单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)调控机制的研究进展

代谢是细胞和有机体最基本、最重要的活动之一.细胞和有机体通过感应系统实时监测代谢过程中的物质和能量状态,并不断地通过错综复杂的代谢调控途径来维持其稳态.代谢调控一旦出现紊乱,机体代谢就会发生异变,从而导致如糖尿病、肥胖、心血管疾病乃至肿瘤等多种人类重大疾病的发生,并影响发育、生长、繁殖、衰老等生命过程.单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)作为在代谢调控中起核心作用的激酶,自其被发现以来一直是研究的热点.对AMPK调控机制的深入研究为揭示代谢性疾病的发生和发展机制、探索其治疗和预防的策略提供了重要的新思路.围绕近年来国内外AMPK研究领域取得的进展,重点阐述AMPK在体内的激活机制以及本课题组在该领域中的一系列重要成果.

单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK):能量、葡萄糖感受器和代谢性疾病治疗靶标

代谢是一切生物体最基本的特征,单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)是机体内最重要的代谢调控蛋白之一.它在机体能量水平下降时被激活,通过磷酸化一系列下游因子促进分解代谢、抑制合成代谢,从而维持能量平衡.AMPK作为感知者和调节者,既能感受并维持代谢稳态,也能通过对代谢的“纠偏”缓解由代谢紊乱引起的糖尿病、脂肪肝等典型代谢性疾病症状;而在更长时间尺度下调控AMPK,则可以延缓衰老、延长寿命.AMPK的这些功能和优势使其成为许多代谢疾病的重要靶标之一,并将有助于提升人类健康和生活质量.

加减薯蓣丸抑制单磷酸腺苷活化蛋白激酶活性对慢性脑灌注不足大鼠的神经保护研究

目的检测慢性脑灌注不足大鼠海马组织单磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)水平的变化,探讨加减薯蓣丸对海马神经细胞损伤的影响及其作用机制。方法采用改良双侧颈总动脉阻断法复制慢性脑灌注不足模型,应用尼氏染色检测神经细胞损伤情况,应用Western blot法检测海马区AMPK及p-AMPK表达水平。结果与正常组比较,模型组大鼠海马CA1区的尼氏染色较浅,神经锥体细胞数减少,海马组织p-AMPK表达水平明显升高(P<0.05);与模型组比较,中药组与西药组大鼠海马CA1区的尼氏染色加深,锥体细胞数量增加,p-AMPK表达水平明显下降(P<0.05);中药组与西药组大鼠海马CA1区AMPK和p-AMPK表达水平比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论大鼠慢性脑灌注不足损伤后,AMPK过度激活,出现海马神经细胞损伤,加减薯蓣丸可抑制海马区AMPK的激活,减轻海马神经损伤。

腺苷单磷酸激活蛋白激酶参与调控心脏能量代谢的研究进展

腺苷单磷酸激活蛋白激酶(AMPK)是细胞中重要的代谢传感器,主要参与维持代谢应激下能量平衡和氧化还原稳态,与心脏能量代谢密切相关。活化的AMPK可以增强分解代谢、抑制合成代谢、上调ATP水平,也参与调节糖代谢、胆固醇代谢、脂肪酸及蛋白质代谢等过程,为细胞的生长过程提供能量储备;同时活化的AMPK还与新生血管形成、转移、炎症等病理过程息息相关。

宰后羊肉一磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)活性及糖酵解的变化

为了研究宰后羊肉一磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)活性与糖酵解指标的相关性,以探讨肌肉宰后生理机理,试验选择18月龄左右的蒙古杂交羊,屠宰后取后腿股二头肌,分别于0,1,4,8,12,24小时时测定其AMPK活性和糖酵解各理化指标。结果表明:宰后能量状态的改变激活了AMPK,活化的AMPK促进了宰后羊肉糖酵解,提高了糖酵解过程中关键酶的活性,促进了糖酵解底物的分解和产物的生成。

