AMPK研究進展專題知識

AMPK研究進展AMPK研究進展專題知識第1頁腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)是絲，蘇氨酸蛋白激酶,一個主要蛋白激酶，主要協(xié)調(diào)代謝和能量需要。短期效應(yīng)能調(diào)整能量代謝，長久效應(yīng)能調(diào)整基因轉(zhuǎn)錄。AMPK研究進展專題知識第2頁激活A(yù)MPK，首先關(guān)閉消耗ATP合成代謝路徑；另首先開啟產(chǎn)生ATP分解代謝路徑，故被稱為“細胞能量調(diào)整器”。能夠調(diào)整機體能量代謝，維持能量供求平衡。近年來，隨AMPK研究深入，發(fā)覺其下游靶蛋白種類和數(shù)量眾多，含有各種主要生物學(xué)效應(yīng)。能改善代謝綜合征，故使其受到越來越廣泛關(guān)注。AMPK研究進展專題知識第3頁一AMPK結(jié)構(gòu)AMPK是一個異源三聚體蛋白，由α(63kD)、β(30kD)和γ(37-63kD)

3個亞單位組成。其中，α亞單位起催化作用，而β和γ亞基在維持三聚體穩(wěn)定性和作用底物特異性方面起主要作用。每個亞單位都存在由2-3種基因所編碼異構(gòu)體(α1，α2、β1，β2和γ1，γ2γ3)，從理論上來講，α、β和γ不一樣異構(gòu)體可形成各種可能組合,可能有12種。AMPK研究進展專題知識第4頁AMPK研究進展專題知識第5頁AMPKα含有548個氨基酸，可分為催化區(qū)N末端(1～312AA)、是起催化作用關(guān)鍵部位，含有一個經(jīng)典絲，蘇氨酸蛋白激酶催化區(qū)域，中間一個自動抑制區(qū)(312～392AA)和C末端一個亞單元結(jié)合區(qū)域(392～548AA)含有變構(gòu)結(jié)合位點，參加和AMP結(jié)合。α亞單位中8個位點(蘇氨酸172、蘇氨酸258、絲氨酸485等)均可被磷酸化，其中蘇氨酸172位點及其磷酸化對AMPK活性調(diào)整起主要作用。研究中所檢測總AMPK及活性AMPK蛋白通常是指其α亞單位，AMPK研究進展專題知識第6頁7月3日在CellMetabolism雜志上研究人員發(fā)覺了AMPKalpha2催化亞基上一個新絲氨酸磷酸化位點serine491，這一位點介導(dǎo)leptin抑制作用，而且是leptin影響進食和體重關(guān)鍵位點。阻斷AMPKα2-serine491磷酸化會使下丘腦AMPK活性增強、進食量和體重增加。Leptin影響下丘腦AMPKα2活性、神經(jīng)肽表示、進食量和體重都需要Serine491磷酸化。研究還發(fā)覺，p70S6激酶是一個AMPK活性抑制激酶，而AMPK是mTOR-p70S6激酶底物。p70S6激酶和AMPKα2形成復(fù)合體，使serine491位點磷酸化。AMPK研究進展專題知識第7頁β亞單位則好似一個支架，它可把α和γ亞單位連接起來。β亞單位N末端區(qū)域之后緊跟著兩個保守結(jié)構(gòu)域——KIS和ASC，ASC結(jié)構(gòu)域為形成穩(wěn)定有活性αβγ復(fù)合物所必需，而KIS并不與激酶其它亞基相互作用。KIS結(jié)構(gòu)域序列與“N-異淀粉酶結(jié)構(gòu)域”序列親密相關(guān)，為β亞基上功效性糖原結(jié)合結(jié)構(gòu)域。其功效可能與糖原對AMPK調(diào)整相關(guān)。β亞基N端豆蔻?；土姿峄@些翻譯后修飾，調(diào)整酶活性和亞基細胞定位.AMPK研究進展專題知識第8頁γ亞基N端區(qū)域在大小和序列上改變較大，與γ1相比，γ2和γ3N端區(qū)域較長。γ亞單位有4個串行重復(fù)CBS(胱硫醚β-合酶:cystathionine-β-synthase，CBS）結(jié)構(gòu)域。γ亞基含有兩個能結(jié)合激活性核苷酸AMP和抑制性核苷酸ATP調(diào)整位點。AMPK以異源三聚體形式廣泛存在于哺乳動物各種真核細胞種類，這種保守三聚體形式是該酶結(jié)構(gòu)和功效所必需。AMPK亞單位在不一樣組織器官分布不一樣，所形成三聚體亦各異，可能與組織特異性靶分子調(diào)整相關(guān)。γ亞基N端乙?；苍黾恿薃MPK調(diào)整復(fù)雜性。AMPK研究進展專題知識第9頁二AMPK組織分布AMPK各亞基組織分布不一樣。α1分布很廣，主要分布于腎、肝、肺、心臟和腦；α2主要分布在骨骼肌、心臟和肝臟。已證實α2亞基也存在于腦神經(jīng)元中，而且α2亞基含量顯著高于α1亞基。研究還發(fā)覺α1定位于胞質(zhì)，而α2主要定位于胞核，提醒在有ATP損耗細胞應(yīng)激反應(yīng)中，AMPK-α2復(fù)合物核定位可能最少部分經(jīng)過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)整基因表示。AMPK研究進展專題知識第10頁β1在肝臟高表示，在骨骼肌中低表示；而β2恰好相反。γ1、γ2廣泛分布于各組織細胞，γ3僅在骨骼肌中含量較高。在大部分細胞中主要以α1、β1和γ1異構(gòu)體為主，而在肝細胞和腦中α2表示較高，骨骼肌和心肌中α2、β2和γ2γ3則都有表示。AMPK研究進展專題知識第11頁三AMPK活性調(diào)整

