Streszczenie

Kinaza białkowa aktywowana przez AMP jest konserwowanym ewolucyjnie enzymem występu­jącym u wszystkich przebadanych pod tym kątem eukariontów. Pełni ona główną rolę w przełą­czaniu między metabolizmem katabolicznym i anabolicznym. Jej aktywność jest kontrolowana przez wiele czynników, jednak zasadniczo integruje ona poziom komórkowego AMP i sygnały przekazywane przez kinazy wyższego rzędu. Działa poprzez kontrolę aktywności konkretnych enzymów i biogenezy mitochondriów, a także wpływa na transport pęcherzykowy oraz ekspre­sję genów. Fizjologicznie efekty jej działania są plejotropowe i tkankowo swoiste. Do długiej li­sty jej różnych funkcji, w 2004 r. dopisano nową – kontrolę pobierania pokarmu przez neurony umiejscowione w podwzgórzu. Od tego czasu dobrze udokumentowano jej ważną rolę w przeka­zywaniu sygnałów pochodzących z wszystkich istotnych czynników informujących mózg o sta­nie energetycznym organizmu, w tym leptyny, insuliny, glukozy, greliny, adiponektyny i innych.
Dużo uwagi poświęcono również molekularnym podstawom jej regulacji. Wydaje się, że w pod­wzgórzu AMPK fosforyluje zarówno karboksylazę acetylo-CoA, jak również mTOR, a główną kinazą wyższego rzędu jest CaMKKb.
Odkrycia te wydają się interesujące nie tylko ze względu na ich wartość poznawczą, ale rów­nież aplikacyjną – zarówno w kontekście stosowania aktywatorów AMPK, takich jak metformi­na w terapii cukrzycy typu 2, a także poszukiwania nowych sposobów walki z otyłością.
Wydaje się, że głębsze zrozumienie roli AMPK w regulacji pobierania pokarmu może stworzyć nowe możliwości terapeutyczne w leczeniu tych schorzeń.

Słowa kluczowe:kontrola pobierania pokarmu • kinaza zależna od AMP • jądro łukowate

Summary

AMP-activated kinase is an evolutionarily conserved enzyme found in every eukaryotic organism examined for its presence. It plays a critical role in the shift between catabolic and anabolic me­tabolism. Its activity is under the control of many factors, but basically it integrates the level of intracellular AMP with signals transduced by upstream kinases. It acts through the control of the activities of other enzymes, mitochondrial biogenesis, vesicular transport, and gene expression. From a physiological point of view its effects are pleiotropic and tissue dependent. In 2004, the control of food intake in hypothalamic neurons was added to the long list of its varied functions. Since then, its crucial role in transmitting signals from all important factors that inform the bra­in about the body’s energy level, including leptin, insulin, glucose, ghrelin, and adiponectin, has been well established. Much attention was also paid to the molecular basis of this regulation. It seems that the main targets of hypothalamic AMPK are acetyl-CoA carboxylase and mTOR and the main candidate for upstream kinase is CaMKKb. Τhese discoveries seem interesting not only due to their cognitive value, but because they may also carry significant practical aspects, both in the context of AMPK activators, such as the use of metformin in diabetes mellitus therapy, and in the recent trend to look for new ways to deal with the increase in obesity in well-developed countries. A better understanding of the role of AMPK in the control of food intake may create the possibility for new therapeutic approaches in this disease.

Key words:control of food intake • AMP-activated kinase • arcuate nucleus

Wykaz skrótów:

3V – trzecia komora (third ventricle); 4E-BP – białko wiążące aktywator translacji eIF4E (eIF4Ebinding protein); AC – spoidło przednie mózgu (anterior commissure); ACC – karboksylaza acetylokoenzymu A (acetyl-coenzyme A carboxylase); AgRP – białko agouti (agouti-related protein); AID – rejon autoinhibitorowy podjednostki α kinazy aktywowanej przez AMP (auto-inhibitory domain); AICAR – 5-aminoimidazolo-4-karboksyamidorybozyd (5-aminoimidazole-4-carboxamide- 1-β-riboside); AM – ciało migdałowate (amygdala); AMPK – kinaza białkowa aktywowana przez AMP (AMP-activated protein kinase); AP – przedni płat przysadki (anterior pituitary); ARC – jądro łukowate (arcuate nucleus); AVP – wazopresyna (arginine vasopressin); CaMKK – kinaza kinaz Ca²⁺/kalmodulinozależnych (calcium/calmodulin-dependent protein kinase kinase); CART – transkrypt regulowany kokainą i amfetaminą (cocaine and amphetamine regulated transcript); CBS – domena syntazy cystationiny (cystathionine beta-synthase); CC – ciało modzelowate (corpus callosum); CCX – kora mózgowa (cerebral cortex); CNTF – rzęskowy czynnik neurotroficzny (ciliary neurotrophic factor); CPT1 – palmitoilotransferaza karnitynowa 1 (carnitine palmitoyltransferase 1); CRH – hormon uwalniający kortykotropinę (corticotropin-releasing hormone); DMN – jądro grzbietowo-przyśrodkowe podwzgórza (dorsomedial nucleus); DYN – dynorfina (dynorphin); FX – sklepienie mózgu (fornix); GAP – białka aktywujące GTP-azę (GTPase-activating protein); GBD – domena wiążąca glikogen podjednostki β kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (glycogen-binding domain); GLP – peptyd podobny do glukagonu (glucagon-like peptide); HI – hipokamp (hippocampus); IL-1 – interleukina 1 (interleukin-1); IN – łodyga przysadki (infundibulum); IRS – substrat receptora insuliny (insulin receptor substrate); JNK – N-końcowa kinaza c-Jun (c-Jun N-terminal kinase); LHA – boczne podwzgórze (lateral hypothalamic areas); MAPK – kinaza zależna od mitogenu (mitogen-activated protein kinase); MCH – hormon koncentrujący melaninę (melanin-concentrating hormone); ME – wyniosłość pośrodkowa (median eminence); mLst8 – ssacze białko Lst8 (mammalian Lst8); MM – ciało suteczkowate (mammillary nuclei); MSH – melanotropina (melanocyte-stimulating hormone); mTOR – ssaczy cel rapamycyny (mammalian target of rapamycin); NF-κB – jądrowy czynnik wzmacniający lekkie łańcuchy κ w aktywowanych limfocytach B (nuclear factor κ-light-chain-enhancer of activated B cells); NPY – neuropeptyd Y (neuropeptide Y); OC – skrzyżowanie nerwów wzrokowych (optic chiasm); OREX – oreksyna (orexins); OT – oksytocyna (oxytocin); PDGF – płytkowy czynnik wzrostu (platelet-derived growth factor); PFA – jądro okołosklepieniowe (perifornical area); PI3K – kinaza 3-fosfatydyloinozytolu (phosphatidylinositol 3-kinase); POMC – proopiomelanokortyna (proopiomelanocortin); PP – tylni płat przysadki (posterior pituitary); PVN – jądro przykomorowe podwzgórza (paraventricular nucleus); raptor – regulacyjne białko związane z TOR (regulatory associated protein of TOR); Rheb – wzbogacony w mózgu homolog Ras (Ras homolog enriched in brain); S6K – kinaza S6 (S6 kinase); SC – jądro nadskrzyżowaniowe (suprachiasmatic nucleus); SDS-PAGE – elektroforeza w żelu poliakrylamidowym w obecności dodecylosiarczanu(VI) sodu (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis); SE – przegroda (septum); SNF1 – białko fermentacji sacharozy 1 (sucrose non-fermenting 1); SO – jądro nadwzrokowe (supraoptic nucleus); STAT – przekaźniki sygnału i aktywatory transkrypcji (signal transducer and activator of transcription); STRAD – białkowy adapter kinaz związany ze STE20 (STE20-related kinase adapter protein); TAK1 – kinaza 1 aktywowana przez TGF-β (TGF-β activated kinase 1); TGF-β – transformujący czynnik wzrostu β (transforming growth factor β); TH – wzgórze (thalamus); TNF-α – czynnik martwicy nowotworu α (tumor necrosis factor α).

Wstęp

W krajach wysoko rozwiniętych alarmująco wzrasta liczba ludzi otyłych. Wśród dorosłych Amerykanów u 65% stwierdzono nadwagę, a u ponad 30% rozpoznano otyłość [20]. Również w Polsce ponad 50% dorosłych cechuje nadmierna masa ciała [105]. Przejadanie się oraz brak wysiłku fizycznego i wynikająca z nich otyłość brzuszna prowadzi do chorób układu krążenia na tle miażdżycy oraz cukrzycy typu 2, co może prowadzić do przedwczesnej śmierci [15]. Oczywiste staje się pytanie – dlaczego się przejadamy? Niestety wydaje się, iż niemożliwe jest wyróżnienie konkretnego „genu otyłości”, a należałoby raczej zwrócić uwagę na oddziaływanie wielu genów powodujących skłonność do tycia [74] w odpowiednich warunkach środowiskowych [35]. Wydaje się więc, że lepsze poznanie mechanizmów kontroli łaknienia jest nie tylko interesujące ze względów poznawczych, ale może wyznaczyć drogę ku stworzeniu farmakologicznych środków umożliwiających wsparcie programów zmieniających zachowania społeczne w kierunku prozdrowotnym. Powinno się więc stać jednym z celów priorytetowych dla współczesnej biologii i medycyny [64].

Doniesienia z ostatnich lat sugerują, że jednym z obiecu­jących elementów badań nad kontrolą łaknienia może być określenie w nich roli kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) [2,60].

