Función de la AMP quinasa en el tejido adiposo Funciones de la proteína AMPK activada en el tejido adiposo La AMPK activada estimula vías que incrementan la producción de energía (el transporte de glucosa, la oxidación de grasa ácida), e inhibe otras vías que consumen energía (lipogenesis, la síntesis de proteína, gluconeogenesis), posee un potencial farmacéutico en situaciones de resistencia a la insulina. La AMPK se encuentra activa en situación de ayuno y en ejercicio físico, también es activada por la leptina, la adiponectina y drogas hipoglicemiantes, lo cual muestra que el tejido adiposo es un personaje llave en el metabolismo de energía por la liberación de sustratos y hormonas implicados en el metabolismo y sensibilidad de insulina. Esta activación limita el paso de ácidos grasos desde los adipocitos y favorece la oxidación local de dichos compuestos, esto resulta beneficioso para los pacientes con resistencia a la insulina. El tejido adiposo: energía y endocrinología La principal forma de almacenamiento de energía está representada por los triglicéridos en los adipocitos, células fundamentales del tejido adiposo. También se compone de células endoteliales, fibroblastos y macrófagos que se encuentran en la fracción del estroma vascular. El origen de los lípidos almacenados pueden ser de la dieta o de la síntesis de sustratos no lipídicos (proceso de lipogénesis). Con el fin de tomar hasta los lípidos del plasma, los adipocitos sintetizan una enzima específica llamada lipoproteína lipasa que se exporta hacia el lado luminal del endotelio vascular en el que pueden hidrolizar las lipoproteínas ricas en triglicéridos como las VLDL y los quilomicrones (lipoproteínas de muy baja densidad) para producir ácidos grasos y sin glicerol. Los ácidos grasos entran en los adipocitos a través de los transportadores y son reesterificados con glicerol fosfato para formar triglicéridos almacenados en gotas de lípidos, estas últimas se encuentran rodeadas por una membrana, se cubre con una proteína llamada perilipina se encuentra exclusivamente en los adipocitos. Cuando sea necesario, los triglicéridos son hidrolizados (lipólisis) en ácidos grasos y glicerol, que se exportan de nuevo en la sangre. La lipólisis requiere varias enzimas actuando sucesivamente y las enzimas clave son la lipasa del tejido adiposo de triglicéridos y la hormona sensible a lipasa (HSL). HSL actividad está regulada a través de varios mecanismos como la fosforilación reversible y translocación desde el citosol a la superficie de las gotas lipídicas. La insulina favorece el almacenamiento de lípidos a través de la activación de la lipogénesis, la síntesis de la lipoproteína lipasa y la exportación al endotelio vascular, y la esterificación de triglicéridos a través de la producción de glicero-fosfato de la glucosa. A diferencia de las hormonas adrenérgicas producidas por la médula adrenal o por la inervación simpática locales activan la lipólisis a través de la unión a un receptor β-agonista y la producción de cAMP. El tejido adiposo es también un órgano endocrino, fuertemente involucrados en la homeostasis de la energía global y el soporte de particiones. Las hormonas más importantes producidas por el tejido adiposo son la leptina y la adiponectina. La leptina es una citoquina producida en proporción a la cantidad de tejido adiposo y que actúa en los núcleos del hipotálamo del cerebro específicas para reducir la ingesta de alimentos, también tiene acciones fuera del cerebro, uno de los cuales es el de estimular la oxidación de ácidos grasos en los músculos y el hígado, al menos en parte a través de la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) activa. La adiponectina pertenece al complejo familiar 1q. Es una de las transcripciones más abundante en adipocitos y su concentración plasmática es alta. Se circula y señala como un temporizador hormonal. la secreción y la concentración plasmática están inversamente relacionadas con la adiposidad. Las concentraciones plasmáticas de adiponectina están disminuidas en obesos y diabéticos tipo 2. La adiponectina es considerada como una