苏尼特羊宰后成熟过程中单磷酸腺苷活化蛋白激酶活性、糖酵解与肉品质指标的变化分析

本实验选取苏尼特羊背最长肌为研究对象,分析宰后4℃下成熟过程中(0、24、48、72、96 h)单磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)的质量浓度和活力、糖酵解及肉品质相关指标的变化情况,以探究宰后AMPK的含量和活性对糖酵解和成熟进程的影响,确定苏尼特羊宰后最佳的成熟时间。结果表明:羊肉中磷酸化AMPK的质量浓度和活性都呈现先上升后下降的趋势,在24 h达到最高点。糖酵解指标中,pH值在宰后24 h内显著下降(P<0.05);肌糖原和游离葡萄糖的含量随着宰后成熟时间的延长逐渐下降;乳酸含量在宰后24 h到达最大值。肉品质相关指标中,羊肉的剪切力在24 h达到最大值,随后下降,48 h后总体趋于稳定;a^(*)值及b^(*)值在宰后均呈现先升高后趋于平缓的趋势;L^(*)值在宰后96 h达到最大;在不同时间点(0、24、48、72、96 h)挥发性风味物质分别为29、30、41、40、46种,整体呈现升高的趋势,其中48 h时醛类物质种类最多,有助于提高羊肉的整体风味。综上所述,宰后不同时间点AMPK含量和活性的变化会造成糖酵解指标的改变,进而影响了肉品质指标的变化;在宰后48 h的羊肉具有较好的品质和风味,适宜加工食用。

黄芪总皂苷调控LKB1/AMPK信号通路对人乳腺癌细胞增殖、凋亡、周期的影响及机制

目的 基于肝激酶(LK)B1/磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)信号通路探讨黄芪总皂苷对人类乳腺癌细胞增殖、凋亡及周期的影响及作用机制。方法 以人乳腺癌细胞ZR-75-1为研究对象,通过噻唑蓝(MTT)法观察人乳腺癌细胞ZR-75-1增殖活力变化;苏木素-伊红(HE)染色观察人乳腺癌细胞ZR-75-1形态变化;流式术检测人乳腺癌细胞ZR-75-1凋亡率及细胞周期变化;RT-聚合酶链反应(PCR)检测人乳腺癌细胞ZR-75-1 LKB1、AMPK mRNA水平;Western印迹检测人乳腺癌细胞ZR-75-1 LKB1、AMPK蛋白表达。结果 乳腺癌细胞ZR-75-1的增殖受到黄芪总皂苷的影响,随黄芪总皂苷剂量(0、50、100、150 mg/μl)攀升,癌细胞增殖抑制率逐渐强,差异有统计学意义(P<0.05)。乳腺癌细胞ZR-75-1的凋亡受到黄芪总皂苷影响,黄芪总皂苷剂量越大,乳腺癌细胞ZR-75-1的凋亡率越高,差异有统计学意义(P<0.05)。乳腺癌细胞ZR-75-1的细胞周期,随黄芪总皂苷剂量攀升,G0/G1期细胞比例明显增加,S期、G2期明显降低。受黄芪总皂苷影响,乳腺癌细胞ZR-75-1 LKB1、AMPK mRNA及蛋白表达上升,黄芪总皂苷剂量越高,LKB1、AMPK mRNA表达上升越明显,差异有统计学意义(P<0.001)。结论 黄芪总皂苷能够抑制人乳腺癌细胞ZR-75-1的增殖活力,诱导人乳腺癌细胞ZR-75-1凋亡并在细胞增殖周期G0/G1期中阻滞,其中的作用机制与LKB1、AMPK信号通路密切相关。

单磷酸腺苷活化蛋白激酶调控细胞自噬的机制研究进展

自噬是细胞对外界环境应激所作出的反应,是细胞降解自身成分以维持细胞活性和生存的过程。在动物组织中,自噬机制的缺陷通常和细胞衰老、年龄相关性退化性疾病有关联,这些疾病包括心血管疾病、癌症、免疫系统功能受损和神经系统病变等。目前已经发现,许多蛋白可以对能量、营养和生长因子水平以及应激做出反应,其中包括一些激酶,它们可以正向或负向调节自噬过程以调节细胞对外界环境的适应性。最近研究表明细胞可以通过单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)对上述适应反应发挥重要作用,本文就近些年有关AMPK对自噬调控机制的研究成果作一综述。