Kontrola pobierania pokarmu

Wydaje się, że kontrolę pobierania pokarmu można opi­sać za pomocą klasycznego modelu „dane wejściowe-in­tegracja-wynik”. Pobieranie pokarmu jest kontrolowane przez ośrodkowy układ nerwowy. Głównym miejscem od­powiedzialnym za integrację różnorodnych sygnałów jest podwzgórze, a zwłaszcza neurony umiejscowione w ją­drze łukowatym (arcuate nucleus – ARC) [6]. Znajdują się one pod trzecią komorą mózgu, tuż nad wyniosłością po­środkową (ryc. 1) [66] w miejscu, gdzie rozluźnienie ba­riery krew-mózg jest największe [10], co z kolei umożli­wia bardzo czułe odbieranie sygnałów obwodowych [6]. Są one również połączone z wieloma innymi strukturami mózgu, takimi jak kora mózgowa, ciało migdałowate, czy pień mózgu, skąd prawdopodobnie pochodzą sygnały do­tyczące emocjonalnych, poznawczych i nagradzających aspektów jedzenia [79].

Ryc. 1. Anatomia podwzgórza: A – przekrój przez ludzkie podwzgórze. AC – spoidło przednie mózgu; AP – przedni płat przysadki; ARC – jądro łukowate; DMN – jądro grzbietowo-przyśrodkowe podwzgórza; IN – łodyga przysadki; MM – ciało suteczkowate; OC – skrzyżowanie nerwów wzrokowych; PVN – jądro przykomorowe; PP – tylny płat przysadki; SC – jądro nadskrzyżowaniowe; SO – jądro nadwzrokowe; VMN – jądro brzuszno-przyśrodkowe (zdjęcie pobrane za zgodą autorów z https://www.msu. edu/~brains, uzyskane dzięki wsparciu National Scence Foundation, (zmienione)); B – schemat przekroju przez ludzki mózg. AM – ciało migdałowate; ARC – jądro łukowate podwzgórza; CC – ciało modzelowate; CCX – kora mózgowa; DMN – jądro grzbietowo-przyśrodkowe podwzgórza; FX – sklepienie mózgu; HI – hipokamp; LHA – boczne podwzgórze; ME – wyniosłość pośrodkowa; OC – skrzyżowanie nerwów wzrokowych; PFA – jądro okołosklepieniowe; PVN – jądro przykomorowe podwzgórza; SE – przegroda mózgu; TH – wzgórze; VMN – jądro brzuszno-przyśrodkowe podwzgórza (za [85])

Efekt w postaci odczucia sytości bądź łaknienia zależy od tego, która populacja neuronów zlokalizowanych w ARC zostanie mocniej pobudzona. Z jednej strony mogą to być neurony zawierające mRNA neuropeptydu Y (neuropepti­de Y – NPY) i białka agouti (agouti-related protein, AgRP) odpowiedzialne za sygnał oreksygenny, czyli promują­cy pobieranie pokarmu. Z drugiej zaś są to syntetyzują­ce mRNA proopiomelanokortyny (proopiomelanocortin, POMC) i transkryptu regulowanego kokainą i amfetaminą (cocaine and amphetamine regulated transcript – CART) generujące sygnał anoreksygenny, czyli hamujący pobie­ranie pokarmu (ryc. 2) [6].

Ryc. 2. Schemat oddziaływań neuronów związanych z regulacją pobierania pokarmu w podwzgórzu szczura: 3V – trzecia komora mózgu; AgRp – neurony syntetyzujące agouti-related protein; ARC – jądro łukowate podwzgórza; AVP – neurony syntetyzujące wazopresynę; CART – neurony syntetyzujące transkrypt regulowany kokainą i amfetaminą; CRH – neurony syntetyzując hormon uwalniający kortykotropinę; DYN – neurony syntetyzujące dynorfinę; LHA – boczne podwzgórze; MCH – neurony syntetyzujące hormon koncentrujący melaninę; NPY – neurony syntetyzujące neuropeptyd Y; OREX – neurony syntetyzujące oreksynę; OT – neurony syntetyzujące oksytocynę; POMC – neurony syntetyzujące proopiomelanokortynę; PVN – jądro przykomorowe podwzgórza; TRH – neurony syntetyzujące hormon uwalniający tyreotropinę

Głównymi sygnałami obwodowymi informującymi mózg o stanie energetycznym organizmu są: adiponektyna, lep­tyna, cholecystokinina, peptydy podobne do glukagonu (glucagon-like peptide, GLP), peptyd YY, grelina oraz insulina [52,66].

Można je skategoryzować w zależności od tego, z jakim układem związane jest ich wydzielanie. Hormony i peptydy pochodzące z układu pokarmowego to grelina wytwarzana w żołądku, uznawana za sygnał głodu przedposiłkowego. Peptyd YY, GLP i cholecystokinina są wytwarzane w jeli­cie i wpływają na spadek pobierania pokarmu [33,37,66]. W trzustce komórki β wysepek Langerhansa wytwarzają in­sulinę zaraz po posiłku. Łączy się ona bezpośrednio z recep­torami w podwzgórzu indukując sygnał anoreksygenny [4].

W ostatnich latach ze szczególną intensywnością ba­dano hormony wydzielane przez tkankę tłuszczową. Dowiedziono, iż pełnią one główną rolę w kontroli łaknie­nia – są to leptyna będąca kandydatem na główny czynnik anoreksygenny, szczególnie że odpowiada ona za długoter­minową regulację pobierania pokarmu [66] oraz działają­ca antagonistycznie do niej adiponektyna [52].

Neurony znajdujące się w ARC są również wrażliwe na bez­pośrednie sygnały w postaci związków związanych z prze­mianami energetycznymi w organizmie, takimi jak gluko­za czy kwas α-liponowy [61] oraz inne sygnały sprzyjające wzmożonemu pobieraniu pokarmu np. temperatura [76].

Po integracji wszystkich wyżej wymienionych czynników sygnał oreksygenny, bądź anoreksygenny przekazywany jest do innych części podwzgórza. Wśród najważniejszych na­leży wyróżnić boczne podwzgórza (lateral hypothalamic areas – LHA) i jądro przykomorowe (paraventricular nuc­leus – PVN), skąd z kolei prowadzą zarówno drogi wstępu­jące (do kory, hipokampa, wzgórza), jak i zstępujące (do rdzenia kręgowego) (ryc. 1 i 2) [6].

Boczne podwzgórze, często nazywane „ośrodkiem głodu” zawiera m.in. populację neuronów wytwarzających hor­mon koncentrujący melaninę oraz takich, które wytwa­rzają oreksynę i dynorfinę, które razem stanowią silny sy­gnał oreksygenny wysyłany do pozostałych części mózgu (m.in. przysadki, wyniosłości pośrodkowej, kory i pnia mózgu czy rdzenia kręgowego) (ryc. 2) [6].

Jądro przykomorowe jest odpowiedzialne za dodatkowe modulowanie przekazywanego sygnału, uzupełniając go o wpływ takich czynników, jak stres czy stopień wypeł­nienia układu pokarmowego [79].

Wśród innych struktur należałoby wspomnieć jądro grzbietowo-przyśrodkowe odpowiedzialne za wzmocnie­nie sygnałów oreksygennych w sytuacjach wzmożonego zapotrzebowania energetycznego [6] oraz jądro brzusz­no-przyśrodkowe nazywane czasem „ośrodkiem sytości” i wydzielające głównie związki anoreksygenne. Dzisiaj wydaje się jednak, iż rola jego nie jest tak istotna, jak po­czątkowo sądzono [79].

Kinaza białkowa aktywowana przez AMP

Kinaza białkowa aktywowana przez AMP (AMP-activated protein kinase – AMPK) jest kinazą serynowo/treoninową odpowiedzialną za regulację homeostazy energetycznej or­ganizmu, silnie konserwowaną w ewolucji od drożdży po ssaki. U organizmów wielokomórkowych jest wrażliwa zarówno na sygnały hormonalne, jak i stężenie substra­tów energetycznych [71]. Występuje w prawie wszystkich tkankach ssaków [43]. W warunkach fizjologicznych ma ona wiele różnych substratów, a jej aktywność związana jest z przełączeniem części procesów metabolicznych z po­chłaniającego ATP anabolizmu na wytwarzający go kata­bolizm (ryc. 3) [25].

Ryc. 3. Wpływ AMPK na różne narządy w ciele ssaka. * Wpływ insuliny jest tkankowo swoisty. Hamuje ona aktywność AMPK w podwzgórzu i sercu, a nie wpływa na nią w mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej (za [43])

AMPK to białkowy heterotrimer zbudowany z katalitycz­nej podjednostki α, oraz dwóch jednostek regulatorowych – β i γ (ryc. 4) [17,75]. Wszystkie podjednostki (α1, α2, β1, β2, γ1, γ2 i γ3) kodowane są przez różne geny, a ich różnorodność zwiększona jest dodatkowo przez zachodze­nie alternatywnego splicingu [27]. Poziom ekspresji kon­kretnych izoform wydaje się zależny od umiejscowienia w konkretnych kompartmentach komórki [82] i wykazuje tkankową swoistość [43].

Ryc. 4. Struktura AMPK. A – schemat rozmieszczenia najważniejszych domen w podjednostkach α, β i γ AMPK. AID – rejon autoinhibitorowy; myr – mirystyilacja; GBD – domena wiążąca glikogen; CBS – domena syntezy cystationiny w parze tworząca domenę Betamana (za Polekhina i WSP., Structure, 2005 [70], zmienione); B – schemat aktywacji AMPK ([75], zmienione)

Podjednostka α o masie 63 kDa [94] na N-końcu ma do­menę o aktywności kinazy serynowo/treoninowej, nato­miast na C-końcu domenę regulatorową z nietypowym re­gionem autoinhibitorowym oraz fragment biorący udział w formowaniu funkcjonalnego kompleksu (ryc. 4) [75].