hormona de la insulina-sensibilización, ya que activa la utilización de glucosa en el músculo, pero también induce la oxidación de ácidos grasos hepáticos (acumulación de ácidos grasos o grasosos acil CoA en las células sensibles a la insulina es perjudicial para la señalización de la insulina) y disminuye la producción de glucosa hepática. Se ha demostrado, al menos en el hígado, que los efectos de la adiponectina requiere la activación de la AMPK. Las citocinas como la interleucina-6 (IL-6) y el factor de necrosis tumoral (TNF) son producidas por el tejido adiposo, por las células de la fracción del estroma vascular, y pueden favorecer la resistencia a la insulina en los tejidos sensibles a la insulina. AMPK está involucrado en otros tejidos en el mantenimiento de las células, así como la homeostasis energética del cuerpo. Cuando se activa, inhibe los procesos que consumen energía y activa los procesos de producción de energía. El tejido adiposo es un componente importante de la homeostasis energética y un jugador clave en la regulación de la sensibilidad a la insulina a través de la liberación de ácidos grasos y la secreción de hormonas. La estructura de la AMPK en el tejido adiposo AMPK existe en las células como un complejo heterotriméricas con un catalizador (α) y dos subunidades reguladoras (β y γ) (Woods et al. 1996a). Se han identificado varios Isoformas para cada subunidad (α1, α2, β1, β2, γ 1, γ 2 γ 3), que puede conducir a la formación de 12 diferentes complejos. Estas combinaciones confieren propiedades diferentes a los complejos de la AMPK (Hardie y Carling, 1997) y mostrar el resultado de la especificidad tisular relativa (Cheung et al. 2000). Las células musculares principalmente expresan complejos AMPK que contienen la subunidad catalítica α2 y el hígado expresa ambas isoformas α1 y α2 (Stapleton et al 1996;. Woods et al, 1996b). En el tejido adiposo, la subunidad catalítica α1 es la isoforma predominante expresa y representa la mayor parte de la actividad de la AMPK (Lihn et al 2004;. Daval et al 2005). Se puede destacar que los complejos de la AMPK que contienen la isoforma α1 son menos sensibles a AMP (Sal et al. 1998). En la actualidad no hay datos relativos a la expresión respectiva de otras subunidades AMPK en los adipocitos. Regulación de la AMPK en el tejido adiposo El tejido adiposo en ayunas, y en ejercicio activan la AMPK. Puesto que ambas situaciones son concomitantes con la estimulación adrenérgica, podría anticiparse que los agonistas β-adrenérgicos y su segundo mensajero AMPc que estimulan la actividad de la AMPK. el efecto del ejercicio sobre la AMPK en tejido adiposo podría ser secundario a la secreción de IL-6 por los músculos. la IL-6 es capaz de activar AMPK en los adipocitos y una disminución de la fosforilación de la AMPK se encuentra después de hacer ejercicio en el tejido adiposo. La leptina y la adiponectina son capaces de activar AMPK en tejido adiposo.Fármacos hipoglucemiantes como biguanidas también induce un aumento de la actividad de la AMPK en los adipocitos. Más resultados controvertidos se encuentran con las tiazolidinedionas, otra clase de hipoglucemiantes que son ligandos del factor de transcripción PPAR.hay autores Fueron incapaces de detectar la activación de AMPK en adipocitos 3T3-L1 con 10 troglitazona micras en humanos, mientras que un aumento de la actividad de AMPK se muestran en vivo en el tejido adiposo de ratones tratados con pioglitazona. Las concentraciones de AMP y ATP en la célula están estrechamente relacionados debido a la presencia de la enzima adenilato-quinasa. Un aumento de la AMP es un indicador sumamente sensible a la disminución en el nivel de carga de energía de las celulas. AMP activa la AMPK por un mecanismo complejo que implica efectos alostéricos y lo más importante, la fosforilación de las proteínas quinasas y treonina 172 en el bucle de activación de la subunidad α catalítica. Dos quinasas ascendente se han caracterizado. LKB1 es una quinasa. Funciones de la proteína quinasa activada por AMP en el tejido adiposo 57 es constitutivamente activa y fosforila la AMPK cuando