正常ラットの肝臓におけるグルコース-6-ホスファターゼ触媒サブユニットの過剰発現によって引き起こされる燃料恒常性の摂動

肝臓の糖新生の末端ステップは、小胞体に存在する酵素活性であるグルコース-6-ホスファターゼによって触媒され、触媒サブユニット（グルコース-6-ホスファターゼ（G6Pase））および推定アクセサリ輸送タンパク質で構成されています。肝臓のグルコース出力の抑制障害を示すことが知られているZucker糖尿病性脂肪ラット（FA/FA）は、肝臓のコントロールよりも肝臓で2.4倍多くのグルコース-6-ホスファターゼ活性を持っていることを示しています。糖尿病の発生に対する肝臓G6Paseの増加の潜在的な寄与を定義するために、G6Pase cDNA（ADCMV-G6Pase）またはベータガラクトシダーゼ遺伝子を含む組換えアデノウイルスを正常ラットに注入しました。動物は、次の3つのプロトコルのいずれかによって研究されました。プロトコル1、7日間自由に与えられた供給。プロトコル2、5日間Ad Libitumを供給し、一晩断食し、経口グルコース耐性試験を受けました。プロトコル3、Ad Libitumを4日間給餌し、48時間断食し、経口グルコース耐性試験を受け、その後一晩補充することができました。肝臓のグルコース-6-ホスファターゼ酵素活性は、3つのプロトコルすべてでADCMV-G6-Pase処理動物から分離されたミクロソームで1.6〜3倍増加し、結果として得られる代謝プロファイルはそれぞれ類似していた。ADCMV-G6-Pase処理動物は、グルコース不耐症、高インスリン血症、肝臓のグリコーゲン含有量の減少、末梢（筋肉）トリグリセリド貯蔵など、初期段階の非インスリン依存性糖尿病に関連するいくつかの異常を示しました。これらの動物はまた、循環遊離脂肪酸とトリグリセリドの有意な減少を示し、通常は病気に関連していない変化を示しました。我々の研究は、肝臓でのG6Paseの過剰発現は、動物のグルコースと脂質の恒常性を摂動するのに十分であり、糖尿病に関連する代謝異常の発生に寄与する可能性があることを示しています。

The terminal step in hepatic gluconeogenesis is catalyzed by glucose-6-phosphatase, an enzyme activity residing in the endoplasmic reticulum and consisting of a catalytic subunit (glucose-6-phosphatase (G6Pase)) and putative accessory transport proteins. We show that Zucker diabetic fatty rats (fa/fa), which are known to exhibit impaired suppression of hepatic glucose output, have 2.4-fold more glucose-6-phosphatase activity in liver than lean controls. To define the potential contribution of increased hepatic G6Pase to development of diabetes, we infused recombinant adenoviruses containing the G6Pase cDNA (AdCMV-G6Pase) or the beta-galactosidase gene into normal rats. Animals were studied by one of three protocols as follows: protocol 1, fed ad libitum for 7 days; protocol 2, fed ad libitum for 5 days, fasted overnight, and subjected to an oral glucose tolerance test; protocol 3, fed ad libitum for 4 days, fasted for 48 h, subjected to oral glucose tolerance test, and then allowed to refeed overnight. Hepatic glucose-6-phosphatase enzymatic activity was increased by 1.6-3-fold in microsomes isolated from AdCMV-G6Pase-treated animals in all three protocols, and the resultant metabolic profile was similar in each case. AdCMV-G6Pase-treated animals exhibited several of the abnormalities associated with early stage non-insulin-dependent diabetes mellitus, including glucose intolerance, hyperinsulinemia, decreased hepatic glycogen content, and increased peripheral (muscle) triglyceride stores. These animals also exhibited significant decreases in circulating free fatty acids and triglycerides, changes not normally associated with the disease. Our studies show that overexpression of G6Pase in liver is sufficient to perturb whole animal glucose and lipid homeostasis, possibly contributing to the development of metabolic abnormalities associated with diabetes.