Podjednostka β o masie 30 kDa [95] zawiera konserwowaną ewolucyjnie C-końcową domenę zdolną do formowania kompleksu z domeną α i γ tworząc szkielet całego enzymu. Jest ona odpowiedzialna za jego subkomórkowe umiejscowienie. Jej N-koniec może ulegać mirystylacji umożliwiając przyłączanie do błony [97], a na C-końcu znajduje się domena β-GBD odpowiedzialna za wiązanie glikogenu [1] i umiejscowienie białka w jego okolicach (ryc. 4). Jej wpływ na aktywność enzymu nie jest do końca jasny, choć wiadomo, że duże stężenie glikogenu w komórce hamuje aktywność AMPK [70]. Najnowsze dane sugerują również, iż fosforylacja seryny 108 zlokalizowanej w tej domenie może mieć istotny wpływ na kontrolę aktywności całego enzymu. Jednak do jednoznacznego wyjaśnienia jej roli w warunkach in vivo potrzebne są dalsze badania [83].

Podjednostka γ o masie 38 kDa [93] zawiera zaś cztery domeny CBS, które z kolei tworzą parami dwie tzw. do­meny Batemana zdolne do wiązania AMP (ryc. 4) [102].

Aktywność AMPK kontrolowana jest aż na 3 poziomach. Po pierwsze fosforylowana jest treonina w pozycji 172 w podjednostce a, co bezpośrednio aktywuje ten enzym. Po drugie związanie AMP, będącego allosterycznym ak­tywatorem tego enzymu wywołuje zmianę konformacyj­ną prowadzącą do zwiększenia podatności na wspomnianą fosforylację. Po trzecie w końcu owa zmiana konforma­cyjna zmniejsza podatność AMPK na działanie fosfataz (ryc. 4) [75].

System ten jest precyzyjnym wskaźnikiem poziomu energe­tycznego komórki. Bowiem aktywność kinazy adenylano­wej (2ADP <–> ATP + AMP) w warunkach standardowych stężeń różnych form ufosforylowanych nukleotydów adeni­nowych będzie działała w kierunku syntezy ADP. Jednak, gdy szybkość zużywania ATP przekroczy szybkość jego wytwarzania, zmienia ona kierunek, w którym katalizuje przeprowadzaną przez siebie reakcję. Skutkuje to tym, że stosunek AMP: ATP znajduje się na poziomie zbliżonym do kwadratu stosunku ADP: ATP. Uważa się, że prawdo­podobnie wysoki poziom ATP z kolei przeciwdziała ak­tywacji AMPK na każdym z 3 wymienionych wcześniej poziomów [26].

Oprócz wrażliwości na stan energetyczny komórki, głów­nym czynnikiem decydującym o aktywności AMPK jest fosforylacja podjednostki α na treoninie w pozycji 172. Dotychczas badaczom udało się zidentyfikować 3 kina­zy wykazujące taką aktywność. Dobrze poznana jest rola dwóch z nich – LKB1 [11] oraz należącej do Ca²⁺/kalmo­dulinozależnych kinaz kinaz białkowych CaMKKβ [28]. Ostatnimi czasy zidentyfikowano również białko TAK1, należące do rodziny aktywowanych przez mitogeny kinaz kinaz białkowych. Wciąż jednak brakuje danych jedno­znacznie określających jego rolę w układzie in vivo [62].

Opisanie za pośrednictwem jakich szlaków działa AMPK, nastręcza sporo trudności. Dzieje się tak z dwóch zasad­niczych względów. Po pierwsze dostępne dane często są sprzeczne, a po drugie wydaje się, że szlaki te mogą być tkankowo swoiste [68,107].

Dosyć dobrze poznano natomiast fizjologiczne funkcje, z jakimi związana jest aktywność AMPK w konkretnych narządach. W sercu odpowiada ona za kontrolę pobiera­nia oraz tempo katabolizmu kwasów tłuszczowych i glu­kozy. W wątrobie kontroluje szybkość syntezy glukozy, kwasów tłuszczowych i cholesterolu, w mięśniach – tempo biogenezy mitochondriów, pobierania glukozy oraz kwa­sów tłuszczowych i ich katabolizmu. W tkance tłuszczowej jest odpowiedzialna za przełączanie aparatu komórkowego między lipolizą a syntezą kwasów tłuszczowych, a w ko­mórkach β trzustki jej aktywność jest związana z kontro­lą wydzielania insuliny (ryc. 3) [43].

W ostatnich latach pojawiły się również doniesienia, jako­by enzym ten był jednym z ogniw wiążących status ener­getyczny komórki z jej stanem strukturalnym oraz zdolno­ścią do podziału. Wydaje się jednak, iż do oceny znaczenia tego zjawiska w modelu ssaczym wciąż potrzebne są dal­sze badania [47].

Nie budzi wątpliwości natomiast, że AMPK oddziałuje zarówno na aktywność konkretnych enzymów [71], bio­genezę mitochondriów [106], a także potrafi wpływać na transport pęcherzykowy [24] oraz ekspresję genów [71], a jego dobrze opisanym efektem jest przełączanie między anabolizmem a katabolizmem zarówno węglowodanów, jak i tłuszczy [24].

Charakterystyka taka sprawia, iż kinaza ta stała się natural­nym celem terapii przeciwcukrzycowej [43]. Jednocześnie odkrycie, że dwa stosowane już w leczeniu cukrzycy środ­ki farmakologiczne są jednocześnie aktywatorami AMPK [23] stanowi silny bodziec w kierunku dalszych badań na tym polu.

Funkcja AMPK wmózgu

Kinaza białkowa aktywowana przez AMP występuje w prawie wszystkich tkankach organizmu [43]. W mózgu myszy AMPK jest umiejscowiona głównie w neuronach oraz częściowo w astrocytach i oligodendrocytach. Potwierdzona została tam obecność obu znanych izoform podjednostek α i β. Wykazano również wyższy poziom ekspresji postaci α2 lokalizującej się przeważnie w jądrze komórkowym oraz β2 lokalizującej się z kolei w cytoplazmie. Co więcej, poziom ekspresji tych izoform rósł gwałtownie między 10 a 14 dniem rozwoju embrionu, co korelowało z okresem różnicowania neuronów i było w opozycji do izoform α1 i β1, których ekspresja utrzymywała się na stałym poziomie. Podjednostka γ była eksprymowana głównie w postaci γ1 [91]. Rola, jaką pełni właśnie taki wzór ekspresji konkretnych podjednostek, do dziś nie jest wyjaśniona [73].

Dużo bardziej niespodziewaną od samej obecności tego en­zymu, okazała się rola jaką AMPK pełni w mózgu. W 2004 r. opublikowano wyniki doświadczenia, w którym poda­wano szczurom znany aktywator AMPK – AICAR. Był on aplikowany początkowo do trzeciej komory, a później bezpośrednio do jądra przykomorowego. Zabieg ten skut­kował wzrostem ilości pokarmu pobieranego przez zwie­rzęta [2]. Odwrotny skutek obserwowano po podaniu in­hibitora tej kinazy, compound C [31].

Późniejsze badania korelujące aktywność AMPK w podwzgó­rzu zwierząt głodzonych oraz po ponownym podaniu im po­karmu pozwoliły stwierdzić, iż wzrost aktywności tego enzy­mu skutkuje odczuciem łaknienia, zaś spadek – sytości [60].

Wyniki te są również potwierdzone w badaniach na mysich mutantach zawierających bądź to dominująco negatywną postać tego enzymu, bądź konstytutywnie aktywną [60].

Doprowadziło to do przypisania mu nowej funkcji, poza przełączaniem między anabolizmem a katabolizmem ko­mórkowym, najpewniej uczestniczy on również w kontro­li pobierania pokarmu.

Wykazano później, że aktywność tego enzymu zależy od znanych czynników przenoszących sygnały oreksygenne oraz anoreksygenne i to zarówno tych o charakterze hor­monów, jak będących składnikami pokarmowymi [73].

Jednym z pierwszych spostrzeżeń było ustalenie, jaki wpływ na aktywność AMPK ma leptyna [60] uznawana za główny hormon sytości [22]. Wykazano, że zarówno dootrzewnowe, jak i bezpośrednio dopodwzgórzowe podanie leptyny myszom, hamuje aktywność AMPK swoiście w jądrze łukowatym (ARC) oraz jądrze przykomorowym podwzgórza (PVN). Efekt ten jest niezbędny do wywołania anoreksygennego działania przez ten hormon. Do tego by leptyna wpływała na fosforylację kinazy białkowej aktywowanej przez AMP w PVN, niezbędne jest symultaniczne działanie melanotropiny (α-MSH). Wskazuje to na podrzędne miejsce tego ośrodka względem ARC w szlaku indukcji odczucia głodu oraz sytości. Choć leptyna wpływa jedynie na fosforylację α2AMPK, wydaje się, że α1 może przejmować jej funkcje. Transgeniczne myszy o dominująco negatywnej postaci AMPK tylko w jednej izoformie podjednostki α nie wykazywały zaburzonego fenotypu, obecnego w przypadku zmiany obu wersji tego białka [60].

Dane te logicznie wspierane są przez wyniki uzyskane z badań nad wpływem insuliny na kontrolę pobierania pokarmu. Hormon ten również obniża poziom fosforyla­cji AMPK. Jednak skutki jego działania nie są aż tak sil­ne jak leptyny, a także wykazuje mniejszą swoistość co do centrów w podwzgórzu [60].

Jak wykazują ostatnie badania, efekty zarówno leptyny, jak i insuliny zależne są od stężenia cukru, w jakim znajdują się badane neurony [10]. Wyniki te, choć wydają się częściowo tłumaczyć pojawiające się wątpliwości o poprawności modelu zaproponowanego przez Minokoshiego [14] nie tylko komplikują dotychczasowy obraz działania tych dwóch hormonów, ale zmieniają również spojrzenie na wpływ samej glukozy na kontrolę pobierania pokarmu. Uzmysławiają również, w jak zawiły sposób aktywność AMPK w podwzgórzu kontrolowana jest nie tylko hormonalnie, ale również przez substancje pokarmowe, które w sposób bezpośredni informują mózg o stanie energetycznym całego ciała [10]. Dane te wskazują, iż prosty obraz obniżenia aktywności AMPK w podwzgórzu bezpośrednio przez podniesiony poziom glukozy [60] oraz zwiększona aktywność tego enzymu w stanie hipoglikemii (indukowanej przez podanie 2-deoksyglukozy) [45] wydaje się trudny do obrony.

