AMPK(5′AMP-activated protein kinase)是AMP激活的,由催化亚基α(α1/α2)、调节亚基β(β1/β2)和γ(γ1/γ2/γ3)构成的异源三聚体蛋白激酶。营养物质缺乏(无糖或低氧)、二甲双胍、AMPK激活剂AICAR和运动皆能激活骨骼肌AMPK,而AMPK...AMPK(5′AMP-activated protein kinase)是AMP激活的,由催化亚基α(α1/α2)、调节亚基β(β1/β2)和γ(γ1/γ2/γ3)构成的异源三聚体蛋白激酶。营养物质缺乏(无糖或低氧)、二甲双胍、AMPK激活剂AICAR和运动皆能激活骨骼肌AMPK,而AMPK主要促进骨骼肌分解代谢,抑制其合成代谢。其中,运动主要通过上调骨骼肌[AMP]/[ATP]或[ADP]/[ATP]比率促进AMPKαThr172位点磷酸化,从而激活骨骼肌AMPK介导的糖脂代谢信号通路,包括AMPK/TBC1D1/TBC1D4信号通路调控的GLUT4转位以促进葡萄糖摄取,以及AMPK/ACC(乙酰辅酶A羧化酶)信号通路结合线粒体蛋白转移酶CPT1/2和脂肪酸转运蛋白FAT/CD36、FABPpm和FATP1/4共同促进的骨骼肌脂肪酸氧化。为突出AMPK调控运动中骨骼肌糖脂代谢的重要性,本文分别阐述了运动对骨骼肌AMPK的调控作用,运动在骨骼肌AMPK介导糖、脂代谢中的调控作用。深度理解运动过程中AMPK调控骨骼肌糖脂代谢的细胞分子机制有助于将AMPK开发成治疗代谢类疾病的潜在有效靶向因子。展开更多
基金This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(No.31500964)the Fok Ying Tung Education Foundation(No.151095)the Fundamental Research Funds for the Central Universities(No.2020023)。
文摘本文旨在探讨不同时长、不同强度运动对大鼠骨骼肌线粒体功能和自噬的影响及FUNDC1的作用。选取60只雄性SD大鼠随机分为2周、4周的安静对照组(Con组)、中等强度运动组(M-ex组,跑台运动16 m/min,1 h/d,6 d/week)和大强度运动组(Hi-ex组,跑台运动35 m/min,20 min/d,6 d/week),每组10只。干预结束后分离双侧比目鱼肌,石蜡切片制备透射电镜样本,用ELISA检测柠檬酸合成酶(citrate synthase, CS)的含量,用冰冻切片免疫荧光染色法观察微管相关蛋白1轻链3 (microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3)/细胞色素c氧化酶IV亚型(cytochrome c oxidase IV, COX-IV)、FUNDC1/COX-IV及LC3/FUNDC1的共定位情况。提取骨骼肌线粒体,用Western blot检测过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorγco-activator-1α, PGC-1α)、COX-I、腺苷酸活化蛋白激酶α(AMP-activated protein kinaseα,AMPKα)、p-AMPKα、Unc-51样激酶1 (Unc-51 like kinase 1, ULK1)、FUNDC1、LC3、自噬选择性底物(p62)等自噬相关蛋白表达。结果显示,运动可上调线粒体功能,即PGC-1α、COX-I蛋白表达和CS含量,2周Hi-ex组和2周M-ex组之间无差异,而4周Hi-ex组显著低于4周M-ex组。在运动强度相同的情况下,4周运动组大鼠的骨骼肌线粒体自噬激活程度高于2周运动组;在运动时长相同的情况下,Hi-ex组的线粒体自噬激活程度高于M-ex组。2和4周运动干预均可提高LC3/COX-IV、COX-IV/FUNDC1、FUNDC1/LC3共定位。运动可提高LC3-II/LC3-I比值,下调p62蛋白表达水平,上调FUNDC1、ULK1蛋白表达水平和AMPKα磷酸化水平,4周Hi-ex组的这些蛋白表达变化幅度显著大于4周M-ex组。以上结果提示,运动可诱导骨骼肌线粒体自噬,自噬的激活程度与运动时间和强度有关,运动的诱导机制可能是通过AMPK-ULK1通路影响FUNDC1的表达。
文摘AMPK(5′AMP-activated protein kinase)是AMP激活的,由催化亚基α(α1/α2)、调节亚基β(β1/β2)和γ(γ1/γ2/γ3)构成的异源三聚体蛋白激酶。营养物质缺乏(无糖或低氧)、二甲双胍、AMPK激活剂AICAR和运动皆能激活骨骼肌AMPK,而AMPK主要促进骨骼肌分解代谢,抑制其合成代谢。其中,运动主要通过上调骨骼肌[AMP]/[ATP]或[ADP]/[ATP]比率促进AMPKαThr172位点磷酸化,从而激活骨骼肌AMPK介导的糖脂代谢信号通路,包括AMPK/TBC1D1/TBC1D4信号通路调控的GLUT4转位以促进葡萄糖摄取,以及AMPK/ACC(乙酰辅酶A羧化酶)信号通路结合线粒体蛋白转移酶CPT1/2和脂肪酸转运蛋白FAT/CD36、FABPpm和FATP1/4共同促进的骨骼肌脂肪酸氧化。为突出AMPK调控运动中骨骼肌糖脂代谢的重要性,本文分别阐述了运动对骨骼肌AMPK的调控作用,运动在骨骼肌AMPK介导糖、脂代谢中的调控作用。深度理解运动过程中AMPK调控骨骼肌糖脂代谢的细胞分子机制有助于将AMPK开发成治疗代谢类疾病的潜在有效靶向因子。
