scholarly journals AMP-activated protein kinase: a therapeutic target in intestinal diseases

Open Biology ◽  
2017 ◽  
Vol 7 (8) ◽  
pp. 170104 ◽  
Author(s):  
Xiaofei Sun ◽  
Mei-Jun Zhu
Keyword(s):  
Protein Kinase ◽  
Therapeutic Target ◽  
Inflammatory Diseases ◽  
Adenosine Monophosphate ◽  
Aetiological Factor ◽  
Ampk Activation ◽  
Intestinal Health ◽  
Intestinal Diseases ◽  
Energy Sensor ◽  
Amp Activated Protein Kinase

Adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK), a highly conserved energy sensor, has a crucial role in cardiovascular, neurodegenerative and inflammatory diseases, as well as in cancer and metabolic disorders. Accumulating studies have demonstrated that AMPK activation enhances paracellular junctions, nutrient transporters, autophagy and apoptosis, and suppresses inflammation and carcinogenesis in the intestine, indicating an essential role of AMPK in intestinal health. AMPK inactivation is an aetiological factor in intestinal dysfunctions. This review summarizes the favourable outcomes of AMPK activation on intestinal health, and discusses AMPK as a potential therapeutic target for intestinal diseases.

scholarly journals Regulation of the energy sensor AMP-activated protein kinase by antigen receptor and Ca2+ in T lymphocytes

2006 ◽  
Vol 203 (7) ◽  
pp. 1665-1670 ◽  
Author(s):  
Peter Tamás ◽  
Simon A. Hawley ◽  
Rosemary G. Clarke ◽  
Kirsty J. Mustard ◽  
Kevin Green ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein Kinase ◽  
T Lymphocytes ◽  
Energy Homeostasis ◽  
Antigen Receptor ◽  
Adenosine Monophosphate ◽  
Ampk Activation ◽  
Serine Kinase ◽  
Cellular Energy ◽  
Amp Activated Protein Kinase ◽  
Stimulation Of

The adenosine monophosphate (AMP)–activated protein kinase (AMPK) has a crucial role in maintaining cellular energy homeostasis. This study shows that human and mouse T lymphocytes express AMPKα1 and that this is rapidly activated in response to triggering of the T cell antigen receptor (TCR). TCR stimulation of AMPK was dependent on the adaptors LAT and SLP76 and could be mimicked by the elevation of intracellular Ca2+ with Ca2+ ionophores or thapsigargin. AMPK activation was also induced by energy stress and depletion of cellular adenosine triphosphate (ATP). However, TCR and Ca2+ stimulation of AMPK required the activity of Ca2+–calmodulin-dependent protein kinase kinases (CaMKKs), whereas AMPK activation induced by increased AMP/ATP ratios did not. These experiments reveal two distinct pathways for the regulation of AMPK in T lymphocytes. The role of AMPK is to promote ATP conservation and production. The rapid activation of AMPK in response to Ca2+ signaling in T lymphocytes thus reveals that TCR triggering is linked to an evolutionally conserved serine kinase that regulates energy metabolism. Moreover, AMPK does not just react to cellular energy depletion but also anticipates it.

scholarly journals Role of AMP-activated protein kinase during postovulatory aging of mouse oocytes†

2020 ◽  
Vol 103 (3) ◽  
pp. 534-547
Author(s):  
Guang-Yi Sun ◽  
Shuai Gong ◽  
Qiao-Qiao Kong ◽  
Zhi-Bin Li ◽  
Jia Wang ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein Kinase ◽  
Species Difference ◽  
Adenosine Monophosphate ◽  
Cytoplasmic Calcium ◽  
Ampk Activation ◽  
Mouse Oocytes ◽  
Compound C ◽  
Oocyte Aging ◽  
Amp Activated Protein Kinase