Jednym z głównych hormonów wytwarzanych przez tkankę tłuszczową oprócz leptyny jest adiponektyna. Wykazano, że wpływa ona na zwiększenie pobierania pokarmu, re­gulując aktywność kinazy białkowej aktywowanej przez AMP umiejscowionej w ARC [52,72]. Wynik ten skłania do postawienia tezy o antagonistycznym działaniu leptyny i adiponektyny. Potwierdza to uznany obecnie pogląd, że to właśnie hormony wytwarzane przez tkankę tłuszczową mają podstawowe znaczenie w długoterminowej kontroli pobierania pokarmu [87].

Kolejną grupą związków pokarmowych oprócz węglowo­danów, których poziom informuje mózg o stanie energe­tycznym całego organizmu są lipidy. Od dawna wiadomo, że podawanie zwierzętom kwasu oleinowego wpływa na obniżenie pobierania przez nie pokarmu [63]. Jednak do­piero niedawno badano wpływ lipidów w kontekście wie­dzy o roli AMPK w kontroli tego procesu. Dobrze prze­badany jest układ z aplikacją kwasu a-liponowego. Kwasu tego użyto ponieważ jest kofaktorem mitochondrialnych enzymów oddechowych oraz znanym antyoksydantem sto­sowanym w terapii neuropatii związanych z cukrzycą. Jego podanie, zgodnie z przewidywaniami, obniża aktywność podwzgórzowej AMPK [45].

Inna grupa związków pełniąca istotną rolę w informowa­niu osrodkowego układu nerwowego o stanie energetycz­nym organizmu jest syntetyzowana przez układ pokarmo­wy. Należy do nich między innymi grelina, która wydaje się swoiście aktywować AMPK umiejscowione w pod­wzgórzu [49]. Oprócz leptyny należy ona do hormonów, których działanie na omawianą kinazę jest przeciwstawne w zależności od jej lokalizacji w mózgu czy w tkankach obwodowych [51].

Powyżej opisano działanie związków, które przez wpływ na aktywność kinazy białkowej aktywowanej przez AMP, informują o potencjale energetycznym organizmu.

W ostatnich latach wykryto, że wiele innych substancji rów­nież działa przez ten enzym w kontroli pobierania pokar­mu. Część z nich kojarzona jest tradycyjnie z wpływem na aktywność organizmu, a więc określeniem potencjału zu­życia energii. Należą do nich takie czynniki oreksygenne, jak hormony tarczycy [40], glukokortykoidy [13], czy kan­nabinoidy [51]. Wykazano również, że wpływ taki mogą mieć czynniki niezależne od organizmu, takie jak np. ni­ska temperatura [76].

Znane są również substancje uczestniczące w kontroli po­bierania pokarmu, których rolę jednoznacznie trudno zin­terpretować. Należy do nich wykazujący neuroprotekcyj­ne właściwości CNTF (ciliary neurotrophic factor, badania prowadzone były na jego analogu CNTFAx15), który ob­niża aktywność podwzgórzowej AMPK i działa anorek­sygennie [88].

Dodatkowo wykazano, że aktywacja AMPK w PVN jest zależna od obecności neuroprzekaźników wytwarzanych w ARC (AgRP, NPY, POMC, czy CART), co stanowi do­wód na kluczową rolę tego właśnie jądra w kontroli po­bierania pokarmu [60].

Choć wiele wykonanych w ostatnim czasie doświadczeń wydaje się prowadzić do spójnej wizji roli, jaką AMPK pełni w podwzgórzu, nadal wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Nie rozumiemy w pełni, w jaki sposób te same czynniki (np. leptyna, grelina) działają na omawianą kinazę w przeciwstawny sposób w zależności od lokalizacji w mózgu, czy w tkankach obwodowych. Mimo że proponuje się, iż jest to wynik aktywacji innych szlaków kinaz wyższego rzędu, wciąż brak na to dowodów doświadczalnych [50]. Poza tym stopień wrażliwości i siły odpowiedzi różnych populacji neuronów przekazujących sygnał związany z kontrolą pobierania pokarmu na różne czynniki obwodowe wciąż nie został zbadany. W końcu, nie wiadomo również, w jaki sposób działanie różnych czynników podlega akumulacji, dając w efekcie decyzję o zaprzestaniu bądź dalszym pobieraniu pokarmu. Ten ostatni problem został już częściowo podjęty przez naukowców, jednak do spójnej wizji ilościowego wkładu różnych czynników oraz odpowiedzi konkretnych populacji neuronów i w końcu tego, czy AMPK jest jedynym enzymem łączącym je wszystkie, nadal jest jeszcze daleko [98].

Odpowiedzi na te pytania mają niewątpliwie znaczenie nie tylko z powodu wartości poznawczej jaką za sobą niosą, ale również z tego, w jakiej pozycji stawiają środki farma­kologiczne stosowane w terapii cukrzycy typu drugiego, których celem jest AMPK np. metformina (tab. 1) [12].

Tabela 1. Podsumowanie wpływu różnych czynników działających na aktywność podwzgórzowej kinazy zależnej od AMP. Źródła podane w tekście

Szlaki metaboliczne, których częścią jest AMPK wpodwzgórzu

Do zrozumienia roli, jaką pełni kinaza białkowa aktywo­wana przez AMP w szlakach przekazywania informa­cji w komórce, niezbędne jest zrozumienie pozycji, jaką w nich zajmuje. Do dziś udało się zidentyfikować trzy ki­nazy wyższego rzędu fosforylujące AMPK i wiele cząste­czek będących jej substratami [103].

Identyfikacja kinaz wyższego rzędu stała się możliwa przez odnalezienie ssaczych homologów kinaz Elm1, Pak1 i Tos1, fosforylujących drożdżowy ortolog AMPK – SNF1 [65,89].

Pierwszym opisanym białkiem o takim charakterze była kinaza LKB1 [100]. Jej dysfunkcję powiązano z syndromem Peutza-Jeghersa, który charakteryzuje się zwiększonym ryzykiem występowania nowotworów złośliwych w różnych narządach ciała. Był to pierwszy opisany zespół, w którym zwiększone ryzyko występowania nowotworów związane było z mutacją inaktywującą kinazę [34,41]. Dziś wiemy, że LKB1, której aktywność i lokalizacja wewnątrzkomórkowa zależy od oddziaływania z pseudokinazą STRADα/β i białkiem MO25α/β [7,59] jest zdolna do fosforylacji 11 z 12 kinaz należących do podrodziny AMPK (w tym samej AMPK) [55]. Wiadomo również, że jest ona najważniejsza w pośrednictwie przekazywania informacji w kontekście funkcji AMPK związanej z kontrolą podziałów komórkowych [47] (u D. melanogaster i C. elegans również z kontrolą polarności zarodka [58]) oraz wielu funkcji w tkankach obwodowych [43]. Niestety w literaturze brak jakichkolwiek empirycznych danych o jej funkcji w mózgu.

Dużo poważniejszym kandydatem na kinazę AMPK w mózgu wydaje się kinaza kinazy kalmodulinozależnej (CaMKK). Chociaż już w 1995 r. wykazano, iż jej izolaty z mózgu świni są zdolne do fosforylacji AMPK, ze względu na słabsze parametry kinetyczne niż przewidywane na podstawie wcześniejszych danych analizy różnych frakcji lizatu komórkowego, została ona odrzucona jako fizjologiczna kinaza AMPK [29]. Osiem lat później wzbudziła ponowne zainteresowanie dzięki danym bioinformatycznym wskazującym na jej homologię do drożdżowych kinaz SNF1 [65]. Dzisiaj wiadomo już, że zarówno ów drożdżowy ortolog może być przez nią fosforylowany [36], jak również potwierdzono jej aktywność bezpośrednio w komórkach ssaczych [38]. Okazała się ona szczególnie interesująca w kontekście kontroli pobierania pokarmu. Umiejscawia się bowiem w mózgu, co potwierdzono zarówno na poziomie mRNA [80], jak również białka. Kolokalizuje również z AMPK znajdując się w jądrach podwzgórza, które są ważne w kontroli poczucia sytości i łaknienia [81,96].

Wszystkie te doniesienia najmocniej jednak wspiera obser­wacja wzrostu poziomu wapnia w komórkach podwzgó­rza w odpowiedzi na dobrze opisane czynniki związa­ne z kontrolą pobierania pokarmu [48], których działanie przez AMPK zostało potwierdzone. Najlepszym przykła­dem jest wpływ greliny na neurony wydzielające neuro­peptyd Y [49]. Należy zwrócić również uwagę na wystę­powanie dwóch izoform CaMKK – α i β. Różnią się one zarówno lokalizacją [81], jak również swoistością substra­tową, przy czym postać β wykazuje większą aktywność względem AMPK [28].

Cały obraz komplikuje jednak niezależność aktywacji AMPK przez CaMKK od AMP, co zostało wykazane nie­zależnie przez dwa zespoły w 2005 roku [28,99]. Odkrycie to poparte jest danymi, które pokazują, że w komórkach pozbawionych kinazy LKB1 zanika wrażliwość AMPK na zmiany w poziomie AMP, zarówno stymulowane bez­pośrednio przez podawanie AICAR (procesowanego do analoga AMP – ZMP), czy pośrednio przez podawanie fenforminy (związku podobnie jak metformina należące­go do biguanidów, jednak wykazującego większą aktyw­ność) [28]. Pamiętając o tym, że związki te wpływają na AMPK i związanym z jego aktywacją w podwzgórzu od­czuciem łaknienia [2], wydawało się to mocnym argumen­tem podkreślającym istotną rolę LKB1 w tym procesie.

