínas y ayuno) se han analizado conjun amen e las capacidades gluconeogé nica y glucolí ica y las ac i idades enzimá icas de cada uno de es os p ocesos. En la abla 1 se mues an los esul ados ob enidos con una die a ica en ca bo hid a os, indicando el po cen aje de ac i ación ( + ) o inhibición (-), según el caso. Se puede obse a un o al pa alelismo en e la o mación de glucosa y la ac i idad del enzima gluconeogénico, uc osa 1,6-bis os a asa, p esen an do una inhibición ap oximadamen e del mismo o den. Es o pa ece indica que la disminución que exis e en la o mación de la glucosa con una die a al a en ca bohid a os es debida a la disminución en la ac i idad de la uc osa 1,6-bis os a asa. Es a disminución sólo iene luga a concen ación subsa u an e de sus a o ( abla 1), sin cambios a elocidad máxima ( abla 4), po lo que se desca an cambios en el p oceso de sín esis / deg adación p o éica. Tabla 1.-E ec o de una die a al a en ca bohid a os sob e la gluconeogénesis y glucolisis, y ac i idades enzimá icas en úbulos enales. Pa áme o me abólico O ho as 24 ho as 48 ho as % Gluconeogénesis 84.15±4.75 71.14±5.54 65.35±4.93 -22.4 (9) (6 ) (6) FBPasa 33.00±2.36 26.77±2.53 24.04±2.13 -27.1 (9 ) (6 ) (6) Glucolisis 16.07±1.16 23.63±2.10 32.09±3.06 +99.7 (8 ) (7) (6) PFK 1.17±0.05 1. 48±0. 07 1.59±0.1l +35.9 (9) (7 ) (6) PK 20.03±1.03 27.60±2.07 31.00±::'.86 +54.8 (9) (6) (6) Las capacidades gluconeogénica ( o mación de glucosa) y glucolí ica ( o.j:mación de ¡i u a o + lac a o) se exp esan en n noles/ho a de incubación/mg de ejido seco. El - ep esen a el S.E.M. y en e pa én esis se indica el n. o de expe imen os. Las ac i idades enzimá icas que se indican en la abla co esponden a la concen ación subsa u an e de su a o, y se exp esan en nmoles de sus a o ans o mado/min/mg de p o eína. Se indican los po cen ajes de ac i ación (+) o de inhibición (-) con espec o a las O ho as. 286 ARS PHARMACEUTICA Tabla 2.-E ec o de una die a al a en p o eínas sob e la gluconeogénesis y glu- colisis, y ac i idades enzimá icas en ú bulos enales. Pa áme o me abólico O ho as 24 ho as 48 ho as % Gluconeogénesis 84.15±4.75 93.55±6.20 103.62±5.04 +23.2 (9) (7 ) (8 ) FBPasa 33.00±2.36 38.01±2.33 39.42±2.08 +19.5 (9) (8 ) (6) Glucolisis 16.07±1.16 15.27±1.49 16.30±1.08 +1. 4 (8 ) (7) (6) PFK 1.17±0.05 1. 40±0. 09 1.53±0.09 +30.8 (9) (8 ) (7) PK 20.03±1.03 26.70±1.71 29.48±2.23 +47.2 (9) (7 ) (8 ) Las condiciones expe imen ales son idén icas a las de la abla l. Tabla 3.- E ec o del ayuno sob e la gluconeogénesis y glucolisis, y ac i idades enzimá icas en úbulos enales. Pa áme o me abólico O ho as 24 ho as 48 ho as % Gluconeogénesis 84.15±4.75 103.44±8.43 144.14±9.63 +71.3 (9) (7 ) (8 ) FBPasa 33.00±2.36 41.63±2.76 44.31±1.75 +34.3 (9) (8 ) (8 ) Glucolisis 16.07±1.16 9.42±O.98 8.48±O.85 -47.3 (8 ) (7) (6) PFK 1.17±O.O5 O.99±O.O3 0.88±O.O5 -24.8 (9) (7) (8 ) PK 20.03±1.03 19.86±1.28 19.81±1.53 -1. 