AMPK是一個高度保守絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶。當(dāng)前，據(jù)研究發(fā)覺最少有3種AMPK上游激酶，分別為LKB1、AMPKK、TAK1和CaMKK。其AMPK活性調(diào)整非常復(fù)雜，它可被5‘-AMP別構(gòu)激活以及被磷酸肌酸別構(gòu)抑制，也可被其上游AMPK激酶(AMPKK)激活，它們作用位點都是磷酸化AMPKα亞基172位蘇氨酸。AMPK研究進展專題知識第12頁1、AMPK上游激酶LKB1最早發(fā)覺于Peutz—Jegher綜合征(（色素從容息肉綜合征）研究中，是人體細胞中一個抑癌基因，又叫STK11(serine／threonineproteinkinase11)，是由lkb基因編碼絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶家族成員，是一種抑癌因素，其編碼蛋白質(zhì)稱為LKB1／STK11.它能夠直接磷酸化AMPKα亞單位上172位蘇氨酸而激活A(yù)MPK。AMPK研究進展專題知識第13頁LKB1發(fā)揮作用還必須有兩個附屬蛋白質(zhì)共同存在：STRAD和MO25。STRAD(STE20relatedadaptorprotein)是LKB1特異性接頭蛋白和底物，MO25(mouseprotein25)主要參與LKB1調(diào)節(jié)，它通過結(jié)合到STRAD羧基端從而發(fā)揮穩(wěn)定STRAD和LKB1復(fù)合物功能LKB1不但活化AMPK，還激活A(yù)MPK亞家族各種激酶。對應(yīng)地，這些激酶參加介導(dǎo)LKBl磷酸化效應(yīng)，包含其腫瘤抑制功效。AMPK研究進展專題知識第14頁RegulationofAMPKactivation.AMPK研究進展專題知識第15頁AMPK研究進展專題知識第16頁LKB1結(jié)構(gòu)及組織分布LKB1基因定位于人19p13．3，整個基因跨度為23kb。LKB1蛋白由433個氨基酸殘基組成(鼠類LKB1有436個氨基酸殘基)，分子量為50kD，含有絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶功效.LKB1廣泛分布于人體各種組織中.，發(fā)覺幾乎全部組織都有表示，其中成人以上皮、睪丸生精小管和肝臟表示最強，而胎兒組織中又高于成人；腫瘤組織中表示高于對應(yīng)正常組織.AMPK研究進展專題知識第17頁LKB1活性調(diào)整LKB1激酶催化域位于第44-309位氨基酸殘基。在LKB1433個氨基酸殘基中，第1-346氨基酸殘基是維持其激酶功效所必需，其中第38-43氨基酸殘基為LKB1核定位信號序列(nuclearlocalisationsignal，NLS)。LKB1經(jīng)過NLS定位于細胞核，經(jīng)過與LIP1(LKB1interactingprotein一1)作用而錨在細胞質(zhì).在一些特定細胞(如神經(jīng)元，內(nèi)皮細胞，淋巴細胞等)，AMPK也能被Ca2+和AMP依賴磷酸化激活，這一過程中上游激酶是CaMKKβ。AMP能夠加強LKB1／STRAD／M025復(fù)合物對完整AMPK三聚體磷酸化，不過不能加強該復(fù)合物對分離、單個AMPKα亞基磷酸化。AMPK研究進展專題知識第18頁TAK1(TGF-β活化激酶一1)被廣泛認為是一個MAPKK(促分裂原活化蛋白激酶激酶)激酶-7，最近研究表明其在AMPK活化通路中含有中樞般調(diào)整作用。研究表明，體外TAK1(TGF-β-activatedkinase-1)[也就是MAP3K7(MAPKKkinase-7)]，以及TAK1相關(guān)蛋白TAB1能夠使Thr172磷酸化，激活A(yù)MPK，從而被認為是一個新AMPKK。當(dāng)TAK1缺乏時，LKB1也有一定活性，提醒除了TAK1對AMPK直接激活作用外，還可能存在著其它作用機制。AMPK研究進展專題知識第19頁CaMKK(鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶激酶)也能夠調(diào)整AMPK活性，CaMKK主要存在于神經(jīng)系統(tǒng)，其對Thr172磷酸化不依賴于AMP濃度升高，而是經(jīng)過增高Ca2+濃度從而激活A(yù)MPK。其調(diào)整是經(jīng)過細胞內(nèi)鈣離子濃度升高而開啟。AMPK研究進展專題知識第20頁2、經(jīng)過AMP／ATP比值調(diào)整AMPK活性主要受細胞中AMP／ATP比值和肌酸／磷酸肌酸比值升高調(diào)整。在生理情況下，為了維持基本代謝需要，細胞中維持著高濃度ATP水平。在多數(shù)真核細胞中，ATP／ADP比值約為10：1，而且在很小范圍內(nèi)改變。在腺苷激酶作用下2ADP←→ATP+AMP，因而AMP／ATP比值是ADP／ATP級數(shù)，而且比后者比值改變更為敏感。當(dāng)細胞受到任何引發(fā)ATP生成降低，消耗增加應(yīng)激刺激時，AMP／ATP比值增加，AMPK則被激活。因而，AMP是調(diào)整AMPK關(guān)鍵，但AMP是怎樣調(diào)整AMPK機制尚不完全清楚。AMPK研究進展專題知識第21頁在體內(nèi)許多原因，如缺血、缺氧、葡萄糖缺乏、饑餓、電刺激、熱休克，以及一氧化氮、三羧酸循環(huán)或氧化磷酸化抑制劑，如亞砷酸鹽、抗霉素A、二硝基苯酚和疊氮化合物等，均造成AMP／ATP比值顯著增高AMPK研究進展專題知識第22頁AMP激活A(yù)MPK機制可能經(jīng)過以下3種方式：(1)AMP直接作用于AMPK，變構(gòu)激活A(yù)MPK；(2)AMPK和AMP結(jié)合使之成為其上游激酶AMPK激酶(AMPKK)良好底物和蛋白磷酸酶不良底物；(3)AMP直接變構(gòu)激活A(yù)MPKK，后者經(jīng)過磷酸化作用激活A(yù)MPK。AMPK研究進展專題知識第23頁3、激活劑AMPKK和AMPK可被5一氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸(AICAR)激活。AICAR能被細胞攝取，在腺苷激酶磷酸化作用下形成一磷酸衍生物ZMP(5-aminoimidazole-4-Carboxamide-1-β-D-ribofuranosy1-5-monophate)，ZMP含有AMP樣作用，可激活A(yù)MPK。Jorgensen等發(fā)覺AICAR激活A(yù)MPK并誘導(dǎo)骨骼肌細胞攝取葡萄糖，只與AMPKα2亞基親密相關(guān)，與α1亞基無關(guān)；而肌肉收縮誘導(dǎo)AMPK活化與AMPKα1、α2亞基均相關(guān)。

