AMP quinasa en el tejido adiposo

Cuando existen fuentes disponibles, es decir, en estado post-prandial, ocurre el almacenamiento de energía, este es un factor determinante para la supervivencia enlos períodos demayor gasto de energía o cuando disminuye la disponibilidad de la misma. El tejido adiposo es una de las formas de almacenar energía en forma de TAG, funcion que cumplen los adipocitos, sin embargo, este tejido también se compone decélulas endoteliales, fibroblastos y macrófagos que se encuentran en el estroma vascular. Se pueden formar nuevos adipocitosen función de la nutrición y de las condiciones hormonales. El origen de losTAGpuede ser,la dieta o la síntesis de novo a partir no sustratos no lipídicos(proceso de lipogénesis).
Cuando los adipocitos obtienen lípidos del plasma, sintetizan una enzima específica llamada lipoproteína lipasa que se exporta hacia el lado luminal de endotelio vasculardonde se hidrolizan lipoproteínas ricas en triacilglicériroles, tales como,quilomicrones yVLDL(muy lipoproteínasde bajadensidad) para producir ácido sgrasos y glicerol libre. Los ácidos grasos entran en los adipocitos a través de transportadores específicos y son re-esterificados conglicerol fosfato para ser almacenados en forma de TAG. Cuando el organismo requiere energía, los TAGsonhidrolizados(lipólisis) en ácidos grasos y glicerol que seexportande nuevo en lasangre.
La lipólisis tiene como objetivo la transformación de lípidos para originar ácidos grasos y glicerol; requierevarias enzimas, entre ellas las que actúan sucesivamente y regulan esta vía sonla lipasa del tejido adiposo de triglicéridos y lipasa sensible a hormonas(HSL). La actividad de la HSL está regulada a través devarios mecanismos reversibles como la fosforilación y trasladación desde el citosola la superficie de la gota de lípidos. El almacenamiento de lípidos esta favorecido por la insulinaya que ésta activala lipogénesis, la síntesis de lipoproteína lipasayde la exportación de ácidosgrasos y glicerol al endotelio vascular. Por el contrario la activación de receptores β -adrenérgicos y la producción de AMPc por las hormonas que produce la médula suprarrenal o por la inervación simpática local activa la lipólisis.
El tejido adiposo es también un órgano endocrino, fuertemente involucrado en homeostasis de la energía global. El sustrato más importante de las hormonas producidas son la leptina y la adiponectina. La leptina es una citoquina que se produce según la cantidad de tejido adiposo y que actua sobre los núcleos del hipotálamo encargados de reducir el apetito. La leptina también tiene acciones fuera del cerebro, uno de ellas es estimular la oxidación de los ácidos grasos en los músculos y hígado, al menos en parte, a traves del AMP que activará a la AMP proteín quinasa (AMPK). La adiponectina es una de las transcripciones más abundante en adipocitos y su concentración plasmática es alta. En contraste con la leptina, su la secreción y la concentración plasmática están inversamente relacionados con la adiposidad. Las concentraciones plasmáticas de adiponectina disminuye en obesos y diabéticos tipo 2 tanto en roedores como en primates y seres humanos, ella es considerada una hormona de la sensible a insulina, ya que activa la utilización de la glucosa en el músculo y la oxidación de ácidos grasos hepáticos, lo que promueve la acumulación de ácidos grasos o acetil-CoA en las células sensibles a la insulina. Esto es perjudicial para la señalización de la insulina y disminuye la producción de glucosa hepática. Se ha demostrado, al menos en el hígado, que efectos de la adiponectina requieren la AMPK. Las citocinas como la interleucina-6 (IL-6) y factor de necrosis tumoral (TNF) son producidas por el tejido adiposo, aunque probablemente no específicamente por los adipocitos sino por las células del estroma vascular y pueden favorecer la resistencia a la insulina en tejidos sensibles a la insulina.
La AMPK estimula las vías que aumentan la producción de energía (el transporte de glucosa, oxidación de los ácidos grasos) e inactiva las vías que consumen energía (lipogénesis, la síntesis de proteínas, la gluconeogénesis).
El tejido adiposo es un jugador clave en el metabolismo de energía a través de la liberación de los sustratos y las hormonas implicados en la sensibilidad a la insulina y el metabolismo. En situaciones de ayuno y ejercicio, la leptina y la adiponectina en el tejido adiposopromueven a la activación de la AMPK, que incluso es el principio de los medicamentos hipoglucemiantes.
Cambios en la relación AMP / ATP y de su quinasa LKB1 promueven la activación de la AMPK; por lo que, aumenta el flujo de salida de ácidos grasos de los adipositos y favorece la β-oxidación de los ácidos grasos locales.
La descripción de la función de la AMPK en los adipocitos, es crucial paraevaluar la importancia de esta enzima en el metabolismo de la energía global.