2 (9) (7 ) (8 ) Las condiciones expe imen ales son idén icas a las de la abla l. ARS PHARMACEUTICA 287 La glucolisis po el con a io se e ac i ada ue emen e con es a die a, coincidiendo p ác icamen e los alo es de inc emen o en la capacidad glucolí ica (99.7) con la suma de las ac i idades de los dos enzimas cla es del p oce so, os o uc oquinasa y pi u a o quinasa (35.9 + 54.8), lo que demues a un acusado pa alelismo en e el compo amien o me abólico y las ac i idades en zimá icas cla es de dicho p oceso. Una de las p incipales ca ac e ís icas que p esen an los animales some i dos a una die a ica en ca bohid a os, consis e en un aumen o de has a 10 e ces en la elación insulina / glucagon (8,9). Es e aumen o en el ni el de insuli na y disminución de glucagon pod ía explica los cambios ob enidos en ambos p ocesos. Los esul ados es án de acue do con K ebs e al. (lO) que mues an una espues a adap a i a del iñón aunque ellos some en a los animales a una die a baja en ca bohid a os. Ac ualmen e se conside a al ciclo ca alizado po la os o uc oquinasa y uc osa 1,6-bis os a asa como el pun o p incipal de e gulación del p oceso glucolí ico / gluconeogénico, en donde juega un impo  an e papel egulado la p esencia o ausencia de uc osa 2,6-bis os a o, p in cipal ac i ado de la os o uc oquinasa (11) e inhibido de la uc osa 1,6-bis os a asa (12). En es e sen ido, Somme co n y F eedland (13) mues an que las die as al as en ca bohid a os inc emen an conside ablemen e las concen aciones de uc osa 2,6-bis os a o en la co eza enal, las cuales pod ían aumen a el p o ceso glucolí ico po ac i ación de la os o uc oquinasa e inhibición de la uc osa 1,6-bis os a asa. Tabla 4.-E ec o del ayuno, die a al a en ca bohid a os y die a al a en p o eí nas sob e los enzimas gluconeogénicos y glucolí icos en úbulos e nales. Con ol 48h Ayuno 48h CH 48h P o FBPasa 158.86±10.23 161.85±10.47 147 .13±8. 86 155.16±23.31 (9 ) (8 ) (6 ) (7) PFK 14.76±O.71 13.95±O.70 14.61±O.84 14.78±O.62 PK (9 ) (8 ) (6 ) (7 ) 144.39±6.09 134.63±6.30 147.24±6.33 173.06±6.22" (9) (8 ) (6) (7 ) Las ac i idades enzimá icas que se indican en la abla co esponden a la concen ación sa u an e de sus a o. La ac i idad € 'pecí ica a exp esada en nmoles de sus a o ans o mados/min/mg de p o eína. El - ep esen a el e o es ánda de la media y en e pa én esis se indica el núme o de expe imen os. El g ado de signi icancia con espec o al con ol;. • P«O,OO5. 288 ARS PHARMACEUTICA En la abla 2 se mues a el e ec o de una die a al a en p o eínas sob e los di e en es aspec os es udiados del me abolismo glucídico en úbulos enales a las 24 y 48 ho as, exp esándose los cambios que ienen luga a las 48 ho as co mo po cen ajes de ac i ación o inhibición. En el caso de la gluconeogénesis, se obse a la exis encia de un pa alelismo en e el p oceso gluconeogénico y la ac i idad uc osa 1 ,6-bis os a asa, indicando, al igual que con la die a al a en ca bohid a os, que el inc emen o p oducido en la o mación de glucosa es de bido a la ac i ación (únicamen e a concen ación subsa u an e de sus a o) de es e enzima. Po lo que espec a a la glucolisis, el compo amien o es di e en e. A lo la go del iempo no se modi ican los alo es de glucolisis, medidos como la su ma de lac a o y pi u a o p oducidos, mien as que apa ecen cambios muy sig ni ica i os en la ac i idad o al de los dos enzimas glucolí icos ensayados, os o uc oquinasa y pi u a o quinasa, con di e encias al inal de las 48 ho as del o den del 30 y 50 OJo espec i amen e. Es a apa en e con adicción pod ía se explicada po un lujo acele ado del ciclo de los ácidos ica boxílicos en es as condiciones, que iene luga al inc emen o de in e media ios de es a u a que p opo ciona la deg adación del