AMPK研究進展專題知識第24頁4、其它當(dāng)前認為，AMP經(jīng)過結(jié)合AMPKγ亞單位引發(fā)AMPK構(gòu)象改變，首先能夠直接增加酶活性(<5倍)，另首先能夠使其構(gòu)象改變更有利于AMPK激酶對其磷酸化，進而增加AMPK活性(50～100倍)。全部這些AMP對AMPK激活作用均可被ATP所拮抗。AMPK研究進展專題知識第25頁5、AMP通路調(diào)整⑴Leptin（瘦素）在調(diào)整攝食、能量消耗和神經(jīng)內(nèi)分泌功效方面起主要作用。最近研究表明，leptin選擇性激活骨骼肌中AMPKa2亞基，早期激活是leptin對肌肉直接作用，在骨骼肌瘦素可直接激活A(yù)MPK活性進而抑制乙酰COA羧化酶(ACC)活性，加速脂肪酸氧化作用，降低甘油三酯沉積。同時其在肝臟中對糖脂代謝調(diào)整亦是經(jīng)過激活A(yù)MPK來發(fā)揮作用，而且依賴于酪氨酸激酶(JAK2)信號通路發(fā)揮作用。瘦素對胰島素分泌影響研究結(jié)論仍不一樣，但能夠必定是AMPK激活能抑制胰島素釋放。而其后激活作用則有賴于下丘腦．交感神經(jīng)系統(tǒng)軸，但在下丘腦中l(wèi)eptin抑制AMPK活性，引發(fā)攝食降低和體重下降。

瘦素在不一樣組織對AMPK影響不一樣原因有待于深入研究，推測可能因為不一樣組織AMPK各亞單位表示以及其上游激酶LKB1、鈣調(diào)整蛋白激酶表示差異造成。AMPK研究進展專題知識第26頁⑵Adiponectin（脂聯(lián)素）是一個由脂肪細胞產(chǎn)生抗糖尿病胰島素抵抗和抗動脈粥樣硬化細胞因子。adiponectin激活A(yù)MPK，進而激活其下游靶點MAPK，增強PPARα轉(zhuǎn)錄活性及靶基因表示，促進骨骼肌脂肪酸氧化,降低脂質(zhì)在骨骼肌堆積，同時降低游離脂肪酸進入肝臟，改進肝臟胰島素抵抗，從而降低肝糖生成和極低密度脂蛋白合成。刺激骨骼肌脂肪酸氧化和葡萄糖攝取，抑制內(nèi)源性葡萄糖產(chǎn)生以及抑制平滑肌細胞增殖，有抗糖尿病及抗動脈粥樣硬化作用。

脂聯(lián)素介導(dǎo)AMPK通路還可與其它信號通路相互作用，減弱mTOR信號通路，有效阻止mTOR介導(dǎo)IRS-2降解。

近年發(fā)覺，adiponectin經(jīng)過激活A(yù)MPK在促進新血管生成、抑制內(nèi)皮細胞凋亡方面發(fā)揮主動作用，但其激活A(yù)MPK詳細信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制仍不清楚。⑶ghrelin(腦腸肽)是近年來發(fā)覺一個肽類激素，是生長激素促泌物受體(GSH-R)內(nèi)源性配體。研究發(fā)覺活體注射ghrelin能夠刺激下丘腦AMPK激活。AMPK研究進展專題知識第27頁(Proteinphosphatase2C)AMPK研究進展專題知識第28頁peroxisomeproliferator-activatedreceptor-γ(PPAR-γ)coactivator1α(PGC-1α)