Abstract Studies suggested that postovulatory oocyte aging might be prevented by maintaining a high maturation-promoting factor (MPF) activity. Whether AMP-activated protein kinase (AMPK) plays any role in postovulatory oocyte aging is unknown. Furthermore, while activation of AMPK stimulates meiotic resumption in mouse oocytes, it inhibits meiotic resumption in pig and bovine oocytes. Thus, the species difference in AMPK regulation of oocyte MPF activities is worth in-depth studies. This study showed that AMPK activation with metformin or 5-aminoimidazole- 4-carboxamide- 1-beta-d- ribofuranoside and inactivation with compound C significantly increased and decreased, respectively, the activation susceptibility (AS) and other aging parameters in aging mouse oocytes. While AMPK activity increased, MPF activity and cyclic adenosine monophosphate (cAMP) decreased significantly with time post ovulation. In vitro activation and inactivation of AMPK significantly decreased and increased the MPF activity, respectively. MPF upregulation with MG132 or downregulation with roscovitine completely abolished the effects of AMPK activation or inactivation on AS of aging oocytes, respectively. AMPK facilitated oocyte aging with increased reactive oxygen species (ROS) and cytoplasmic calcium. Furthermore, treatment with Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase (CaMK) inhibitors significantly decreased AS and AMPK activation. Taken together, the results suggested that AMPK facilitated oocyte aging through inhibiting MPF activities, and postovulatory oocyte aging activated AMPK with decreased cAMP by activating CaMKs via increasing ROS and cytoplasmic calcium.

scholarly journals 0358: Differential AMP-activated protein kinase (AMPK) activation in platelets, in response to various agonists. Comparison between human and murine platelets

2014 ◽  
Vol 6 ◽  
pp. 57
Author(s):  
Sophie Lepropre ◽  
Marie-Blanche Onselaer ◽  
Cécile Oury ◽  
Luc Bertrand ◽  
Jean-Louis Vanoverschelde ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein Kinase ◽  
Ampk Activation ◽  
Amp Activated Protein Kinase

AMPK activation with AICAR provokes an acute fall in plasma [K+]

2008 ◽  
Vol 294 (1) ◽  
pp. C126-C135 ◽  
Author(s):  
Dan Zheng ◽  
Anjana Perianayagam ◽  
Donna H. Lee ◽  
M. Douglas Brannan ◽  
Li E. Yang ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein Kinase ◽  
Infusion Rate ◽  
Extracellular Fluid ◽  
Ampk Activation ◽  
Conscious Rats ◽  
Significant Fall ◽  
Ampk Phosphorylation ◽  
Atp Levels ◽  
Ampk Activity ◽  
Amp Activated Protein Kinase

AMP-activated protein kinase (AMPK), activated by an increase in intracellular AMP-to-ATP ratio, stimulates pathways that can restore ATP levels. We tested the hypothesis that AMPK activation influences extracellular fluid (ECF) K+ homeostasis. In conscious rats, AMPK was activated with 5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-beta-d-ribofuranoside (AICAR) infusion: 38.4 mg/kg bolus then 4 mg·kg−1·min−1 infusion. Plasma [K+] and [glucose] both dropped at 1 h of AICAR infusion and [K+] dropped to 3.3 ± 0.04 mM by 3 h, linearly related to the increase in muscle AMPK phosphorylation. AICAR treatment did not increase urinary K+ excretion. AICAR lowered [K+] whether plasma [K+] was chronically elevated or lowered. The K+ infusion rate needed to maintain baseline plasma [K+] reached 15.7 ± 1.3 μmol K+·kg−1·min−1 between 120 and 180 min AICAR infusion. In mice expressing a dominant inhibitory form of AMPK in the muscle (Tg-KD1), baseline [K+] was not different from controls (4.2 ± 0.1 mM), but the fall in plasma [K+] in response to AICAR (0.25 g/kg) was blunted: [K+] fell to 3.6 ± 0.1 in controls and to 3.9 ± 0.1 mM in Tg-KD1, suggesting that ECF K+ redistributes, at least in part, to muscle ICF. In summary, these findings illustrate that activation of AMPK activity with AICAR provokes a significant fall in plasma [K+] and suggest a novel mechanism for redistributing K+ from ECF to ICF.

scholarly journals Ωρίμανση ωοκυττάρων in vitro

2012 ◽  
Author(s):  
Ολυμπία Πικίου
Keyword(s):  
Protein Kinase ◽  
Tuberous Sclerosis ◽  
Adenosine Triphosphate ◽  
Tuberous Sclerosis Complex ◽  
Adenosine Monophosphate ◽  
Amp Activated Protein Kinase