Estructurade la AMPK en el tejido adiposo
La AMPK existe en la célula como un complejo con heterotrimérica con una subunidad catalítica (α) y dos subunidades reguladoras(β ) a las que se han identificado varias Isoformas(α1, α2, β1, β2, γ1, γ2γ3), quepueden conducir a laformaciónde12diferentes complejos. Estos combinacionesconfierenpropiedadesdiferentesalaAMPK La especificidad de las células muscular es principalmente expresan complejos AMPKα2yel hígado expresa ambas isoformas α1yα2 En el tejido adiposo, la subunidad catalítica es predominante la isoformaα1 que representa la actividad de la AMPK.
Aunque el significado funcional de estos diferentes complejos aún no está claro, se puede destacar que complejos AMPK que contienen la isoforma α1son menos sensibles a laAMP.
Reglamento de la AMPK en el tejido adiposo
En el tejido adiposo, durante el ayuno y ejercicio se activa la AMPK ambas situaciones son concomitantes con estimulación adrenérgica, se activa el receptor β-adrenérgico y su segundo mensajero AMPc. Se ha sugerido que el efecto del ejercicio sobre la AMPK tejido adiposo también podría ser secundario a la secreción de IL-6 por los músculos. La leptina y la adiponectina son capaces de activar a la AMPK en el tejido adiposo.
Fármacos hipoglucemiantes como biguanidas también inducen un aumento de la actividad de la AMPK en los adipocitos. En nuestra propia experiencia, AMPK se activa por tiazolidinedionas en aislados adipocitos, pero en concentraciones superiores a 200 micras (Resultados de los autores no publicados). 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 una sensibilidad exquisita indicador de una disminución en el nivel de energía celular. El AMP activa la AMPK por un complejo mecanismo en el que el efecto alostérico y más importante es la fosforilación de las proteínas quinasas hacia arriba de la treonina 172 en el bucle de activación de la α subunidad catalítica.
La LKB1 es una quinasa que es constitutivamente activa y fosforila la AMPK cuandose eleva la concentración de AMP en la célula y se une a la subunidad γ, transformando así la AMPK en un sustrato adecuado para LKB1. El segundo quinasa, β calmodulina quinasa quinasa, fosforila y activa la AMPK cuando aumenta la concentración de calcio, con independencia de un aumento en la concentración de AMP. En el tejido adiposo, varias indirectas argumentos sugieren que LKB1 está involucrado 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, activa la AMPK en los adipocitos. Según nuestro conocimiento, el posible papel de calmodulina quinasa quinasa en la activación de AMPK no ha demostrado en los adipocitos.
En conclusión, varias situaciones que activan la AMPK en el tejido adiposo son concomitantes con un aumento AMP / ATP, sugiriendo fuertemente la participación de su quinasa LKB1 AMPK y la diferenciación de adipocitos. No esta claro si la AMPK tiene una función fisiológica de reglamentación en la diferenciación de los adipocitos.
Una vez activada, la AMPK fosforila una serie de proteínas y modula la transcripción de los genes implicado en la regulación del metabolismo energético de que activan las vías catabólicas que producen ATP y el interruptor fuera de las vías anabólicas que consumen ATP. La lipogénesis y la síntesis de triglicéridos. Uno de los primeros proteínas identificadas como blanco 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 lipogénesis. En los adipocitos, un efecto directo de la activación de la AMPK es la fosforilación de la ACC y la actividad se muestra en adipocitos de roedores utilizando AICAR. Esto coincidió con una disminución de tasa de lipogénesis. Por el contrario, la sobreexpresiónde una forma dominante negativa de AMPK en adipocitos se opone a la fosforilación de la ACC después AICAR o isoproterenol. El ejercicio, que activa la AMPK en el tejido adiposoque es concomitante con una disminución de la actividad del CAC y la concentración de malonil-CoA reductasa
En conclusión, la activación de la AMPK en los adipocitos de los roedores conduce a una disminución del flujo de lipogénesis y la disminución desíntesis de TAG.
La lipólisis

En los adipocitos, la activación de AICAR AMPK ha demostrado que inhibe lipólisis β-adrenérgicos, que muestra que la sobreexpresión de un AMPK constitutivamente activa en la rata adipocitos, de hecho era la inhibición inducida por el isoproterenollipólisis, mientras que la sobreexpresión de un dominante negativoforma de AMPK tuvo un efecto contrario.
Otra función del tejido adiposo es la de degradar los TAG en situación de ayuno para proveer ácidos grasos libre y glicerol como combustibles a los tejidos periféricos. El AICAR y la fenformina inducen la actividad de la AMPK e impiden fuertemente la lipólisis. En roedores la falta de la isoforma AMPK a1 provoca la disminución del tamaño de los adipocitos y la lipólisis inducida por el isoproterenol es mayor que la presentada por los adipocitos control. Esto argumenta a favor de el rol inhibidor de la activación de la AMPK en la lipólisis.