AMPK研究進展專題知識第29頁

ProposedmodelfordualregulationofTSC-mTOR-S6KinasepathwaybyAMPKandinsulin-PI3KsignalingAMPK研究進展專題知識第30頁⑷、抵抗素（resistin）是存在于血漿中富含半胱氨酸分泌性蛋白，可作用于脂肪、肝臟及骨骼肌等胰島素靶器官，促進肝糖輸出，造成胰島素抵抗。當(dāng)前研究發(fā)覺抵抗素以上作用發(fā)揮是由抑制AMPK活性介導(dǎo)。

當(dāng)前因為抵抗素受體還未克隆，其細胞內(nèi)信號路徑還未完全清楚。

AMPK研究進展專題知識第31頁⑸、炎癥因子影響炎癥因子TNFα增加所引發(fā)AMPK活性下降，能抑制胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前體外研究證實AICAR能抑制IL-6、TNFα、MIP-1alpha/beta和其它脂肪組織分泌細胞因子釋放，從而保護心肌，改進心肌急性缺血及凋亡，逆轉(zhuǎn)胰島素抵抗發(fā)生。⑹、其它脂肪細胞因子影響脂肪組織尚能分泌血管擔(dān)心素原、?；碳さ鞍?ASP)、葡聚糖結(jié)合蛋白28(GBP28)、視黃醇結(jié)合蛋白(RBP)等。其能經(jīng)過自分泌,旁分泌等作用參加能量代謝及平衡，但其與AMPK之間調(diào)整關(guān)系當(dāng)前并不十分必定，尚需要深入研究。AMPK研究進展專題知識第32頁6、AMPK-RelatedKinasesRecentevidencehasidentifiedatleast12enzymesthatarerelatedtoAMPKatthelevelofhomologyinthecatalyticdomain.TheAMPK-relatedkinasefamilyofkinaseisreferredtoastheAMPK-RKfamily.TheseAMPK-RKfamilyenzymesareBRSK1,BRSK2,NUAK1,NUAK2,SIK1,SIK2,SIK3,MARK1,MARK2,MARK3,MARK4

andMELK.LikeregulationofAMPKbytheLKB1kinase,11oftheseAMPK-relatedfamilymembersarealsosubjecttoLKB1-mediatedregulation.

MELKistheonlyfamilymembernotshowntobeasubstrateforLKB1.BRSK1andBRSK2arebrain-specificserine/threoninekinases1and2.NUAK1referstonuclearAMPK-relatedkinase.TheNUAK1geneisalsocalledAMPK-relatedkinase5(ARK5).NUAK2isalsocalledSNF1（sucrosenonfermenting）/AMPK-relatedkinase(SNARK).SIKreferstosalt-inducedkinaseMARK1–4aremicrotubuleaffinity-regulatingkinases1through4MELKismaternalembryonicleucinezipperkinase.AMPK研究進展專題知識第33頁四AMPK下游靶標及其生物學(xué)效應(yīng)1AMPK對脂代謝調(diào)整乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和羥甲基戊二酸單酰CoA還原酶(HMGR)分別在脂肪酸和膽固醇合成中起關(guān)鍵作用。ACC和HMGR均是AMPK靶分子。激活A(yù)MPK能夠使它們磷酸化，抑制它們功效，從而抑制肝脂肪酸和膽固醇合成過表示重組激活A(yù)MPKa能夠負性調(diào)整ACC活性，降低肝細胞中脂質(zhì)含量，而抑制AMPK則可增加肝細胞中高糖所誘導(dǎo)脂質(zhì)聚集。AMPK研究進展專題知識第34頁脂肪酸氧化是肌肉組織能量起源主要方式。肌肉收縮及運動等能激活A(yù)MPK，然后經(jīng)過磷酸化作用抑制ACC，降低丙二酰輔酶A合成，負反饋增強CPT-1（肉毒堿棕櫚酸轉(zhuǎn)移酶一1）活性以及脂肪酸氧化。另外，AMPK還參加了甘油三酯調(diào)整。在脂肪細胞中，AMPK激動劑不但可經(jīng)過ACC磷酸化而抑制脂肪生成，還可經(jīng)過磷酸化抑制激素敏感脂肪酶，從而抑制異丙腎上腺素所誘導(dǎo)脂肪分解。AMPK這種既調(diào)整脂肪生成，又抗脂肪分解作用，能夠降低血流中游離脂肪酸濃度，在肥胖和代謝綜合征中降低脂毒性作用含有一定治療意義。AMPK研究進展專題知識第35頁AMPK研究進展專題知識第36頁2AMPK對糖代謝調(diào)整是一條非胰島素激活信號通路，一是誘導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運體4向漿膜轉(zhuǎn)移；二是經(jīng)過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，開啟葡萄糖轉(zhuǎn)運體4基因表示。當(dāng)前研究表明，AICAR(5-氨基-4-甲酰胺咪唑核糖核苷酸,為AMPK激活劑)和肌肉收縮增加肌肉對葡萄糖攝取，是經(jīng)過葡萄糖轉(zhuǎn)運體(GLUT)向胞膜轉(zhuǎn)位來完成。在骨骼肌細胞過表示重組激活A(yù)MPK時，可刺激葡萄糖攝取，并伴隨有GLUT1和GLUT4轉(zhuǎn)位。在脂肪細胞中，AMPK能夠增加葡萄糖轉(zhuǎn)運以及GLUT4轉(zhuǎn)位，該作用與胰島素信號通路不盡相同。激活脂肪細胞GLUT4轉(zhuǎn)位，從而增加葡萄糖轉(zhuǎn)運，該作用有可能是經(jīng)過p38AMPK依賴機制。AMPK研究進展專題知識第37頁AMPK激活引發(fā)磷酸果糖-2-激酶磷酸化，刺激2，6-二磷酸果糖產(chǎn)生，從而促進糖酵解。產(chǎn)生更多ATP。磷酸果糖-2-激酶有四種異構(gòu)體，只有心臟型和誘導(dǎo)型異構(gòu)體是AMPK靶標。肝細胞中激活A(yù)MPK不但能夠經(jīng)過抑制6-磷酸果糖2-激酶、L型丙酮酸激酶(L-PK)等抑制葡萄糖酵解，還能經(jīng)過抑制果糖1，6-二磷酸酶抑制糖異生。以及經(jīng)過磷酸化糖原合酶，抑制糖原合成。AMPK研究進展專題知識第38頁AMPK研究進展專題知識第39頁3、抑制蛋白質(zhì)合成有研究表明，AMPK和mTOR信號通路相關(guān)聯(lián)，AMPK激活將抑制mTOR及其效應(yīng)器。AMPK可能經(jīng)過調(diào)整mTOR通路，從而抑制蛋白質(zhì)合成。降低mTOR對其效應(yīng)器真核細胞啟始因子4E結(jié)合蛋白、70kDS6激酶、核糖體蛋白S6激酶和真核細胞啟始因子4G磷酸化作用，進而抑制蛋白質(zhì)合成，降低能量消耗。AMPK可能經(jīng)過激活真核延長因子2(eukaryoticelongationfactor-2，eEF-2)激酶，使eEF-2磷酸化失活，造成蛋白質(zhì)合成受抑制。AMPK研究進展專題知識第40頁TSC1-TSC2：tumorsuppressorgenestuberoussclerosiscomplex1and2結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合物（TSC）