aumenta la concentración de AMP en la célula y se une a la subunidad γ, por lo tanto la transformación de la AMPK en un sustrato adecuado para LKB1. La segunda quinasa, calmodulina quinasa β, fosforila y activa la AMPK en la presencia de una concentración de calcio aumentada, independientemente de un aumento en la concentración de AMP. En el tejido adiposo, varios argumentos indirectos sugieren que LKB1 está implicado en la activación de la AMPK. El tratamiento de adipocitos con AICAR, un medicamento que se transforma en la celda en la ZMP, un análogo de la AMP, se activa la AMPK en los adipocitos (Sullivan et al 1994;. Corton et al 1995;. Sal et al 2000;. Lihn et al 2004. ; Daval et al 2005). En fenformina Además, una biguanida, induce la activación de la AMPK y disminuye la concentración de ATP (Davalos et al. 2005). La activación de la AMPK puede inhibir la diferenciación de preadipocitos. AICAR tratamiento de preadipocitos 3T3-L1 o F442A inhibe la diferenciación de adipocitos y bloquea la expresión de marcadores finales adipogénica como la sintasa de ácidos grasos y los factores de transcripción PPAR y C EBPα / y promueve la apoptosis (Habinowski y Witters, 2001; Dagón et al 2006). AMPK y la regulación del metabolismo del tejido adiposo Una vez activada, la AMPK fosforila una serie de proteínas y modula la transcripción de genes implicados en la regulación del metabolismo de la energía para encender las vías catabólicas que producen ATP y apagar las vías anabólicas que consumen ATP. La lipogénesis y la síntesis de triglicéridos Una de las primeras proteínas identificadas como un objetivo de la AMPK era la acetil-CoA carboxilasa (ACC), que sintetiza malonil-CoA a partir de acetil-CoA y es una enzima clave de la vía lipogénica (Sim y Hardie, 1988). La inhibición de la fosforilación y, por tanto de ACC por la AMPK se ha demostrado en varios estudios en seres vivo y en células intactas El ejercicio, que activa la AMPK en el tejido adiposo es concomitante con una disminución de la actividad ACC y la concentración de malonil-CoA (Park et al. 2002). La activación de la AMPK en los adipocitos roedores conduce a una disminución del flujo de lipogénesis y la síntesis de triglicéridos disminuyó. La lipólisis La otra función importante de tejido adiposo es la descomposición de los triglicéridos a través de la vía lipolítica que se produce durante el ayuno para proporcionar ácidos grasos y glicerol como carburante en los tejidos periféricos. biguanidas tiene una acción inhibitoria sobre la lipólisis, ya que se ha demostrado que la sobreexpresión de una forma dominante negativa de AMPK inhibe la lipólisis inducida por el isoproterenol por lo cual se sugiere, más bien, una acción lipolítica de la activación de la AMPK. Sin embargo en ratones que carecen de la isoforma α1AMPK predominante, el tamaño de los adipocitos se reduce y la basal y la lipólisis inducida por el isoproterenol es mayor que el de control de los adipocitos (Davalos et al. 2005). Este hecho habla en favor de un papel inhibidor de la activación de la AMPK en la lipólisis. ¿Cuál podría ser el mecanismo que explica la inhibición de la lipólisis por AMPK? La hormona sensible a lipasa (HSL) fue la primera a la que se le atribuye un papel regulador. HSL hidroliza los triglicéridos, diglicéridos y ésteres de colesterol. Agentes lipolíticos como los agonistas β-adrenérgicos regulan HSL mediante el aumento de los niveles de cAMP en la célula, activando la proteína quinasa dependiente de cAMP (proteína quinasa A, PKA) que a su vez fosforila HSL y aumenta su actividad intrínseca, así como la promoción de su desplazamiento a las gotas de lípidos (Yeaman, 2004). HSL es un sustrato de la AMPK (Garton y Yeaman, 1990). lo que impide la fosforilación adicional de la regulación de Ser-563 por la PKA. Aunque se sugirió más tarde que el verdadero regulador de las serinas fosforiladas por la PKA de HSL se Ser-659 y Ser-660 (al Anthonsen et al. 1998), hemos confirmado que la activación de la AMPK HSL aumenta la fosforilación en Ser-565 en los adipocitos y que es más importante, ya que se opone a su isoproterenol