高糖环境对滋养层细胞腺苷单磷酸活化蛋白激酶α1亚基表达及增殖的影响

目的·研究妊娠糖尿病患者胎盘组织中的腺苷单磷酸活化蛋白激酶α1亚基(protein kinase AMP-activated catalytic subunitα1,PRKAA1)的表达水平,及体外高糖环境对滋养层细胞PRKAA1表达水平和增殖活性的影响。方法·收集妊娠糖尿病患者(19例)及同期正常妊娠孕妇(20例)的胎盘组织,分别利用实时荧光定量PCR及蛋白免疫印迹试验测定PRKAA1 mRNA及蛋白水平的表达情况。体外高糖处理滋养层细胞后,测定PRKAA1的表达;高糖培养基及PRKAA1抑制剂dorsomorphin分别作用于滋养层细胞后,利用CCK8试剂盒测定细胞增殖活性。结果·相比正常妊娠孕妇,妊娠糖尿病患者胎盘组织中PRKAA1 m RNA及蛋白表达量显著降低(均P<0.05)。体外高糖培养基处理滋养层细胞可明显降低PRKAA1的表达水平(P<0.05);高糖培养基和dorsomorphin均可抑制滋养层细胞的增殖活性(均P<0.05)。结论·妊娠糖尿病患者胎盘组织中的PRKAA1表达水平下降,体外高糖环境对滋养层细胞增殖活性的抑制作用可能是通过下调PRKAA1介导发生。

单磷酸腺苷活化蛋白激酶与肾脏疾病

单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)是体内一种重要的蛋白激酶,广泛分布于全身各组织器官,发挥不同的功能。AMPK作为"细胞能量调节器"来调节糖、脂代谢及蛋白质合成,并参与调控机体炎症反应和细胞增生等过程,参与多种疾病(如动脉粥样硬化、肿瘤、糖尿病和其他代谢性疾病)的发生发展。近年来随着研究的深入,AMPK与肾脏疾病的关系逐渐受到关注。

补糖对急性运动大鼠心肌单磷酸腺苷活化蛋白激酶激活的影响

目的通过测量大鼠急性运动后心肌单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)活性和糖原含量的变化,探讨补糖对运动心肌AMPK激活的影响。方法大鼠进行急性耐力运动,并在运动前后不同时间补充不同剂量的补充葡萄糖,采用Western blot测定大鼠心肌AMPK活性的动态变化,采用蒽酮法测定心肌糖原含量。结果运动诱发大鼠心肌AMPK活性显著增高并在急性运动后1 h保持在较高水平,然而运动补糖大鼠心肌AMPK活性却无显著增高。运动或小剂量补糖都无法引起大鼠糖原含量的显著变化,只有大剂量补糖能使糖原含量在运动后24 h显著增高。结论 (1)急性运动可使大鼠心肌AMPK活性升高,补糖能显著抑制急性运动中和运动后AMPK的激活。(2)运动后大剂量补糖能有效提高运动后24 h心肌糖原含量。

人单磷酸腺苷激活的蛋白激酶催化亚单位α2基因shRNA载体的鉴定和表达

目的构建针对人单磷酸腺苷激活的蛋白激酶催化亚单位α2(AMPKα2)基因的pGPU6/GFP/Neo-shRNA表达载体,转染SH-SY5Y细胞株,观测其对AMPKα2基因的沉默效果。方法利用Ambion在线设计软件设计针对人AMPKα2基因的shRNA干扰序列,克隆到pGPU6/GFP/Neo质粒载体上。对重组质粒进行DNA序列测定和酶切分析。用质脂体将重组质粒转导SH-SY5Y细胞株,经G418筛选阳性克隆后用RT-PCR和Western blot法检测AMPKα2的mRNA和蛋白表达水平。结果经DNA测序和酶切鉴定表明,4个shRNA表达载体构建成功。4个重组质粒之一的pGPU6/GFP/Neo-shRNAAMPKα2(3)能有效抑制AMPKα2基因在SH-SY5Y细胞株中的表达,抑制率为63%。结论成功构建了针对人AMPKα2基因的shRNA表达载体pGPU6/GFP/Neo-shRNAAMPKα2。pGPU6/GFP/Neo-shRNAAMPKα2(3)能有效抑制AMPKα2基因在SH-SY5Y细胞株中的表达,为将来应用其研究AMPK在细胞损伤中的作用奠定了基础。