Jednak badania na hodowlach pierwotnych szczurzych neu­ronów wykazały, iż podanie AICAR, podobnie jak gre­liny aktywuje AMPK, podnosząc jednocześnie poziom wapnia w komórkach nerwowych [49], co przewidywał już Woods [99].

Należy również zauważyć, iż obserwacja możliwości ak­tywacji AMPK niezależnej od AMP wydaje się sprzecz­na z aktualnym modelem działania tego związku na pozio­mie cząsteczkowym. Jak już wspominano, doświadczenia badające dynamikę molekularną sugerują, że przyłączenie AMP indukuje zmiany konformacyjne prowadzące do usu­nięcia zawady sterycznej bezpośrednio z centrum aktywno­ści w domenie kinazowej oraz ukrycie Thr172 przed dzia­łaniem fosfataz [75]. Dane przedstawione przez Hawleya i Woodsa sugerowałyby zaś, że zmiana konformacji powo­dowałaby zmianę specyficzności dokowania kinazy LKB1, a nie było to najważniejsze w aktywności samego AMPK [28], co nie znalazło jak dotąd potwierdzenia w badaniach strukturalnych.

Przejrzystość modelu utrudnia dodatkowo odkrycie trzeciej kinazy wyższego rzędu – TAK1. Jest ona aktywowana czynnikiem TGF-β, TNF-α lub IL-1 kinazą aktywującą szlak NF-κB, JNK oraz szlak p38 MAPK [19]. Jej role w aktywacji AMPK zasugerowano na podstawie analizy rewersji fenotypu mutantów drożdży w kinazach wyższego rzędu SNF1. Dotąd przeprowadzono jednak jedynie badania in vitro oraz na modelu drożdżowym i linii HeLa [62]. Choć wydaje się wzmacniać je to, że już wcześniej sugerowano istnienie dodatkowej kinazy wyższego rzędu w próbach interpretacji nie do końca zrozumiałych wyników z innych prac wykonywanych na komórkach ssaczych [38]. Jednak ze względu na braki danych nie da się ocenić jej roli in vivo w organizmie ssaka, a tym bardziej przypisać jej znaczenie w konkretnej funkcji, jaką jest kontrola pobierania pokarmu.

Omówione doniesienia wydają się układać w spójny ob­raz kontroli podwzgórzowej AMPK. Chociaż najbardziej wiarygodne modele (badania na zwierzętach i hodowlach pierwotnych) wskazują właśnie na kinazę kinazy kalmo­dulinozależnej jako główny czynnik fosforylujący mó­zgową AMPK, to jednak trudno dziś jednoznacznie roz­strzygnąć, jaka jest fizjologiczna rola każdej z jej kinaz wyższego rzędu.

Oddzielnym zagadnieniem są szlaki, na które oddziałuje AMPK. Mimo poznania wielu jej substratów brak jest empirycznych danych, by jednoznacznie określić, na której ścieżce działa ona w podwzgórzu. Autorzy zasadniczo skłaniają się ku trzem takim szlakom: mTOR, STAT i karboksylazie acetylokoenzymu A (acetyl-coenzyme A carboxylase, ACC), [44,60]. Karboksylaza acetylo-CoA jest jednym z głównych enzymów szlaku syntezy lipidów u zwierząt, katalizującym przekształcenie acetylo-CoA w malonylo-CoA i znanym od dawna substratem AMPK [61]. Wiadomo, że wiele dobrze opisanych czynników wpływających na aktywność podwzgórzowej AMPK działa również na poziom fosforylacji ACC (np. leptyna obniża ten poziom [2], a grelina podnosi [51]). Proponowana droga wyglądałaby wobec tego następująco – inhibicja AMPK powodująca wzrost aktywności ACC skutkuje podniesieniem poziomu malonylo-CoA, co z kolei prowadzi do obniżenia aktywności palmitoilotransferazy karnitynowej 1 (carnitine palmitoyltransferase 1, CPT1) i tym samym obniżenia poziomu b-oksydacji kwasów tłuszczowych (ryc. 5) [61]. Teoria ta znajduje poparcie w badaniach prowadzonych na szczurach, które dowodzą, że z jednej strony obniżenie u nich poziomu wewnątrzkomórkowego malonylo-CoA w podwzgórzu prowadzi do wzrostu ilości pobieranego pokarmu [32], a z drugiej zaś strony obniżenie poziomu CPT1 obniża tę ilość [67,69]. Chociaż dane te jednoznacznie wykazują, że szlak ten ma znaczenie fizjologiczne, trudno wyobrazić sobie, by zapewniał wystarczającą swoistość działania w różnych populacjach neuronów i pozwalał na integrację informacji z różnego rodzaju czynników obwodowych, a następnie należyty efekt w postaci kontroli poziomu ekspresji konkretnych neuroprzekaźników.

Ryc. 5. Szlaki, na których działa AMPK w podwzgórzu w kontroli pobierania pokarmu. 4E-PB1 – białko wiążące aktywator translacji eIF4E; ACC – karboksylaza acetylokoenzymu A; Akt – kineza Akt; AMPK – kinaza białkowa aktywowana przez AMP; CaMKK – kinaza kinaz Ca²⁺/kalmodulinozależnych; CPT1 – palmitoilotransferaza-karnitynowa 1; mLst8 – ssacze białko Lst8; mTOR – ssaczy cel rapamycyny; PI3K – kinaza fosfatydyloinozytolu; Raptor – regulacyjne białko związane z TOR (regulatory associated protein of TOR); Rheb – wzbogacony w mózgu homolog Ras (Ras homolog enriched in brain); S6K – kinaza S6 (S6 kinase); Tsc1 – znany również pod nazwą hamartin; Tsc2 – znany również pod nazwą tuberin

Rozumowanie to skłania wielu autorów do poszukiwania innych bardziej specyficznych czynników. Naturalnym kandydatem wydaje się tu ścieżka Jak/STAT3 ze wzgledu na dane sugerujące, iż jej aktywacja jest niezbędna do działania leptyny w kontroli pobierania pokarmu [5]. Możliwość ta była rozważana już w pierwszych pracach na temat funkcji AMPK w kontroli odczucia łaknienia i sytości przez Minokoshiego i wsp. [60]. Zaobserwował on prawidłowy wpływ leptyny na fosforylację STAT3 u myszy eksprymujących konstytutywnie nieaktywną AMPK. Sugerowało to, że AMPK może być substratem STAT3, albo że ścieżki te są równoległe. Za hipotezą równoległości przemawiało to, iż wpływ leptyny na AMPK był ograniczony do ARC i PVN, podczas gdy STAT3 był fosforylowany w całym podwzgórzu [60]. Późniejsze prace podkreślaj niezbędność STAT3 w anoreksygennym wpływie leptyny. Choć one również wskazują drogi równoległe, nie pozwalają na jednoznaczne rozstrzygnięcie tej kwestii [8]. Należy również dodać, iż brak jakichkolwiek doniesień o możliwości fosforylacji AMPK przez STAT3 oraz odwrotne działania leptyny na AMPK w mózgu i tkankach obwodowych sugerują, iż należałoby się spodziewać właśnie dróg równoległych.

Trzecim substratem sugerowanym przez wielu autorów jest mTOR (mammalian target of rapamycin). Jest to konserwowana ewolucyjnie kinaza serynowo-treoninowa, która odpowiada za kontrolę poziomu syntezy białek i co za tym idzie m.in. za wzrost i proliferację komórki. Szlak jej działania jest dobrze poznany. W odpowiedzi na któryś z czynników wzrostu (np. PDGF lub IRS) aktywowana jest kinaza fosfatydyloinozytolu (PI3K), która z kolei aktywuje kinazę Akt (zwaną również kinazą białkową B). Ta fosforyluje białko Tsc2 (zwane również tuberin) znajdujące się w kompeksie z Tsc1 (znanego również pod nazwą hamartin), które razem tworzą GAP (GTPase activating protein) mające zdolność hamowania aktywności małej GTP-azy Rheb. Ona z kolei aktywuje białko mTOR działające w kompleksie z białkami pełniącymi funkcje regulatorowe – Raptor (regulatory associated protein of TOR) i mLst8 (mammalian LST8). Kompleks ten ma zdolność do fosforylacji i przez to inaktywacji represora translacji 4E-BP (eIF4E-binding protein) oraz aktywacji kinazy S6 (ryc. 5) [30]. Ponieważ procesy kontrolowane przez mTOR są niezwykle energochłonne nie było wielkim zaskoczeniem odkrycie, że AMPK jest zdolna do kontroli tego szlaku [46]. Udowodniono zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo, że jest ona zdolna do fosforylacji białka Tsc2, jednak w innych pozycjach niż Akt i prowadzi następnie do wzrostu jego aktywności hamując mTOR [39].

Ze względu na znaną rolę mTOR w kontroli pobierania pokarmu przez Drosophila melanogaster [101] przebadano pod tym kątem również szczury. Badania te wykazały, że mTOR kolokalizuje z ośrodkami zaangażowanymi w kontrolę pobierania pokarmu u ssaków i bierze udział w tym procesie, a jego aktywność jest niezbędna m.in. do działania leptyny [16,77]. Należy jednak zwrócić uwagę, iż doświadczenia te przeprowadzane na szczurach sugerują model, w którym leucyna miałaby być istotnym sygnałem anoreksygennym [21], co jest sprzeczne z wieloletnim do­świadczeniem klinicznym podawania fizjologicznych ilo­ści tego aminokwasu pacjentom z encefalopatią wątrobo­wą, gdzie obserwowany jest odwrotny efekt [54]. Paradoks ten nie znalazł do tej pory wyjaśnienia, choć pojawiają się sugestie, jakoby różnica ta wynikała z przekształcania leu­cyny do glutaminianu pełniącego funkcję neuroprzekaźni­ka, działając wtedy niezależnie od mTOR [44].