exceso de aminoácidos. Debido a es o, la ma yo pa e del pi u a o y lac a o p oducidos se ían u ilizados mi ocond ialmen e. La ac i idad os o uc oquinasa sólo se modi ica a concen ación subsa u an e de sus a o, mien as que la pi u a o quinas a a las 48 ho as p esen a ambién un inc emen o de su elocidad máxima ( abla 4), lo que pone de ma ni ies o una mayo sín esis de enzima. Las a iaciones en los ni eles ho monales bajo es as condiciones pa ecen explica los cambios que ocu en a ni el enzimá ico y del p oceso gluconeogé nico. La concen ación de glucagon aumen a en a as alimen adas con die as al as en p o eínas (9). Fa ou noux e al. (14) sugie en asimismo que po medio de es os cambios ho monales, la die a al a en p o eínas es imula el sis ema de anspo e A de aminoácidos. Consecuen emen e, la elación insulina / gluca gon es in e io bajo es a si uación, aunque De nigné e al. (15) encuen an un inc emen o de insulina, du an e las p ime as ho as, necesa ia en el pe íodo de máxima abso ción de nu ien es. Po úl imo en la abla 3 se mues an los esul ados ob enidos al habe so me ido a los animales a ayuno de 24 ó 48 ho as. Hay que des aca la ue e ac i ación p oducida en la o mación de glucosa que no se co esponde o al men e con el aumen o en la ac i idad uc osa 1,6-bis os a asa. Es o se explica po que du an e el ayuno se p oduce un aumen o muy signi ica i o en o o en zima gluconeogénico, la os oenolpi u a o ca boxiquinasa (16). Po o a pa  e la ac i idad glucosa 6- os a asa hepá ica se inc emen a ambién du an e el ayuno (1). A la ez que exis e un inc emen o en la gluconeogénesis, iene luga una inhibición en la capacidad glucolí ica y en uno de los dos enzimas glucolí icos, la os o uc oquinasa; en cambio no exis e ninguna modi icación en la ac i i- ARS PHARMACEUTICA 289 dad pi u a o quinasa. Tampoco en es e caso la inhibición p oducida en la ca pacidad glucolí ica se co esponde o almen e con la p oducida en la ac i idad os o uc oquinasa, lo que indica que o os enzimas deben es a implicados. Los cambios p oducidos en la ac i idad de los dos enzimas modi icados du an e el ayuno, uc osa 1,6-bis os a asa y os o uc oquinasa, sólo ocu en a concen ación subsa u an e de sus a o sin ningún cambio a concen a ción sa u an e de sus a o ( abla 4). Es bien conocido que du an e el ayuno, los p incipales ac o es esponsa bles de los cambios me abólicos que en él ienen luga , es án asociados a un aumen o en la concen ación de glucagon y una disminución de insulina en plasma (17), lo que explica ía el aumen o de la gluconeogénesis y la disminu ción de la glucolisis enal. Los e ec os que p oducen los glucoco icoides son ambién esenciales en la adap ación me abólica al ayuno (18). Los ni eles de uc osa 2,6-bis os a o disminuyen mucho, incluso des pués de 24 ho as de ayuno, como consecuencia del aumen o de glucagon ci  culan e, ac i ando la uc osa 1 ,6-bis os a asa e inhibiendo la os o uc oqui nasa (19). AGRADECIMIENTOS Es e abajo ha sido sub encionado po la CAICYT (p oyec o 1139/81). L. Ga cía-Salgue o ha sido beca ia del P.F.P.1. del Minis e io de Educación y Ciencia. BIBLIOGRAFIA (1) HERS, H.G. y HUE, L. (1983), Ann. Re . Biochem. 52, 617-653. ( 2) KIDA, K., NAKAJO, S., KAMIYA, F., TOYAMA, Y., NISHIO, T. y NAKAGAWA, H. (1978). 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