Regulación del metabolismo del glucógeno por ácidos grasos y cuerpos cetónicos en hígado y tejido adiposo

OBJETIVOS: En la técnica general del Ciclo Glucosa ácidos grasos (RANDLE, 1963), se establece una relación inversa entre ambos metabolitos, de tal manera que niveles altos de ácidos grasos (o cuerpos cetónicos) en plasma conlleva a una menor utilización de la glucosa en los tejidos periféricos. También se ha demostrado que una infusión intragástrica de ácidos grasos desencadena una menor degradación de glucógeno hepático en animales sometidos a ejercicio (HOLLOSZY y cols., 1976). Estos datos configuran una situación por la cual se puede hipotetizar una cierta conexión entre ácidos grasos y metabolismo del glucógeno. En base a esto, nuestros objetivos son: 1. Describir el mecanismo molecular en hígado de la interacción de los ácidos grasos con algunos enzimas del metabolismo del glucógeno, tales como la fosforilasa y la sintasa. 2. Intentar explicar en base a las actividades de estos enzimas y los niveles de ciertos metabolitos, como el cAMP y el ATP, la hipotética conexión establecida anteriormente. 3. En la investigación del mecanismo molecular de la inhibición glucogenolítica se estudiará el efecto de hormonas cuyo modo de acción se caracteriza por su dependencia (glucagón) o independencia (adrenalina y vasopresina) del cAMP. 4. La metabolización hepática de los ácidos grasos produce cuerpos cetónicos. Se pretende estudiar el efecto de estas moléculas sobre la glucogenolisis y glucogénesis hepática. 5. el tejido adiposo es el principal productor de ácidos grasos plasmáticos. Se tratará de analizar el efecto que los ácidos grasos ejercen sobre los enzimas del glucógeno en tejido adiposo, tomando a éste como ejemplo de tejido extrahepático susceptible a la regulación hormonal del transporte de glucosa. CONCLUSIONES: 1. La suspensión de hepatocitos aislados, obtenidos mediante la técnica de colagenasa, utilizados para la realización de este trabajo presentaba una viabilidad del 80-90% por el método de exclusión de azul trypan. El funcionalismo celular se verificó por diferentes métodos: a) incorporación de U-14C glucosa al glucógeno (307,5 μmoles glucosa incorporados/g proteína x 40 min), b) por la disminución de fosforilasa a y concomitante aumento de sintasa en presencia de glucosa; y c) por la activación de la fosforilasa a ante diferentes hormonas (glucagón, adrenalina y vasopresina). 2. Como índice glucolítico se ha tomado el valor de la actividad de la fosforilasa a. El ácido palmítico 82,5 mM) provoca tanto una disminución en la actividad máxima glucolítica, como una disminución en la sensibilidad de los hepatocitos para el glucagón. La disminución en la actividad máxima era variable de unos experimentos a otros, y oscilaba entre 1,5-2 veces la actividad observada en hepatocitos controles. Los cambios más significativos ocurrían con respecto a la sensibilidad (Ka para glucagón en ratas controles 10-10 M; Ka en presencia de ácido palm´tico 3-5.10-10 M). 3. La glucogenolisis estimulada por adrenalina o vasopresina también se encuentra disminuida por la presencia de ácidos grasos. Este efecto se ejerce fundamentalmente a nivel de la activación máxima con una disminución de aproximadamente dos veces. En nuestras condiciones experimentales no hemos encontrado variaciones significativas en los valores de Ka para las hormonas. 4. Se concluye de los puntos anteriores 2 y 3 que el efecto delácido palmítico se observa tanto si el mecanismo glucogenolítico requiere o no la presencia de cAMP. 5. El estado de alimentación del animal no afecta a la acción del ácido palmítico sobre la glucogenolisis. El grado de oxigenación posee una relativa importancia, ya que el efecto inhibidor del ácido palmítico es menor. 6. No existen variaciones significativas en los niveles de ATP en presencia de ácido palmítico (0,444 ± 0,14 μmoles/g células con 10-9 M-glucagón, frente a 0,400 ± 0,29 μmoles/g células en presencia de glucagón y 2,5 mM de ácido palmítico. 7. El ácido palmítico no modifica los niveles de cAMP obtenidos en presencia de glucagón y adrenalina. 8. Con el objetivo de estudiar si algún producto del metabolismo de los ácidos grasos son los responsables del efecto observado sobre la glucogenolisis, analizamos la cetogénesis dependiente de hormonas y el efecto de los cuerpos cetónicos sobre la glucogenolisis. La producción de cuerpos cetónicos es dependiente de la concentración de glucagón (actividad máxima: 10-10M), adrenalina (A max: 3.10-5M) y vasopresina (A max: 10-4U/l). Los ácidos grasos estimulan la cetogénesis de 4 a 5 veces respecto a los valores controles. En confirmación con resultados de otros autores, la adrenalina en ratas en ayuno (24 h) no estimula la cetogénesis. 9. Los cuerpos cetónicos (β-hidroxybutirato y acetoacetato) a concentraciones de 2, 4 y 8 mM estimulan la activación fosforilasa a. El máximo valor se alcanza a los 15 min de incubación con acetoacetato 8 mM. Sin embargo el β-hidroxybutirato y el acetoacetato a las concentraciones anteriormente citadas no modifican la actividad glucogenolítica del glucagón. 10. La incorporación de U-14C glucosa a glucógeno, en hepatocitos, no se modifica por la presencia de ácido palmítico (2,5 mM). La máxima incorporación (307 μmoles de glucosa/g células) se obtiene a los 40 min de incubación con 50 mM-glucosa. 11. La adición de acetoacetato (8 mM), a hepatocitos de ratas alimentadas, incubados durante 40 min en medio Na+ con 30 mM glucosa, disminuye significativamente la síntesis de glucógeno (aproximadamente a la mitad). Con β-hidroxibutirato a igual concentración no se modifica. Sin embargo en un medio rico en K+ a las concentraciones estudiadas de 2, 4 y 8 mM de acetotato y β-hidroxibutirato no se observan variaciones significativas. 12. En el tejido adiposo, a diferencia de lo acontecido en hígado, existe una disminución de la síntesis de glucógeno en presencia de ácido palmítico (1, 5 mM y 2,5 mM) a 5mM glucosa. 13. A partir de los resultados presentados, es posible interpretar en términos enzimáticos la disminución que la presencia de ácidos grasos ejerce en el consumo de glucógeno observada por Hollozszy y cols., (19769. Sin embargo, no disponemos de una teoría que pueda explicar el mecanismo molecular de tal inhibición