单磷酸腺苷活化蛋白激酶巨噬细胞特异性敲除降低早期高血压的实验研究

目的:研究巨噬细胞单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)通路对小鼠高血压及心脏结构功能的影响。方法:使用AMPKα1-loxP转基因小鼠杂交集落刺激因子受体的启动子驱动表达雌激素受体-Cre融合蛋白的转基因小鼠,构建他莫昔芬诱导特异性敲除巨噬细胞AMPK的转基因小鼠(Csf1r-Mer-iCre-Mer:PRKAA1fl/fl),取12只Cre阴性小鼠(WT)和10只Cre阳性小鼠(KO),腹腔注射他莫昔芬(20 mg/mL)连续5 d,袖套式血压探头测鼠尾血压,分为四组,WT对照组6只,KO对照组5只,行假手术;WT高血压组6只,KO高血压组5只,皮下埋植血管紧张素II(AngII)渗透性迷你泵刺激7 d诱导高血压,检测血压和超声心动指标后麻醉处死,心脏组织做石蜡切片和α-SMA免疫组化染色观察纤维化情况。结果:AngII刺激7 d WT鼠和KO鼠的收缩压显著升高[WT对照vs. WT高血压组,SBP(120.7±1.7)vs.(164.2±6.9) mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),P=0.0001;KO对照vs.KO高血压组:SBP(104.6±6.3)vs.(143.9±2.9) mmHg,P=0.0005];LVEDD显著降低;左心室舒张末期后壁厚度、LVEF、心脏质量/体重比值和纤维化程度显著提高;α-SMA免疫组化染色差异不明显。结论:巨噬细胞特异性敲除AMPK可降低早期高血压状态下的血压水平,但对心脏功能和纤维化程度的影响不明显。

PRKAG2基因G100S新突变对小鼠心肌细胞单磷酸腺苷活化蛋白激酶活性的影响

目的探讨位于非胱硫醚β-合成酶(cystathionineβ-synthase,CBS)区域的PRKAG2基因G100S突变对小鼠心肌细胞单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)活性的影响。方法建立人源PRKAG2(G100S)转基因小鼠模型,分别随机选取N4代4周龄、12周龄的转基因小鼠和同窝野生型小鼠各6只,用磷酸化检测试剂盒检测小鼠心肌细胞中AMPK活性,比较转基因小鼠与同窝野生型小鼠AMPK活性的差异,并观察随着周龄的增长转基因小鼠AMPK活性的变化。结果 4周龄和12周龄的转基因小鼠心肌细胞中AMPK活性均低于同窝野生型小鼠(0.042±0.013 vs 0.063±0.013,0.032±0.008 vs 0.062±0.018),差异均有统计学意义(P=0.019,P=0.004)。12周龄和4周龄的转基因小鼠心肌细胞中AMPK活性差异无统计学意义(P=0.135)。结论 PRKAG2基因G100S突变可导致转基因小鼠心肌细胞AMPK活性下降,而且AMPK活性并不随着转基因小鼠周龄的增长而变化。

单磷酸腺苷激活的蛋白激酶能量代谢通路对心肌肥厚形成的作用

多种分子机制可以导致心肌肥厚,其中能量代谢紊乱是重要的分子机制之一,介导这一机制的关键是单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)能量代谢通路。近年来发现与心肌能量代谢密切相关的过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)通路,介导炎症与纤维化的核转录因子(NF)-κB通路以及神经体液调节因子相关P13K/AKT/GSK3β信号通路都和单磷酸腺苷激活的蛋白激酶密不可分。

白花蛇舌草提取物通过AMPK/ATG5信号通路对急性胰腺炎大鼠肺损伤的保护作用机制研究

目的:通过5’-单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)/自噬相关蛋白5(ATG5)信号通路,探讨白花蛇舌草提取物减轻急性胰腺炎(AP)大鼠肺损伤的机制。方法:建立AP肺损伤大鼠模型,随机分为模型组、提取物(白花蛇舌草提取物)组、3-MA(自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤)组、AICAR(AMPK激活剂)组、提取物+AICAR组,每组15只,另取15只大鼠作为假手术组;ELISA检测血清淀粉酶(AMY)、IL-1β、IL-6、IL-18水平;检测大鼠腹水量及肺湿/干重比(W/D);HE观察胰腺及肺组织病理损伤;Western blot检测溶酶体相关膜蛋白2(LAMP2)、自噬底物p62、IL-1β前体蛋白(pro-IL-1β)、胰蛋白酶原活化肽(TAP)、AMPK、p-AMPK、ATG5、自噬标志物LC3-Ⅱ/Ⅰ、泛素特异性蛋白酶10(UPS10)表达。结果:与假手术组相比,模型组大鼠腹水量、肺W/D、胰腺和肺组织病理损伤评分、血清AMY、IL-1β、IL-6、IL-18水平、胰腺组织p62、TAP、pro-IL-1β表达、肺组织pAMPK/AMPK、ATG5、LC3-Ⅱ/Ⅰ、UPS10、pro-IL-1β表达均升高(P<0.05),胰腺和肺组织LAMP2蛋白表达降低(P<0.05);模型大鼠经白花蛇舌草提取物或自噬抑制剂3-MA干预后,上述指标均得到显著改善(P<0.05),且白花蛇舌草提取物的改善效果优于3-MA(P<0.05);而AMPK激活剂AICAR可削弱白花蛇舌草提取物对AP大鼠肺损伤的改善作用(P<0.05)。结论:白花蛇舌草提取物可通过抑制AMPK/ATG5信号通路减轻炎症反应、降低自噬水平改善AP大鼠肺损伤。