desplazando e induciendo a las gotas de lípidos, un requisito importante para la activación de la lipólisis (Davalos et al. 2005). Por lo tanto, es de interés probar si ATGL es también un sustrato de la AMPK y si su fosforilación se opone a su traslado a la gota de lípidos. La membrana de las gotas de lípidos se cubre con perilipina, una fosfoproteína hidrofóbicas. La fosforilación de perilipina por la PKA induce su reubicación fuera de la membrana de las gotas de lípidos, lo que permite HSL (y probablemente ATGL) para llegar a sus sustratos (Tansey et al. 2004). Si perilipina es un objetivo de la AMPK que cuando se fosforila por esta enzima sería incapaz de trasladar fuera de la membrana de las gotas es actualmente desconocido. En resumen, la AMPK se activa en condiciones de aumento de la lipólisis como el ejercicio y el ayuno. Esta activación inhibe la síntesis de ácidos grasos y triglicéridos y podría limitar la lipólisis. Este último hallazgo podría parecer contrario a la intuición, si se tiene en cuenta la AMPK, una enzima que, en caso de escasez de energía no debe aumentar la disponibilidad de energía (en este caso los ácidos grasos a través de la lipólisis) para las células. Sin embargo, un alto índice de lipólisis puede ser muy exigente para la homeostasis de la energía de los adipocitos ya que parte de los ácidos grasos pueden ser reactivados en acil-CoA, una reacción que consume ATP y genera AMP. Por otra parte, la acumulación de ácidos grasos libres en el adipocito podría ser perjudicial para los procesos de producción de energía, ya que son desacoplantes mitocondriales conocidas (Kadenbach, 2003). La activación de la AMPK sería un mecanismo de retroalimentación que limita la fuga de energía celular asociada a la lipólisis en los adipocitos. Oxidación de ácidos grasos. Dos modelos de activación de la AMPK en el tejido adiposo son concomitantes con un aumento de la oxidación de ácidos grasos. En la primera, la proteína desacoplante mitocondrial UCP-1 se sobreexpresa en los adipocitos que conduce a un aumento en el AMP / ATP, la activación de la AMPK, la inactivación del ACC y una disminución de la lipogénesis (Matejkova et al. 2004). Esto induce un aumento de la capacidad de oxidación de los ácidos grasos que podría deberse a una disminución de la concentración de malonil-CoA, el alivio de la inhibición de la carnitina palmitoil transferasa-I que cataliza la entrada de los ácidos grasos en la mitocondria y constituye la enzima que limita la velocidad de los ácidos grasos la oxidación. UCP-1 sobreexpresión es concomitante con la biogénesis mitocondrial en los adipocitos (Rossmeisl et al. 2002). Transporte de glucosa La activación de la AMPK estimula el transporte de glucosa a través de la translocación de GLUT4 aumentado en los músculos (Kahn et al. 2004). Sólo unos pocos estudios han evaluado el posible papel de la AMPK en la captación de glucosa en las células adiposas. Los adipocitos en Estudios performedin3T3-L1 han informado de que el tratamiento diferenciado de los Los adipocitos en con AICAR mejora la captación de glucosa basal por un mecanismo independiente de la señalización de la insulina (Salt et al 2000;. Sakoda et al 2002). Sin embargo, la sobreexpresión de una forma dominante negativa de AMPK en Los adipocitos en 3T3-L1 tratados con AICAR suprime La activación de de AMPK, sin afectar el aumento en la captación de glucosa (Sakoda et al. 2002), planteando la cuestión de la participación directa de la AMPK en AICAR-glucosa estimulado de transporte en este modelo. Un tercer estudio realizado en Los adipocitos en primarios de rata se ha demostrado que la adiponectina activa la AMPK y aumenta la captación de glucosa (Wu et al. 2003). En este estudio, la inhibición de AMPK por compuestos farmacológicos elimina la adiponectina transporte de glucosa estimulado y se produce sin afectar a la insulina estimulada por la captación de glucosa. Esto sugiere un papel de AMPK en el transporte de glucosa en los adipocitos, que podría incluir un mecanismo independiente de la vía de señalización de la insulina. Sin embargo, si la AMPK (C 2006 Los