mTOR：mammaliantargetofrapamycin哺乳動物雷帕霉素靶蛋白

TORisaserine/threoninekinase

4E-BP1：eIF4Ebindingprotein1真核細胞啟始因子4E結(jié)合蛋白eIF4E：eukaryoticinitiationfactor4ES6kinase核糖體蛋白S6激酶（P70S6K）AMPK研究進展專題知識第41頁AMP-activatedproteinkinase(AMPK)inhibitsthepathwayofthemammaliantargetofrapamycincomplex1(mTORC1)inmultiplefashions.Underenergeticstressconditions,AMPKphosphorylatesTSC2andRaptortoinhibitthemTORC1pathway.AMPK研究進展專題知識第42頁AMPK研究進展專題知識第43頁4、調(diào)整參加基因轉(zhuǎn)錄因子AMPK使轉(zhuǎn)錄激活因子p300Ser89磷酸化，調(diào)整其介導(dǎo)核受體轉(zhuǎn)錄活性能力，即降低p300與核受體(如過氧化氫酶體增殖子激活受體、甲狀腺受體、視黃酸受體、視黃醛X受體)相互作用，但并不影響p300與非核受體(如轉(zhuǎn)錄因子E1a、p53、GATA4)相互作用，提醒在細胞能量代謝和基因表示間確實存在一個直接聯(lián)絡(luò)，值得深入研究。AMPK研究進展專題知識第44頁缺氧誘導(dǎo)因子l(hypoxia．induciblefactor-1，HIF-1)是調(diào)控細胞缺氧反應(yīng)基因主要轉(zhuǎn)錄因子。缺氧時AMPK激活作為能量感受器起作用，缺氧快速激活A(yù)MPK，進而促進HIF-1表示，以開啟代謝適應(yīng)。AMPK研究進展專題知識第45頁5、誘導(dǎo)細胞凋亡激活A(yù)MPK，經(jīng)過c-myc或c-JunN端激酶及其后caspase通路，誘導(dǎo)胰腺β細胞凋亡；經(jīng)過caspase通路誘導(dǎo)神經(jīng)母細胞瘤細胞凋亡。另外，還發(fā)覺在神經(jīng)母細胞瘤中，AICAR活化AMPK后，經(jīng)過激活核因子kB(nuclearfactor-kappaB，NF-kB)，促進氧化應(yīng)激誘導(dǎo)凋亡，AMPK研究進展專題知識第46頁6、促進血管形成，調(diào)整血管張力AMPK激活有利于血管生成前Akt信號維持.AMPK還可經(jīng)過磷酸化激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶，產(chǎn)生一氧化氮，調(diào)整血管張力。經(jīng)過舒張血管平滑肌，增加血流，以改進缺血缺氧組織血氧供給。AMPK研究進展專題知識第47頁AMPK研究進展專題知識第48頁7、抗炎AMPK激活降低cAMP介導(dǎo)上皮氯化物分泌，從而減輕炎癥反應(yīng).有研究顯示，AICAR抑制脂多糖誘導(dǎo)致炎細胞因子(如腫瘤壞死因子α、白介素1β和白介素6)以及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表示：經(jīng)過下調(diào)IkB激酶α／β活性，減輕脂多糖誘導(dǎo)NF-kB激活；經(jīng)過抑制CCAAT／增強子結(jié)合蛋白(CCAAT／enhancer-bindingprotein，C／EBP)表示，阻止C／EBP核轉(zhuǎn)位。提醒AMPK系統(tǒng)是一個新型抗炎信號路徑，AMPK活化在治療炎癥性疾病中含有主要價值。AMPK研究進展專題知識第49頁8、對離子通道影響研究顯示在人類肺和結(jié)腸細胞中，AMPK激活也抑制cAMP激活C1-流。該作用是CFTR和AMPK間存在生理性相互作用。