Z przedstawionych doniesień wynika więc, że dużo uwa­gi poświęcono w ostatnich latach badaniom nad szlaka­mi sygnałowymi, w których AMPK działa w podwzgó­rzu. Mimo pojawienia się pewnego modelu, sugerującego z jednej strony aktywację przez CaMKK, z drugiej zaś działanie na ACC i mTOR, wciąż brakuje danych pozwa­lających jednoznacznie go potwierdzić. Otwartą więc po­zostaje ocena tego, jak to możliwe, że działanie to wpły­wa na kontrolę ekspresji konkretnego neuroprzekaźnika w odpowiedzi na różne sygnały obwodowe w danej po­pulacji neuronów.

Podsumowanie

W ostatnich latach zagadnienie kontroli pobierania pokarmu było intensywnie badane. Obraz wyłaniający się z przeprowadzonych eksperymentów wydaje się niezwykle skomplikowany. Zgadza się to z powszechnym doświadczeniem – wiemy, że decyzja o pobieraniu pokarmu zależy od jego dostępności, rodzaju, sytuacji w jakiej się znajdujemy, oraz oczywiście tego czy odczuwamy głód. To odczucie wydaje się bardzo pierwotne i zależne od równowagi wielu czynników [6]. Zalicza się do nich poziom związków pokarmowych we krwi, takich jak glukoza, lipidy [61], prawdopodobnie aminokwasy [77] oraz hormony wydzielane bezpośrednio przed posiłkiem, takie jak grelina [66], czy takie, których poziom koreluje nasze łaknienie z naszymi zasobami i działa w dłuższym okresie, jak insulina, leptyna [85] czy adiponektyna [88]. Wydaje się wręcz, że na nasze odczucia łaknienia wpływają warunki zewnętrzne oraz hormony, od których zależy ile energii zużyjemy, np. glukokortykoidy [13].

Udało się również zlokalizować konkretne miejsce w mó­zgu, które jest zdolne do odbierania tych sygnałów. Jest nim podwzgórze, w którym znajdują się centra zdolne do przekazania odebranej informacji dalej. Kluczowym i naj­pewniej nadrzędnym w integracji jest jądro łukowate oraz dwa rodzaje populacji znajdujących się w nim neuronów. Istnieje między nimi równowaga aktywności, a jej wychy­lenia decydują o oreksygennym, bądź anoreksygennym sygnale, który zostanie przekazany do pozostałych czę­ści mózgu [6].

Wciąż nie ma pewności, jaki jest efekt sumaryczny dzia­łania różnych czynników oraz jak wygląda komunika­cja między samymi neuronami. Na wyjaśnienie cze­kają również molekularne podstawy tej integracji. Do dziś nie wiadomo na przykład, jakie są podstawy dzia­łania glukozy na neurony na nią wrażliwe [9]. Mimo że znamy podstawowe molekularne szlaki przekaźnictwa, na jakich działają niektóre z hormonów podstawowych w kontroli pobierania pokarmu na tkanki obwodowe, to wydaje się, iż ich efekty w mózgu są przekazywane innymi ścieżkami, których wciąż nie potrafimy jedno­znacznie określić [43].

W tym świetle zaskakującym okazał się rok 2004, kiedy ukazały się dwie przełomowe prace – dowodzące, iż główną rolę w integracji tych czynników w procesie kontroli łaknie­nia ma kinaza białkowa aktywowana przez AMP. Okazało się, że jej aktywacja powoduje, iż sumaryczny sygnał wy­chodzący z podwzgórza jest oreksygenny. Natomiast hamo­wanie jej aktywności ma mieć charakter odwrotny i wią­zać się ze spadkiem ilości pobieranego pokarmu [2,60].

W następnych latach pojawiło się wiele prac z jednej stro­ny dowodzących, że kolejne czynniki informujące mózg o stanie energetycznym organizmów działają na szlaku związanym z AMPK. Z drugiej strony mechanizm, w ja­kim odbywa się ta kontrola, do dziś pozostaje niepewny [50]. Model najlepiej ilustrujący dostępne dane pokazuje, że główną kinazą wyższego rzędu jest CaMKK [49], a sub­straty to działający mniej specyficznie ACC [61] i bardziej specyficzny sygnał wysyłany przez mTOR [44].

Szlak ten jest o tyle ciekawy, iż już pierwsze badania nad nim były motywowane wynikami uzyskanymi z obserwacji wykonanych na Drosophila melanogaster [16]. Wydaje się więc, że jest on uniwersalny i prawdopodobnie koordynuje stan energetyczny organizmu także w długim okresie, wpływając nawet na procesy starzenia, co udowodniono również na Caenorhabditis elegans [42] i myszach [92]. Ideę tę dokładniej opisali Arsham i Neufeld [3].

Co ciekawe, drożdżowy homolog AMPK (SNF1) kontroluje przejścia tego organizmu z fermentacji glukozy do metabolizmu tlenowego innych związków pod jej nieobecność [84]. Z perspektywy komórki drożdżowej jest to globalny proces zmieniający poziom ekspresji 2126 genów [18], przy czym 439 z nich jest bezpośrednio kontrolowanych przez SNF1 [104]. Efekt ten jest możliwy na skutek wielopoziomowego działania tej kinazy, oddziałującej zarówno z czynnikami transkrypcyjnymi [86] i remodulującymi chromatynę [56], jak również bezpośrednio z polimerazą RNA II [53] i histonami [57]. Przykłady te zdają się kolejnymi niezwykle interesującymi i zgodnymi ze stwierdzeniem Theodosiusa Dobzhanskyego, iż nic w biologii nie ma sensu, jeśli nie rozpatruje się tego w świetle ewolucji. Sugerują bowiem, że struktura zachowywana prawdopodobnie od przeszło 1,5 miliarda lat przeszła zmianę roli z globalnego regulatora energetycznego na poziomie komórkowym do takiego na poziomie wielokomórkowym i do dziś jest centralnym punktem koordynującym metabolizm organizmu [71].

Poza niewątpliwą wartością, jakiej te dane dostarczają prowadząc do lepszego poznania przez nas świata, nie należy zapominać o istotnym znaczeniu aplikacyjnym, jakie za sobą niosą. Wydaje się, że można wyróżnić dwa zasadnicze kierunki budzące zainteresowanie wśród badaczy. Pierwszym jest problem otyłości. Wiemy, że współcześnie w krajach rozwiniętych charakter spożywanego pokarmu, oraz mała aktywność fizyczna składają się na warunki sprzyjające przejadaniu się. Skutkuje to otyłością tych społeczeństw, co prowadzi do rozwoju zespołu metabolicznego, cukrzycy i schorzeń układu krążenia [15]. Poznanie mechanizmów, na jakich opiera się kontrola łaknienia może prowadzić więc do opracowania skutecznych terapii wspierających zachowania prozdrowotne u osób wykazujących tendencję do tycia, a szczególnie tych, których życie jest bezpośrednio zagrożone z powodu otyłości [64].

Z drugiej strony wiemy, że AMPK jest już obiektem terapii przeciwcukrzycowej. Celem jej jest jednak naśladowanie działania insuliny w tkankach obwodowych u osób wykazujących insulinooporność [78,90]. Działanie wpływające na apetyt tych pacjentów można uznać za działanie niepożądane terapii, które powinno być brane pod uwagę przy jej przypisywaniu.

PIŚMIENNICTWO

[1] Amodeo G.A., Rudolph M.J., Tong L.: Crystal structure of the heterotrimer core of Saccharomyces cerevisiae AMPK homologue SNF1. Nature, 2007; 449: 492-495
[PubMed]  

[2] Andersson U., Filipsson K., Abbott C.R., Woods A., Smith K., Bloom S.R., Carling D., Small C.J.: AMP-activated protein kinase plays a role in the control of food intake. J. Biol. Chem., 2004; 279: 12005-12008
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[3] Arsham A.M., Neufeld T.P.: Thinking globally and acting locally with TOR. Curr. Opin. Cell Biol., 2006; 18: 589-597
[PubMed]  

[4] Baskin D.G., Figlewicz Lattemann D., Seeley R.J., Woods S.C., Porte D. Jr., Schwartz M.W.: Insulin and leptin: dual adiposity signals to the brain for the regulation of food intake and body weight. Brain Res., 1999; 848: 114-123
[PubMed]  

[5] Bates S.H., Stearns W.H., Dundon T.A., Schubert M., Tso A.W., Wang Y., Banks A.S., Lavery H.J., Haq A.K., Maratos-Flier E., Neel B.G., Schwartz M.W., Myers M.G. Jr.: STAT3 signalling is required for leptin regulation of energy balance but not reproduction. Nature, 2003; 421: 856-859
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[6] Berthoud H.R.: Multiple neural systems controlling food intake and body weight. Neurosci. Biobehav. Rev., 2002; 26: 393-428
[PubMed]  

[7] Boudeau J., Baas A.F., Deak M., Morrice N.A., Kieloch A., Schutkowski M., Prescott A.R., Clevers H.C., Alessi D.R.: MO25α/β interact with STRADα/β enhancing their ability to bind, activate and localize LKB1 in the cytoplasm. EMBO J., 2003; 22: 5102-5114
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[8] Buettner C., Pocai A., Muse E.D., Etgen A.M., Myers M.G. Jr., Rossetti L.: Critical role of STAT3 in leptin’s metabolic actions. Cell Metab., 2006; 4: 49-60
[PubMed]  