Η μετφορμίνη, ένα παράγωγο της διγουανίδης, χρησιμοποιείται ως θεραπεία του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 και στη θεραπεία του PCOS. Οι κύριες δράσεις της μετφορμίνης είναι η αναστολή της παραγωγής γλυκόζης από το ήπαρ και η μείωση της αντίστασης στην ινσουλίνη από περιφερικούς ιστούς, οδηγώντας σε αυξημένη πρόσληψη και χρήση της γλυκόζης από τους σκελετικούς μυς. Ο κύριος διαμεσολαβητής της δράσης της μετφορμίνης είναι η AMPK [AMP-activated protein kinase: πρωτεϊνική κινάση που ενεργοποιείται από την AMP (μονοφωσφορική αδενοσίνη)]. Η AMPK είναι ο κεντρικός αισθητήρας των επιπέδων ενέργειας στο κύτταρο, ο οποίος ανταποκρίνεται στην αύξηση του λόγου AMP/ATP (adenosine monophosphate/adenosine triphosphate: μονοφωσφορική/τριφωσφορική αδενοσίνη). Μελέτες σε ωοκύτταρα βοοειδών έχουν δείξει ότι η ενεργοποίηση της AMPK από τη μετφορμίνη σε υψηλές συγκεντρώσεις της τάξεως των mM ελέγχει την πυρηνική ωρίμανση. Το TSC2 (tuberous sclerosis complex 2: σύμπλεγμα οζώδους σκλήρυνσης 2) έχει αναγνωριστεί ως ο κατωφερής στόχος της AMPK. Σκοπός της παρούσης μελέτης ήταν η διερεύνηση της επίδρασης χαμηλών συγκεντρώσεων μετφορμίνης (1nM-10μΜ) (i) στη δημιουργία εμβρύων βοοειδών από συμπλέγματα ωοκυττάρου-ωοφόρου δίσκου, (ii) το ρυθμό διαίρεσης των εμβρύων και, (iii) την πιθανή ενεργοποίηση του TSC2 μέσω της AMPK. Τα συμπλέγματα ωοκυττάρου-ωοφόρου δίσκου ωρίμαζαν in vitro, γονιμοποιούνταν με αναβιωμένα σπερματοζωάρια ταύρου και τα ζυγωτά καλλιεργούνταν συνολικά για 72 ώρες μετά τη σπερματέγχυση. Η μετφορμίνη χορηγήθηκε σε όλα τα στάδια της παραγωγής των εμβρύων ή μόνο κατά το στάδιο της γονιμοποίησης. Προκειμένου να διερευνηθεί η παρουσία της TSC2 κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης των εμβρύων και η πιθανή ενεργοποίηση του μορίου αυτού μέσω της AMPK πραγματοποιήθηκαν πειράματα ανοσοφθορισμού. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα μας, η χορήγηση της μετφορμίνης είχε δοσο-εξαρτώμενη επίδραση στο ρυθμό διαίρεσης των εμβρύων. Συγκεκριμένα, παρουσία μετφορμίνης σε όλα τα στάδια της in vitro παραγωγής εμβρύων σε συγκέντρωση 1μΜ και 10μΜ ή μόνο στο στάδιο της in vitro γονιμοποίησης σε συγκέντρωση 0,1μΜ και 10μΜ, το ποσοστό των εμβρύων που έφτασαν στο στάδιο των ≥8-κυττάρων παρουσίασε στατιστικώς σημαντική μείωση, σε σχέση με αυτό της ομάδας ελέγχου. Η μείωση αυτή στο ποσοστό των εμβρύων ≥8-κυττάρων συνοδεύτηκε από αύξηση του ποσοστού των εμβρύων 2-κυττάρων. Η μετφορμίνη δεν είχε καμία επίδραση στο ποσοστό των ωοκυττάρων που εξελίχθηκαν σε έμβρυα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα μας, το TSC2 εκφράζεται κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης των εμβρύων βοοειδών. Επιπλέον διαπιστώθηκε ότι, η χορήγηση 10μΜ μετφορμίνης είτε σε όλα τα στάδια της in vitro παραγωγής εμβρύων ή μόνο κατά το στάδιο της in vitro γονιμοποίησης είχε ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του TSC2 μέσω της AMPK. Συγκεκριμένα διαπιστώθηκε ότι, τα επίπεδα του φωσφορυλιωμένου TSC2, μετά τη χορήγηση μετφορμίνης, αντιστοιχούν στην ολική ποσότητα TSC2 πρωτεΐνης στα κύτταρα γεγονός που προκύπτει τόσο από την αύξηση της PhosphoS1387-TSC2-ανοσοδραστικότητας όσο και από την αύξηση του λόγου PhosphoS1387-TSC2 : ολική TSC2 η οποία παρατηρήθηκε. Τα αποτελέσματα της παρούσης διατριβής υποδεικνύουν για πρώτη φορά ότι, η μετφορμίνη δεν έχει καμία επίδραση στο ποσοστό των ωοκυττάρων που εξελίσσονται σε έμβρυα και κατά συνέπεια δεν επηρεάζει την ωρίμανση των ωοκυττάρων όταν χορηγείται σε συγκεντρώσεις της τάξεως των μM. Εντούτοις, η μετφορμίνη σε αυτές τις συγκεντρώσεις έχει αρνητική δοσο-εξαρτώμενη επίδραση στο ρυθμό διαίρεσης των εμβρύων βοοειδών. Η δράση αυτή της μετφορμίνης στο ρυθμό διαίρεσης των εμβρύων είναι η ίδια είτε το φάρμακο χορηγείται καθ' όλη τη διάρκεια της in vitro παραγωγής των εμβρύων είτε μόνο κατά το στάδιο της in vitro γονιμοποίησης. Επιπλέον, δεδομένου ότι η μετφορμίνη είναι ενεργοποιητής της ΑΜΡΚ, τα αποτελέσματα μας σηματοδοτούν τη σπουδαιότητα της ρύθμισης της δραστηριότητας της ΑΜΡΚ κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης των εμβρύων και δείχνουν ότι κάθε μεταβολή των επιπέδων δραστηριότητας του ενζύμου αυτού μπορεί να έχει αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη των εμβρύων. Τέλος, από τα αποτελέσματα μας μπορεί να συναχθεί ότι το μοριακό μονοπάτι το οποίο εμπλέκεται στη μείωση του ρυθμού διαίρεσης των εμβρύων από τη μετφορμίνη περιλαμβάνει την ενεργοποίηση του TSC2 από την ΑΜΡΚ.