實囊性纖維化轉(zhuǎn)膜電導(dǎo)調(diào)整子(cysticfibrosistransmembraneconductanceregulator，CFTR)是一個ATP門控Cl通道，參加跨上皮離子轉(zhuǎn)運，其開放概率經(jīng)過cAMP依賴蛋白激酶磷酸化而增加。因為通道開放和關(guān)閉要求ATP，加之通道參加跨上皮離子轉(zhuǎn)運消耗ATP，故抑制CFTR有利于能量貯存。另外，AMPK也調(diào)整電壓門控Na+通道，延緩開放通道失活。AMPK研究進展專題知識第50頁9、對細胞衰老調(diào)控細胞經(jīng)AMPK激活劑處理后出現(xiàn)衰老特征，與衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶活性增加以及P16INK4a表示增加。示AMPK激活引發(fā)衰老表型可能與HuR功效下降相關(guān)。HuR是RNA結(jié)合蛋白，AMPK抑制RNA結(jié)合蛋白HuR向胞質(zhì)輸出,以及HuR與編碼增生性基因轉(zhuǎn)錄本靶向結(jié)合。AMPK研究進展專題知識第51頁五AMPK與代謝疾病在肥胖及2型糖尿病發(fā)病過程中，血漿脂聯(lián)素水平下降與IR進展程度相平行。脂聯(lián)素刺激肌細胞中ACC磷酸化、脂肪酸氧化、葡萄糖攝取和乳酸鹽生成都與AMPK活化相關(guān)；當(dāng)AMPK活性被抑制時，脂聯(lián)素產(chǎn)生這些效應(yīng)也均被抑制。這提醒脂聯(lián)素刺激葡萄糖利用和脂肪酸氧化可能是經(jīng)過AMPK介導(dǎo)完成。在肌肉中脂聯(lián)素激活A(yù)MPK和過氧化物酶體增殖物活化受體γ，增加脂肪酸β氧化，降低甘油三酯含量，減輕肌肉中IR；在肝臟，脂聯(lián)素一樣激活A(yù)MPK，下調(diào)葡萄糖-6-磷酸酶，降低肝臟葡萄糖輸出。AMPK研究進展專題知識第52頁1.AMPK對攝食影響最新證據(jù)表明在調(diào)控全身能量攝入和利用中，AMPK也發(fā)揮著極其主要作用，AMPK在下丘腦攝食調(diào)控中起作用，激活A(yù)MPK促進攝食，抑制AMPK引發(fā)厭食。這些作用大多是經(jīng)過介導(dǎo)激素和細胞因子作用而實現(xiàn)。如在室旁下丘腦中，leptin抑制AMPK活性，從而降低攝食和體重；首先在外周組織激活A(yù)MPK．抑制肝臟中葡萄糖產(chǎn)生，增加骨骼肌對葡萄糖利用及脂肪酸氧化，同時作用在中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)整機體對能量攝入與消耗。，下丘腦內(nèi)神經(jīng)元能夠感知各種不一樣神經(jīng)內(nèi)分泌和代謝信號，調(diào)整機體能量供需平衡。AMPK研究進展專題知識第53頁激活下丘腦AMPK能夠增加下丘腦弓形核神經(jīng)肽Y表示，增加食物攝入，降低能量消耗；瘦素和Ghrelin均可作用于下丘腦，經(jīng)過AMPK調(diào)整食欲。瘦素可抑制下丘腦AMPK，增加抑制食欲神經(jīng)肽釋放，從而降低食物攝入；Ghrelin則可激活下丘腦AMPK，降低抑制食欲神經(jīng)肽釋放，刺激食物攝入。AMPK研究進展專題知識第54頁AMPK研究進展專題知識第55頁AMPK在中樞和外周作用是截然相反，如瘦素在下丘腦抑制AMPK，而在外周組織激活A(yù)MPK。因而以AMPK及其信號通路為靶點抗肥胖和代謝綜合征治療方案應(yīng)該是安全并有組織特異性，如抑制下丘腦AMPK(降低食欲)，同時激活外周AMPK(增加脂肪酸氧化，改進胰島素抵抗)。最近有研究表明，α硫辛酸(線粒體脫氫酶天然輔助因子)含有這種下丘腦與外周效應(yīng)相反作用，不但可抑制下丘腦AMPK，還能激活骨骼肌中AMPK。α硫辛酸可經(jīng)過降低肥胖大鼠骨骼肌中甘油三酯含量而減輕其體重，預(yù)防其發(fā)生糖尿病，a硫辛酸這一作用是由AMPK介導(dǎo)。