[9] Burdakov D., Luckman S.M., Verkhratsky A.: Glucose-sensing neurons of the hypothalamus. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci., 2005; 360: 2227-2235
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[10] Cai F., Gyulkhandanyan A.V., Wheeler M.B., Belsham D.D.: Glucose regulates AMP-activated protein kinase activity and gene expression in clonal, hypothalamic neurons expressing proopiomelanocortin: additive effects of leptin or insulin. J. Endocrinol., 2007; 192: 605-614
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[11] Carling D.: AMP-activated protein kinase: balancing the scales. Biochimie, 2005; 87: 87-91
[PubMed]  

[12] Chau-Van C., Gamba M., Salvi R., Gaillard R.C., Pralong F.P.: Metformin inhibits adenosine 5′-monophosphate-activated kinase activation and prevents increases in neuropeptide Y expression in cultured hypothalamic neurons. Endocrinology, 2007; 148: 507-511
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[13] Christ-Crain M., Kola B., Lolli F., Fekete C., Seboek D., Wittmann G., Feltrin D., Igreja S.C., Ajodha S., Harvey-White J., Kunos G., Müller B., Pralong F., Aubert G., Arnaldi G., Giacchetti G., Boscaro M., Grossman A.B., Korbonits M.: AMP-activated protein kinase mediates glucocorticoid-induced metabolic changes: a novel mechanism in Cushing’s syndrome. FASEB J., 2008; 22: 1672-1683
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[14] Claret M., Smith M.A., Batterham R.L., Selman C., Choudhury A.I., Fryer L.G., Clements M., Al-Qassab H., Heffron H., Xu A.W., Speakman J.R., Barsh G.S., Viollet B., Vaulont S., Ashford M.L., Carling D., Withers D.J.: AMPK is essential for energy homeostasis regulation and glucose sensing by POMC and AgRP neurons. J. Clin. Invest., 2007; 117: 2325-2336
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[15] Cornier M.A., Dabelea D., Hernandez T.L., Lindstrom R.C., Steig A.J., Stob N.R., Van Pelt R.E., Wang H., Eckel R.H.: The metabolic syndrome. Endocr. Rev., 2008; 29: 777-822
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[16] Cota D., Proulx K., Smith K.A., Kozma S.C., Thomas G., Woods S.C., Seeley R.J.: Hypothalamic mTOR signaling regulates food intake. Science, 2006; 312: 927-930
[PubMed]  

[17] Davies S.P., Hawley S.A., Woods A., Carling D., Haystead T.A., Hardie D.G.: Purification of the AMP-activated protein kinase on ATP-γ-sepharose and analysis of its subunit structure. Eur. J. Biochem., 1994; 223: 351-357
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[18] DeRisi J.L., Iyer V.R., Brown P.O.: Exploring the metabolic and genetic control of gene expression on a genomic scale. Science, 1997; 278: 680-686
[PubMed]  

[19] Edlund S., Bu S., Schuster N., Aspenström P., Heuchel R., Heldin N.E., ten Dijke P., Heldin C.H., Landström M.: Transforming growth factor-β1 (TGF-β)-induced apoptosis of prostate cancer cells involves Smad7-dependent activation of p38 by TGF-β-activated kinase 1 and mitogen-activated protein kinase kinase 3. Mol. Biol. Cell, 2003; 14: 529-544
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[20] Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults.: Executive Summary of The Third Report of The National Cholesterol Education Program (NCEP) Expert Panel on Detection, Evaluation, And Treatment of High Blood Cholesterol In Adults (Adult Treatment Panel III). JAMA, 2001; 285: 2486-2497
[PubMed]  

[21] Flier J.S.: Neuroscience. Regulating energy balance: the substrate strikes back. Science, 2006; 312: 861-864
[PubMed]  

[22] Friedman J.M., Halaas J.L.: Leptin and the regulation of body weight in mammals. Nature, 1998; 395: 763-770
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[23] Fryer L.G., Parbu-Patel A., Carling D.: The anti-diabetic drugs rosiglitazone and metformin stimulate AMP-activated protein kinase through distinct signaling pathways. J. Biol. Chem., 2002; 277: 25226-25232
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[24] Hardie D.G.: AMP-activated protein kinase: a master switch in glucose and lipid metabolism. Rev. Endocr. Metab. Disord., 2004; 5: 119-125
[PubMed]  

[25] Hardie D.G., Carling D., Sim A.T.: The AMP-activated protein kinase: a multisubstrate regulator of lipid metabolism. Trends Biochem. Sci., 1989; 14: 20-23
[Abstract]  

[26] Hardie D.G., Hawley S.A.: AMP-activated protein kinase: the energy charge hypothesis revisited. Bioessays, 2001; 23: 1112-1119
[PubMed]  

[27] Hardie D.G., Scott J.W., Pan D.A., Hudson E.R.: Management of cellular energy by the AMP-activated protein kinase system. FEBS Lett., 2003; 546: 113-120
[PubMed]  

[28] Hawley S.A., Pan D.A., Mustard K.J., Ross L., Bain J., Edelman A.M., Frenguelli B.G., Hardie D.G.: Calmodulin-dependent protein kinase kinase-β is an alternative upstream kinase for AMP-activated protein kinase. Cell Metab., 2005; 2: 9-19
[PubMed]  

[29] Hawley S.A., Selbert M.A., Goldstein E.G., Edelman A.M., Carling D., Hardie D.G.: 5′-AMP activates the AMP-activated protein kinase cascade, and Ca²⁺/calmodulin activates the calmodulin-dependent protein kinase I cascade, via three independent mechanisms. J. Biol. Chem., 1995; 270: 27186-27191
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[30] Hay N., Sonenberg N.: Upstream and downstream of mTOR. Genes Dev., 2004; 18: 1926-1945
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[31] Hayes M.R., Skibicka K.P., Bence K.K., Grill H.J.: Dorsal hindbrain 5′-adenosine monophosphate-activated protein kinase as an intracellular mediator of energy balance. Endocrinology, 2009; 150: 2175-2182
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[32] He W., Lam T.K., Obici S., Rossetti L.: Molecular disruption of hypothalamic nutrient sensing induces obesity. Nat. Neurosci., 2006; 9: 227-233
[PubMed]  

[33] Hellström P.M., Näslund E.: Interactions between gastric emptying and satiety, with special reference to glucagon-like peptide-1. Physiol. Behav., 2001; 74: 735-741
[PubMed]  

[34] Hemminki A., Markie D., Tomlinson I., Avizienyte E., Roth S., Loukola A., Bignell G., Warren W., Aminoff M., Höglund P., Järvinen H., Kristo P., Pelin K., Ridanpää M., Salovaara R., Toro T., Bodmer W., Olschwang S., Olsen A.S., Stratton M.R., de la Chapelle A., Aaltonen L.A.: A serine/threonine kinase gene defective in Peutz-Jeghers syndrome. Nature, 1998; 391: 184-187
[PubMed]  

[35] Hill J.O., Peters J.C.: Environmental contributions to the obesity epidemic. Science, 1998; 280: 1371-1374
[PubMed]  

[36] Hong S.P., Momcilovic M., Carlson M.: Function of mammalian LKB1 and Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinase α as Snf1-activating kinases in yeast. J. Biol. Chem., 2005; 280: 21804-21809
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[37] Horvath T.L., Diano S., Sotonyi P., Heiman M., Tschöp M.: Minireview: ghrelin and the regulation of energy balance – a hypothalamic perspective. Endocrinology, 2001; 142: 4163-4169
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[38] Hurley R.L., Anderson K.A., Franzone J.M., Kemp B.E., Means A.R., Witters L.A.: The Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinases are AMP-activated protein kinase kinases. J. Biol. Chem., 2005; 280: 29060-29066
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[39] Inoki K., Zhu T., Guan K.L.: TSC2 mediates cellular energy response to control cell growth and survival. Cell, 2003; 115: 577-590
[PubMed]  

[40] Ishii S., Kamegai J., Tamura H., Shimizu T., Sugihara H., Oikawa S.: Triiodothyronine (T3) stimulates food intake via enhanced hypothalamic AMP-activated kinase activity. Regul. Pept., 2008; 151: 164-169
[PubMed]  

[41] Jenne D.E., Reimann H., Nezu J., Friedel W., Loff S., Jeschke R., Müller O., Back W., Zimmer M.: Peutz-Jeghers syndrome is caused by mutations in a novel serine threonine kinase. Nat. Genet., 1998; 18: 38-43
[PubMed]  

[42] Jia K., Chen D., Riddle D.L.: The TOR pathway interacts with the insulin signaling pathway to regulate C. elegans larval development, metabolism and life span. Development, 2004; 131: 3897-3906
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[43] Kahn B.B., Alquier T., Carling D., Hardie D.G.: AMP-activated protein kinase: ancient energy gauge provides clues to modern understanding of metabolism. Cell Metab., 2005; 1: 15-25
[PubMed]  

[44] Kahn B.B., Myers M.G. Jr.: mTOR tells the brain that the body is hungry. Nat. Med., 2006; 12: 615-617
[PubMed]  

[45] Kim M.S., Park J.Y., Namkoong C., Jang P.G., Ryu J.W., Song H.S., Yun J.Y., Namgoong I.S., Ha J., Park I.S., Lee I.K., Viollet B., Youn J.H., Lee H.K., Lee K.U.: Anti-obesity effects of α-lipoic acid mediated by suppression of hypothalamic AMP-activated protein kinase. Nat. Med., 2004; 10: 727-733
[PubMed]  

[46] Kimura N., Tokunaga C., Dalal S., Richardson C., Yoshino K., Hara K., Kemp B.E., Witters L.A., Mimura O., Yonezawa K.: A possible linkage between AMP-activated protein kinase (AMPK) and mammalian target of rapamycin (mTOR) signalling pathway. Genes Cells, 2003; 8: 65-79
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[47] Koh H., Chung J.: AMPK links energy status to cell structure and mitosis. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2007; 362: 789-792
[PubMed]  