scholarly journals Activation of AMPK under Hypoxia: Many Roads Leading to Rome

2020 ◽  
Vol 21 (7) ◽  
pp. 2428 ◽  
Author(s):  
Franziska Dengler
Keyword(s):  
Current Knowledge ◽  
Protective Action ◽  
Energy Levels ◽  
Hypoxia Inducible Factor ◽  
Protective Effects ◽  
Ampk Activation ◽  
Cellular Energy ◽  
Energy Sensor ◽  
Atp Supply ◽  
Amp Activated Protein Kinase

AMP-activated protein kinase (AMPK) is known as a pivotal cellular energy sensor, mediating the adaptation to low energy levels by deactivating anabolic processes and activating catabolic processes in order to restore the cellular ATP supply when the cellular AMP/ATP ratio is increased. Besides this well-known role, it has also been shown to exert protective effects under hypoxia. While an insufficient supply with oxygen might easily deplete cellular energy levels, i.e., ATP concentration, manifold other mechanisms have been suggested and are heavily disputed regarding the activation of AMPK under hypoxia independently from cellular AMP concentrations. However, an activation of AMPK preceding energy depletion could induce a timely adaptation reaction preventing more serious damage. A connection between AMPK and the master regulator of hypoxic adaptation via gene transcription, hypoxia-inducible factor (HIF), has also been taken into account, orchestrating their concerted protective action. This review will summarize the current knowledge on mechanisms of AMPK activation under hypoxia and its interrelationship with HIF.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document