AMPK研究進展專題知識第56頁二甲雙胍和羅格列酮，它們均能夠激活肌肉和其它組織中AMPK。但因為這兩類藥品尚無組織選擇性，二甲雙胍會造成胃腸道不適以及乳酸過多癥，而羅格列酮會引發(fā)脂肪生成及造成一定肝損害等，限制了它們應(yīng)用適應(yīng)癥深入擴大。AMPK研究進展專題知識第57頁RoleofAMP-activatedproteinkinase(AMPK)inthecontrolofwhole-bodyenergyhomeostasisAMPK研究進展專題知識第58頁2.調(diào)整基因表示，改進糖脂代謝研究認為，AMPK短期效應(yīng)是直接磷酸化代謝路徑中一些酶，而其長久效應(yīng)對調(diào)整基因表示起主要作用。AMPK在許多細胞中可調(diào)整基因表示，在胰島β細胞中，AMPK被AICAR激活后引發(fā)GLUT2、醛縮酶B、丙酮酸激酶等基因表示下降；在肝臟細胞中，AMPK被激活后引發(fā)脂肪酸合成酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、葡萄糖-6-磷酸酶基因表示下降，AMPK介導(dǎo)肝臟中基因表示改變在調(diào)整肝糖生成過程中起主要作用。肝細胞核因子4α是一個轉(zhuǎn)錄因子，在肝臟、小腸及內(nèi)分泌腺中，對參加能量代謝酶基因表示起調(diào)整作用，Leff研究發(fā)覺，肝細胞核因子4活性受AMPK激動劑AICAR調(diào)整，AICAR能夠引發(fā)各種肝細胞核因子4靶基因表示下調(diào)，從而改進糖脂代謝。AMPK研究進展專題知識第59頁近年來研究認為，肥胖、糖尿病是一個慢性炎癥狀態(tài)。AMPK活化可增加脂肪酸氧化并改進葡萄糖穩(wěn)態(tài)。Pilon等在試驗中發(fā)覺這可能是經(jīng)過抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)來完成。當(dāng)前認為iNOS是一個促炎癥反應(yīng)介質(zhì)，在各種細胞如骨骼肌細胞、脂肪細胞和巨噬細胞均顯示，AMPK可抑制iNOS作用，經(jīng)過小劑量干擾RNA(iRNA)抑制AMPK表示，將消除其對iNOS抑制作用。AMPK研究進展專題知識第60頁3.AMPK對胰島β細胞功效影響盡管激活A(yù)MPK可增加肌肉對葡萄糖攝入，降低肝臟葡萄糖產(chǎn)出，維持血糖正常，但AMPK對胰島β細胞中胰島素合成與分泌影響當(dāng)前仍有爭議。在研究AMPK對胰島B細胞胰島素釋放分子機制研究中發(fā)覺，AMPK在調(diào)控胰島素釋放信號通路上游發(fā)揮作用。但也有報道高濃度葡萄糖對胰島素分泌刺激作用則被AMPK激活所抑制，詳細分子機制尚不清楚。AMPK研究進展專題知識第61頁AMPK不但能夠影響與胰島素分泌相關(guān)蛋白表示，還能調(diào)整胰島素分泌終末步驟，包含囊泡遷移以及囊泡胞吐作用。過表示AMPK能夠抑制葡萄糖對囊泡遷移刺激作用，降低與胞膜融合囊泡數(shù)，但不影響囊泡與胞膜融合動力學(xué)，其機制是囊泡轉(zhuǎn)運體系中組成成份可被AMPK磷酸化，從而抑制低糖條件下囊泡向胞膜遷移.AMPK在調(diào)控胰島素釋放信號通路上游發(fā)揮作用。在大鼠胰島和MIN6β細胞中，葡萄糖對胰島素分泌刺激作用可被AICAR或過表示AMPK腺病毒所阻斷。所以研究認為葡萄糖對AMPK抑制效應(yīng)在葡萄糖刺激胰島素分泌中起主要作用。AMPK研究進展專題知識第62頁AMPK激活可經(jīng)過降低胰島β細胞脂毒性和抗β細胞凋亡來改進β細胞功效。胰島β細胞中聚集脂肪酸和甘油三酯可減弱葡萄糖對胰島素分泌調(diào)整，即胰島β細胞脂毒性作用。AMPK激動劑AICAR可降低內(nèi)源性SREBP-1C和FAS基因表示，并降低細胞內(nèi)甘油三酯含量。在過表示SREBP-1C造成β細胞脂毒性模型細胞中，給予AICAR可磷酸化AMPK和ACC，增加游離脂肪酸氧化，部分逆轉(zhuǎn)甘油三酯聚集，改進葡萄糖對胰島素分泌調(diào)整作用。AMPK研究進展專題知識第63頁4、對胰島素信號傳導(dǎo)影響AMPK能磷酸化IRS-1第789位絲氨酸，這種磷酸化加強了胰島素信號傳導(dǎo)，與胰島素刺激IRS-1偶聯(lián)PI3K活性增加相關(guān)。AMPK研究進展專題知識第64頁六AMPK對心血管系統(tǒng)調(diào)整作用當(dāng)前研究主要集中在AMPK對缺血再灌保護作用方面。試驗證實，心肌缺血時，AMPK可被缺氧和氧化應(yīng)激而激活。而AMPK活化對缺血再灌含有保護作用，是應(yīng)激狀態(tài)下維持心肌能量穩(wěn)態(tài)所必須。AMPK對心肌保護作用可能是經(jīng)過以下幾個機制：①在心臟，AMPK可直接磷酸化并激活磷酸果糖激酶2，產(chǎn)生2，6一二磷酸果糖，后者經(jīng)過激活6磷酸果糖-1激酶增加糖原分解；②AMPK在心肌缺血時可增加葡萄糖攝入和糖酵解；③降低在缺血和再灌時心肌損傷和凋亡。AMPK研究進展專題知識第65頁AMPK是一個保護性蛋白激酶，對缺血性心肌損傷含有主要防護作用。當(dāng)心肌缺血時，免疫調(diào)整因子MIF(巨噬細胞移動抑制因子)可調(diào)控AMPK活性而當(dāng)MIF缺失時，上述調(diào)整會失控。