Autores. Compilación de los artículos C 2006 La sociedad fisiológica Descargados de J Physiol (jp.physoc.org) por Invitado el 06 de junio 2011 60 Daval M. y otros J Physiol 574,1) induce la translocación de GLUT4 a la membrana de los adipocitos permanece poco clara. AMPK y la secreción de adipocinas. Como se indicó anteriormente, el tejido adiposo se considera ahora como un órgano endocrino que participan en la homeostasis de la energía de, la ingesta de alimentos y la inflamación. En el tejido adiposo humano, AICAR se ha demostrado que aumenta la expresión de la adiponectina, hormona de la insulina-sensibilización (Lihn et al 2004;. Sell et al 2006). Un estudio realizado en 3T3-L1 se ha demostrado lo contrario, informar de un inhibición de la expresión y secreción de adiponectina en respuesta a La activación de la AMPK por la metformina, un medicamento contra la diabetes (Huypens et al. 2005). Efectos metabólicos y sensibles a la insulina, la metformina ha demostrado ser, en parte, mediada por la activación de la AMPK (Zhou et al. 2001). Sin embargo, los diabéticos tipo 2 tratados con metformina no muestran ningún cambio en la concentración de adiponectina sérica o el contenido de la adiponectina en los adipocitos (Phillips et al 2003;. Tiikkainen et al 2004). El papel de AMPK en la regulación de la expresión y secreción de adiponectina por lo tanto no está claro. En el tejido adiposo humano, los efectos inhibitorios de AICAR sobre la expresión y secreción de dos citoquinas pro-inflamatorias, TNF y la interleucina-6 (IL-6) han sido reportados (Lihn et al 2004;. Sell et al 2006). Desde TNF inhibe la expresión de adiponectina (Kappes y Loffler, 2000), se ha sugerido que la disminución de la proteína TNF pueden estar involucrados en una sobre regulación de la expresión de adiponectina y que los efectos de AICAR de adiponectina puede ser indirecta. La inhibición de la secreción de TNF-alfa y IL-6 por la AMPK podría ser beneficiosa, ya que la inflamación se cree que contribuyen al desarrollo de trastornos asociados a la obesidad como la resistencia a la insulina. La activación de la AMPK en el tejido adiposo, disminuyendo TNFa e IL-6 y la secreción de adiponectina indirectamente aumentando por lo tanto puede contribuir a la prevención o neutralización de resistencia a la insulina en pacientes obesos. Sin embargo, la demostración de un efecto más directo de AMPK en la secreción de citoquinas espera experimentos adicionales. Conclusión En el hígado, Se incluye una inhibición de síntesis de lípidos y un aumentado de la oxidación lipídica mediada por una disminución del contenido de malonil-CoA reductasa debido a una inhibición de la actividad ACC (Assifi et al. 2005). En los adipocitos, un papel similar para la AMPK es concebible en caso de escasez de energía o una mayor demanda la energía de (ejercicio) ya que en estas situaciones la activación de de la AMPK observado puede conducir a una inhibición de la síntesis de ácidos grasos y una activación de la oxidación de ácidos grasos. Sin embargo, en los los adipocitos AMPK también inhibe la lipólisis (Fig. 1). Todas estas acciones de AMPK tenderán a disminuir la disponibilidad de ácidos grasos en el plasma. Dado que los ácidos grasos tienen un papel clave en la aparición de resistencia a la insulina, especialmente en los músculos, activando la AMPK en el tejido adiposo puede ser muy beneficioso en los estados de resistencia a la insulina como la diabetes tipo 2, especialmente en lo que La activación de la AMPK también reduce la secreción de citoquinas inflamatorias en los adipocitos. Una serie de preguntas permanecen sin resolver, sin embargo: ¿Puede ser estimulado la AMPK en el tejido adiposo por mecanismos no-dependiente de AMP? ¿Hay alguna diferencia en la distribución de la AMPK y capacidad de respuesta en subcutánea y profunda del tejido adiposo visceral (una cuestión importante si se tiene en cuenta que la grasa visceral puede ser un blanco preferido)? Dado que muchos de los estudios se han realizado en los adipocitos de roedores o líneas celulares es lo que realmente se aplican a los adipocitos humanos?