A glikogén anyagcsere szabályozásában fontos glikogén foszforiláz enzimnek nagy szerepe van a máj glükóz termelésének szabályozásában, így a 2-es típusú cukorbetegség kezelésének egyik potenciális célpontja. A KB228 jelű glükóz analóg GF inhibitor in vivo és in vitro vizsgálatát végeztük normál és hiperglikémiás körülmények között. Az in vivo KB228 kezelés hatására növekedett a máj glikogén mennyisége, ami összefüggésben van a máj glükóz felvételének szignifikáns növekedésével. A normál és magas zsírtartalmú diétán tartott egerek glikogén foszforiláz inhibitorral történő kezelése az oxigénfogyasztás emelkedéséhez és a glükóz tolerancia javulásához vezetett. Megjegyzendő, hogy a változás mértéke kisebb volt az elhízott egereknél, ami feltehetőleg azzal magyarázható, hogy a KB228 glükóz motívuma verseng a glükózzal a glikogén foszforiláz enzimhez való kapcsolódásért, így magasabb glükózszint esetén csökken a glikogén foszforiláz inhibitor hatékonysága. HepG2 sejtekkel végzett kísérletek során a KB228 kezelés fokozta a mitokondriális aktivitást és az UCP2 expressziót. Az UCP2 indukciója az egerek májában, sőt harántcsíkolt izomszövetében és C2C12 mioblaszt sejtekben is kimutatható volt, ami a vázizom KB228-indukált fokozott glükóz oxidációban való részvételére utal. További kutatásunk tárgya a metabolikus változások hátterében álló jelátviteli útvonalak feltérképezése volt, melynek során kimutattuk az mTORC2 aktiválódását glikogén foszforiláz gátlás hatására, mely hozzájárulhat a máj glükóz termelésének csökkentéséhez, a glükózfelvétel és a glikogén raktározás fokozásához, ezáltal javítva a cukorbetegség állapotán. Egy másik kísérletsorozatban a glikogén foszforiláz gátlás hatásait vizsgáltuk β sejteken in vivo és in vitro. A KB228 mellett egy szintén glükóz analóg BEVA335 jelű, és egy strukturálisan eltérő CP-31819 GF inhibitort is alkalmaztunk. A glikogén foszforiláz gátlása során a β sejtek modelljeként használt MIN6 sejtekben lévő glikogén mennyisége, valamint a glikogén szemcsék mérete is növekedett. Az inhibitorok alkalmazása aktiválta az IR/PI3K/Akt jelátviteli útvonalat, amit a PI3K specifikus gátlásával is igazoltunk. Emellett észleltük az IRβ glikogén szemcsékkel való kolokalizációját, valamint azonosítottuk az IR jelátviteli útvonal résztvevőit, mint glikogén-kapcsolt fehérjéket. A glikogén foszforiláz inhibitorok fokozták a glükóz-indukált inzulin felszabadulást, valamint növelték a Langerhans szigetek méretét. Eredményeink alapján a glikogén foszforiláz enzim komplex szabályozó folyamatok részét képezi, mely a jövőben felhasználható a cukorbetegség kezelésében.

Glycogen phosphorylase, engaged in the regulation of glycogen metabolism, has a major role in hepatic glucose production. Therefore, glycogen phosphorylase has become a validated target to modulate glucose levels in type 2 diabetes mellitus and pharmacological glycogen phosphorylase inhibitors are considered as potential antidiabetic agents. KB228, a glucose analogue glycogen phosphorylase inhibitor, was tested in vitro and in vivo under normal and hyperglycemic conditions on two major glycogen stores, liver and skeletal muscle. KB228 enhanced hepatic glycogen content in vivo that coincided with significantly increased glucose excursion to the liver. KB228 affected the energy balance as well by enhancing oxygen consumption and improving glucose tolerance in mice. However, changes were smaller in high-fat diet-fed mice as compared to the chow-fed animals, probably because high glucose levels, which may reduce the potency of KB228. In vitro studies on HepG2 hepatocytes presented KB228-induced mitochondrial activity, which was paralleled by an increase in UCP2 mRNA and protein levels. The unexpected induction of UCP2 was detected in murine liver and skeletal muscle, as well as C2C12 cells, suggesting the involvement of skeletal muscle in increased glucose oxidation upon KB228 treatment. To further assess metabolic rearrangements triggered by KB228 we investigated certain signaling pathways involved in insulin action and energy homeostasis. We detected induced mTORC2 activity, which modulating hepatic glucose production and glycolysis, as well as inducing glycogen storage and glucose import, may improve diabetes. We also tested whether glycogen phosphorylase inhibition affects β cells in vivo and in vitro using KB228 and another glucose-based glycogen phosphorylase inhibitor BEVA335, and the structurally different CP-316819. Increased glycogen content led to elevated surface of glycogen particles. Glycogen phosphorylase inhibition induced IR/PI3K/Akt signaling cascade. We also showed that IRβ co-localized with glycogen particles, and components of IR signaling were identified as glycogen-bound proteins. Glycogen phosphorylase inhibition also induced glucose-stimulated insulin secretion marked by enhanced glycolysis, mitochondrial oxidation, and calcium signaling. Finally, glycogen phosphorylase inhibitor treatment increased the size of the islets of Langerhans. Taken together these data, we conclude that glycogen phosphorylase might be involved in a complex metabolic regulatory network in the liver, the skeletal muscle and even in the β cells that could be exploited in the management of diabetes.