AMPK研究進展專題知識第66頁另外，心肌缺氧時AMPK激活還能夠抑制蛋白合成，改進心肌肥大。在蛋白合成過程中，真核延伸因子-2(eEF2)可調(diào)整蛋白轉(zhuǎn)錄，參加肽鏈延長，其活性可被eEF2激酶經(jīng)過磷酸化而抑制。p70S6激酶則可經(jīng)過磷酸化eEF2激酶或核糖體蛋白S6來調(diào)整蛋白合成。而p70S6激酶活性受mTOR(mammaliantargetofrapamycin)蛋白調(diào)控。mTOR是蛋白質(zhì)翻譯中主要調(diào)整物，生長因子可激活它，而營養(yǎng)撤除可抑制其介導(dǎo)信號通路。AMPK激活經(jīng)過對mTORser-2448位磷酸化，而抑制其對p70S6激酶活化，并增加eEF2磷酸化。AMPK激活在心肌缺氧時對改進心肌肥大含有主要意義。AMPK還能夠調(diào)整離子通道，改進心臟傳導(dǎo)功效。AMPK研究進展專題知識第67頁有研究發(fā)覺，AICAR、脂聯(lián)素及胃腸道起源激素Ghrelin等經(jīng)過AMPK直接或間接地對心血管含有保護作用。AMPK對血管內(nèi)皮含有保護作用可能是經(jīng)過以下幾個方面：①抑制高糖引發(fā)血管內(nèi)皮細胞中caspase-3活性，降低細胞凋亡；②激活A(yù)MPK可抑制ACC功效，促進內(nèi)皮細胞對FFA氧化，拮抗FFA造成內(nèi)皮細胞脂毒性；③抑制ROS和NF-kB活性以及炎性因子產(chǎn)生；④內(nèi)皮中AMPK還能夠經(jīng)過磷酸化絲氨酸1177位點，激活一氧化氮合酶，增強內(nèi)皮依賴性血管舒張。AMPK研究進展專題知識第68頁AMPK研究進展專題知識第69頁存在一些問題(1)即使AICAR作為AMPK激活劑得以廣泛應(yīng)用，但AICAR并非AMPK特異激活劑，加之缺乏特異性AMPK抑制劑，所以，對AICAR激活A(yù)MPK效應(yīng)難以作出正確評價(2)人們對AMPK上游激酶AMPKK認識還相當(dāng)有限，迄今為止僅探及唯一一個腫瘤性抑制激酶LKB1，深入深入研究AMPK上游激酶，無疑將有利于對完整AMPK級聯(lián)絡(luò)統(tǒng)認識。AMPK研究進展專題知識第70頁白藜蘆醇(Resveratrol),AMPK活性與腦健康核呼吸因子1（NRF-1）是轉(zhuǎn)錄激活線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mtTFA）和線粒體呼吸酶亞基基因轉(zhuǎn)錄因子之一,在線粒體生物產(chǎn)生(mitochondriabiogenesis)和能量代謝調(diào)整中發(fā)揮關(guān)鍵作用。NRF-1與共激活因子過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)相互作用可增強其轉(zhuǎn)錄活性已知神經(jīng)元活動以及能量代謝與PGC-1α，NRF-1和mtTFA表示親密偶聯(lián),然而，AMPK是否介導(dǎo)了神經(jīng)元興奮與能量代謝耦合信號機制卻知之甚少。用原代培養(yǎng)大鼠視皮層神經(jīng)元和單眼剝奪大鼠模型（MD），研究了AMP活化蛋白激酶（AMPK）在介導(dǎo)神經(jīng)元興奮依賴性PGC-1α和NRF-1表示中作用。發(fā)覺，神經(jīng)元除極化，能夠快速激活A(yù)MPK，顯著增加神經(jīng)元中PGC-1α，NRF-1和mtTFA水平，增加ATP產(chǎn)生。AMPK研究進展專題知識第71頁AMPK激動劑5'-aminoimidazole-4-carboxamideriboside(AICAR)或白藜蘆醇(Resveratrol),也顯著增加神經(jīng)元中PGC-1α和NRF-1mRNA水平。相反，全部這些影響能夠完全由AMPK抑制劑CompoudC阻斷;大鼠單眼剝奪1周,顯著降低對應(yīng)視覺剝奪視皮層內(nèi)AMPK磷酸化水平和活性，顯著下調(diào)視皮質(zhì)中PGC-1α和NRF-1表示水平。而在體內(nèi)使用白藜蘆醇后，能夠顯著激活A(yù)MPK活性，抵制因單眼剝奪對視皮層神經(jīng)元PGC-1α和NRF-1水平，線粒體數(shù)量，線粒體呼吸影響。結(jié)果表明，AMPK是一個主要神經(jīng)元興奮-線粒體能量代謝偶聯(lián)信號分子，經(jīng)過PGC-1α-NRF-1在神經(jīng)細胞線粒體能量代謝中發(fā)揮調(diào)控作用。(第四軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)部病理學(xué)與病理生理學(xué)教研室余璐，楊守京Neuroscience)。AMPK研究進展專題知識第72頁171260AMPKInhibitor,CompoundC是AMPK一個選擇性抑制劑，在許多細胞類型中可抑制AMPK依賴性自噬，是研究自噬有力工具。激活劑metformin和AICAR不能抑制CompoundC誘導(dǎo)產(chǎn)生自噬。