腺苷一磷酸激活蛋白激酶与采食量调节

腺苷一磷酸激活蛋白激酶（AMPK）的概念首次出现在1988年。近几年的研究表明，AMPK在调节细胞能量代谢上起着重要作用，被称作细胞内的“燃料开关”，在动物抵御和适应环境应激的过程中也起着重要作用。最新研究显示，AMPK通过一些激素和养分等途径参与采食量的调节。本文总结了AMPK在采食量调节中的作用和可能机制，揭示研究其与动物营养代谢的重要性关系。

腺苷-磷酸激活的蛋白激酶与细胞增殖

腺苷-磷酸激活的蛋白激酶（adenosinemono—phosphateactivatedproteinkinase，AMPK）是一种能被腺苷-磷酸（AMP）激活，主要协调代谢和能量需要的蛋白激酶Ⅲ；当体内能量状况发生改变时，ATP分解为ADP、AMP并激活AMPK，并通过AMPK调节糖原、胆固醇和脂肪的合成，

肠道菌群通过去乙酰化酶3激活单磷酸腺苷活化的蛋白激酶/雷帕霉素信号通路对脓毒症心肌炎和心肌细胞线粒体损伤的影响

目的探讨正常肠道粪菌移植(FMT)对脓毒症心肌炎和心肌细胞线粒体损伤的改善作用与机制。方法将40只SD大鼠随机分为盲肠结扎穿孔术(CLP)建立的脓毒症模型组(CLP组)、假手术对照组(sham组)、FMT治疗组(CLP+FMT组)及FMT联合去乙酰化酶3(SIRT3)抑制剂(3-TYP)治疗组(CLP+FMT+3-TYP组),每组各10只。采用HE染色观察大鼠心肌组织的病理变化,采用ELISA检测大鼠血液中IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α的表达水平,采用Western blot检测大鼠心肌组织中IL-1β、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)、去乙酰化酶3(SIRT3)、单磷酸腺苷活化的蛋白激酶(AMPK)、磷酸化AMPK(p-AMPK)、雷帕霉素(mTOR)及p-mTOR表达水平,采用透射电镜观察大鼠心肌细胞线粒体形态,采用流式细胞术分析大鼠心肌细胞的线粒体膜电位变化。结果与sham组比较,CLP组、CLP+FMT组、CLP+FMT+3-TYP组心肌组织SIRT3和p-mTOR表达水平均显著降低,而心肌组织p-AMPK和血液中IL-1β、IL-6及TNF-α的表达水平均显著增加;与CLP组比较,CLP+FMT组心肌组织SIRT3和p-mTOR的表达水平均显著增加,而心肌组织p-AMPK和血液中IL-1β、IL-6及TNF-α的表达水平均显著降低;与CLP+FMT组比较,CLP+FMT+3-TYP组心肌组织SIRT3和p-mTOR的表达水平均显著降低,而心肌组织中p-AMPK和血液中IL-1β、IL-6及TNF-α的表达水平均显著增加;与sham组比较,CLP组线粒体膜电位的红/绿荧光强度比值显著下降;与CLP组比较,CLP+FMT组线粒体膜电位的红/绿荧光强度比值显著增加;与CLP+FMT组比较,CLP+FMT+3-TYP组线粒体膜电位的红/绿荧光强度比值显著下降(P<0.05)。结论肠道菌群通过SIRT3激活AMPK/mTOR信号通路对脓毒症心肌炎和心肌细胞线粒体损伤均有改善作用。