La lipasa sensible a hormonas (LSH):
Hidroliza TAGs, DAGs y ésteres de colesterol. Agentes lipolíticos como los beta-adrenérgicos agonistas regulan la LSH incrementando los niveles de AMPc intracelular, activando así la PKA que fosforila la LSH para provocar un aumento de su actividad así como su traslocación a la gotícula lipídica. La fosforilación de la LSH se opone a la traslocación inducida por isoproterenol a la gotícula lipídica (un requerimiento importante para la activación de la lipólisis). La lipasa de TAG adiposa (LTGA):
Tras el bloqueo general de la LSH en roedores, la cantidad de tejido adiposo se vio reducida y su composición lipídica fue afectada por acumulación de DAG marcado; la lipólisis inducida por el beta-agonismo también se vio reducida. La lipólisis basal fue normal y, aunque la actividad de una hidrolasa de ésteres de colesterol no se detectaba, la actividad de una lipasa de TAGs seguía presente, es decir, no se degradaban ésteres de colesterol pero sí TAGs. Esta actividad ha sido identificada como una lipasa de TAG adiposa (LTGA), importante en la hidrólisis de TAGs. En estos roedores la actividad de la LTGA residual se vio incrementada en presencia de beta-agonistas y parte de esta respuesta lipolítica puede ser secundaria a una traslocación desde el citoplasma a la gotícula lipídica de dicha enzima. La gotícula lipídica está rodeada de unas proteínas llamadas perilipinas cuya fosforilación por la PKA induce su relocación fuera de la membrana de la gotícula, dejándole al alcance sus sustratos a la LSH (y probablemente a la LTGA). El bloqueo de las perilipinas en roedores provoca un aumento de la lipólisis.
Oxidación de ácidos grasos
Dos modelos de la activación de la AMPK en el tejido adiposo son concomitantes con un incremento de la oxidación de ácidos grasos. En el primer modelo la proteína desacoplante mitocondrial (UCP-1) se encuentra sobreexpresada, lo cual indica: un incremento de la razón AMP/ATP (disminución de la energía), la activación de la AMPK, la inactivación de la ACC y una disminución de la lipogénesis. Todo esto induce a un incremento de la capacidad de la oxidación de ácidos grasos que puede ser debido a un decrecimiento de la concentración de malonil-CoA, induciendo a la inhibición de la carnitina palmitoil-transferasa I que cataliza la entrada de ácidos grasos a la mitocondria y constituye una enzima limitante de la oxidación de los ácidos grasos. La sobreexpresión de la UCP-1 es concomitante también con la biogénesis mitocondrial en adipocitos.
En el segundo modelo se indujo a la hiperleptinemia usando un adenovirus que produce la sobreproducción de leptina por parte del hígado. En el tejido adiposo, la expresión de UCP-1 y UCP-2 se vio incrementada, la actividad de la AMPK estaba también inducida, lo cual produce la fosforilación e inactivación de la ACC. También hubo una fuerte biogénesis mitocondrial, cosa que puede convertir a los adipocitos en “máquinas oxidadoras de grasas”. La hiperleptinemia induce a un agotamiento de las reservas lipídicas corporales debido a la oxidación de de los ácidos grasos en la medida en que estos adipocitos liberan glicerol pero no ácidos grasos. La leptina no tiene efecto alguno durante la obesidad inducida por dietas insinuando un bloqueo de la leptina en los adipocitos durante la sobrenutrición.
AMPK y secreción adipoquina.
Ha sido demostrado que el AICAR incrementa la expresión de la hormona adiponectina insulino-sintetizante. La inhibición de la expresión y secreción de adiponectina es producida por la activación de la AMPK por metformina (una droga anti-diabetes). Los pacientes con diabetes tipo II tratados con metformina no mostraron cambio alguno en la concentración de adiponectina sérica ni adipocítica.
En el tejido adiposo humano los efectos inhibidores del AICAR en la expresión y secreción de dos citoquinas pro-inflamatorias, TNFa e interleucina-6 (IL-6) han sido demostrados.
La TNFa inhibe la expresión de adiponectina, se ha sugerido que la disminución de TNFa puede estar envuelta en la regulación de la expresión de adiponectina y que los efectos del AICAR sobre la adiponectina pueden ser indirectos. La inhibición de la secreción de TNFa y de IL-6 por la AMPK puede ser beneficiosa, ya que la inflamación contribuye al desarrollo de desórdenes asociados con obesidad como la insulino-resistencia. La activación de la AMPK en el tejido adiposo por un decrecimiento de TNFa e IL-6 y un incremento indirecto de la secreción de adiponectina puede contribuir con la prevención o a contrarrestar la resistencia a la insulina en pacientes obesos.
La proteína quinasa activada por AMP (AMPK), controla el metabolismo de la glucosa y de los lípidos. La proteína se activa en respuesta a un aumento en la relación de AMP respecto a ATP en el interior de la célula y, por lo tanto, actúa como un eficiente sensor del estado energético celular. En el tejido adiposo, el ayuno y el ejercicio activan la AMPK; estas dos situaciones están asociadas con la estimulación adrenérgica; por lo que a través de la cascada de la adrenalina se activaría la AMPK y esta a su vez estimula la β-oxidación y la lipólisis.