[48] Kohno D., Gao H.Z., Muroya S., Kikuyama S., Yada T.: Ghrelin directly interacts with neuropeptide-Y-containing neurons in the rat arcuate nucleus: Ca²⁺ signaling via protein kinase A and N-type channel-dependent mechanisms and cross-talk with leptin and orexin. Diabetes, 2003; 52: 948-956
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[49] Kohno D., Sone H., Minokoshi Y., Yada T.: Ghrelin raises [Ca²⁺]i via AMPK in hypothalamic arcuate nucleus NPY neurons. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2008; 366: 388-392
[PubMed]  

[50] Kola B.: Role of AMP-activated protein kinase in the control of appetite. J. Neuroendocrinol., 2008; 20: 942-951
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[51] Kola B., Hubina E., Tucci S.A., Kirkham T.C., Garcia E.A., Mitchell S.E., Williams L.M., Hawley S.A., Hardie D.G., Grossman A.B., Korbonits M.: Cannabinoids and ghrelin have both central and peripheral metabolic and cardiac effects via AMP-activated protein kinase. J. Biol. Chem., 2005; 280: 25196-25201
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[52] Kubota N., Yano W., Kubota T., Yamauchi T., Itoh S., Kumagai H., Kozono H., Takamoto I., Okamoto S., Shiuchi T., Suzuki R., Satoh H., Tsuchida A., Moroi M., Sugi K., Noda T., Ebinuma H., Ueta Y., Kondo T., Araki E., Ezaki O., Nagai R., Tobe K., Terauchi Y., Ueki K., Minokoshi Y., Kadowaki T.: Adiponectin stimulates AMP-activated protein kinase in the hypothalamus and increases food intake. Cell Metab., 2007; 6: 55-68
[PubMed]  

[53] Kuchin S., Treich I., Carlson M.: A regulatory shortcut between the Snf1 protein kinase and RNA polymerase II holoenzyme. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000; 97: 7916-7920
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[54] Laviano A., Meguid M.M., Inui A., Rossi-Fanelli F.: Role of leucine in regulating food intake. Science, 2006; 313: 1236-1238
[PubMed]  

[55] Lizcano J.M., Göransson O., Toth R., Deak M., Morrice N.A., Boudeau J., Hawley S.A., Udd L., Mäkelä T.P., Hardie D.G., Alessi D.R.: LKB1 is a master kinase that activates 13 kinases of the AMPK subfamily, including MARK/PAR-1. EMBO J., 2004; 23: 833-843
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[56] Lo W.S., Duggan L., Emre N.C., Belotserkovskya R., Lane W.S., Shiekhattar R., Berger S.L.: Snf1 – a histone kinase that works in concert with the histone acetyltransferase Gcn5 to regulate transcription. Science, 2001; 293: 1142-1146
[PubMed]  

[57] Lo W.S., Gamache E.R., Henry K.W., Yang D., Pillus L., Berger S.L.: Histone H3 phosphorylation can promote TBP recruitment through distinct promoter-specific mechanisms. EMBO J., 2005; 24: 997-1008
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[58] Martin S.G., St. Johnston D.: A role for Drosophila LKB1 in anterior-posterior axis formation and epithelial polarity. Nature, 2003; 421: 379-384
[PubMed]  

[59] Milburn C.C., Boudeau J., Deak M., Alessi D.R., van Aalten D.M.: Crystal structure of MO25 α in complex with the C terminus of the pseudo kinase STE20-related adaptor. Nat. Struct. Mol. Biol., 2004; 11: 193-200
[PubMed]  

[60] Minokoshi Y., Alquier T., Furukawa N., Kim Y.B., Lee A., Xue B., Mu J., Foufelle F., Ferré P., Birnbaum M.J., Stuck B.J., Kahn B.B.: AMP-kinase regulates food intake by responding to hormonal and nutrient signals in the hypothalamus. Nature, 2004; 428: 569-574
[PubMed]  

[61] Minokoshi Y., Shiuchi T., Lee S., Suzuki A., Okamoto S.: Role of hypothalamic AMP-kinase in food intake regulation. Nutrition, 2008; 24: 786-790
[PubMed]  

[62] Momcilovic M., Hong S.P., Carlson M.: Mammalian TAK1 activates Snf1 protein kinase in yeast and phosphorylates AMP-activated protein kinase in vitro. J. Biol. Chem., 2006; 281: 25336-25343
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[63] Morgan K., Obici S., Rossetti L.: Hypothalamic responses to long-chain fatty acids are nutritionally regulated. J. Biol. Chem., 2004; 279: 31139-31148
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[64] Morton G.J., Cummings D.E., Baskin D.G., Barsh G.S., Schwartz M.W.: Central nervous system control of food intake and body weight. Nature, 2006; 443: 289-295
[PubMed]  

[65] Nath N., McCartney R.R., Schmidt M.C.: Yeast Pak1 kinase associates with and activates Snf1. Mol. Cell. Biol., 2003; 23: 3909-3917
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[66] Neary N.M., Goldstone A.P., Bloom S.R.: Appetite regulation: from the gut to the hypothalamus. Clin. Endocrinol., 2004; 60: 153-160
[PubMed]  

[67] Obici S., Feng Z., Arduini A., Conti R., Rossetti L.: Inhibition of hypothalamic carnitine palmitoyltransferase-1 decreases food intake and glucose production. Nat. Med., 2003; 9: 756-761
[PubMed]  

[68] Ouchi N., Kobayashi H., Kihara S., Kumada M., Sato K., Inoue T., Funahashi T., Walsh K.: Adiponectin stimulates angiogenesis by promoting cross-talk between AMP-activated protein kinase and Akt signaling in endothelial cells. J. Biol. Chem., 2004; 279: 1304-1309
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[69] Pocai A., Lam T.K., Obici S., Gutierrez-Juarez R., Muse E.D., Arduini A., Rossetti L.: Restoration of hypothalamic lipid sensing normalizes energy and glucose homeostasis in overfed rats. J. Clin. Invest., 2006; 116: 1081-1091
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[70] Polekhina G., Gupta A., van Denderen B.J., Feil S.C., Kemp B.E., Stapleton D., Parker M.W.: Structural basis for glycogen recognition by AMP-activated protein kinase. Structure, 2005; 13: 1453-1462
[PubMed]  

[71] Polge C., Thomas M.: SNF1/AMPK/SnRK1 kinases, global regulators at the heart of energy control? Trends Plant. Sci., 2007; 12: 20-28
[PubMed]  

[72] Qi Y., Takahashi N., Hileman S.M., Patel H.R., Berg A.H., Pajvani U.B., Scherer P.E., Ahima R.S.: Adiponectin acts in the brain to decrease body weight. Nat. Med., 2004; 10: 524-529
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[73] Ramamurthy S., Ronnett G.V.: Developing a head for energy sensing: AMP-activated protein kinase as a multifunctional metabolic sensor in the brain. J. Physiol., 2006; 574: 85-93
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[74] Ravussin E., Bouchard C.: Human genomics and obesity: finding appropriate drug targets. Eur. J. Pharmacol., 2000; 410: 131-145
[PubMed]  

[75] Riek U., Scholz R., Konarev P., Rufer A., Suter M., Nazabal A., Ringler P., Chami M., Müller S.A., Neumann D., Forstner M., Hennig M., Zenobi R., Engel A., Svergun D., Schlattner U., Wallimann T.: Structural properties of AMP-activated protein kinase: dimerization, molecular shape, and changes upon ligand binding. J. Biol. Chem., 2008; 283: 18331-18343
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[76] Roman E.A., Cesquini M., Stoppa G.R., Carvalheira J.B., Torsoni M.A., Velloso L.A.: Activation of AMPK in rat hypothalamus participates in cold-induced resistance to nutrient-dependent anorexigenic signals. J. Physiol., 2005; 568: 993-1001
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[77] Ropelle E.R., Pauli J.R., Fernandes M.F., Rocco S.A., Marin R.M., Morari J., Souza K.K., Dias M.M., Gomes-Marcondes M.C., Gontijo J.A., Franchini K.G., Velloso L.A., Saad M.J., Carvalheira J.B.: A central role for neuronal AMP-activated protein kinase (AMPK) and mammalian target of rapamycin (mTOR) in high-protein diet-induced weight loss. Diabetes, 2008; 57: 594-605
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[78] Rutter G.A., Leclerc I.: The AMP-regulated kinase family: enigmatic targets for diabetes therapy. Mol. Cell. Endocrinol., 2009; 297: 41-49
[PubMed]  

[79] Sadowski B.: Biochemiczne mechanizmy zachowania się ludzi i zwierząt. PWN, Warszawa 2007

[80] Sakagami H., Saito S., Kitani T., Okuno S., Fujisawa H., Kondo H.: Localization of the mRNAs for two isoforms of Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinases in the adult rat brain. Brain Res. Mol. Brain Res., 1998; 54: 311-315
[PubMed]  

[81] Sakagami H., Umemiya M., Saito S., Kondo H.: Distinct immunohistochemical localization of two isoforms of Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinases in the adult rat brain. Eur. J. Neurosci., 2000; 12: 89-99
[PubMed]  

[82] Salt I., Celler J.W., Hawley S.A., Prescott A., Woods A., Carling D., Hardie D.G.: AMP-activated protein kinase: greater AMP dependence, and preferential nuclear localization, of complexes containing the α2 isoform. Biochem. J., 1998; 334: 177-187
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[83] Sanders M.J., Ali Z.S., Hegarty B.D., Heath R., Snowden M.A., Carling D.: Defining the mechanism of activation of AMP-activated protein kinase by the small molecule A-769662, a member of the thienopyridone family. J. Biol. Chem., 2007; 282: 32539-32548
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[84] Schüller H.J.: Transcriptional control of nonfermentative metabolism in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Curr. Genet., 2003; 43: 139-160
[PubMed]  

[85] Schwartz M.W., Woods S.C., Porte D. Jr., Seeley R.J., Baskin D.G.: Central nervous system control of food intake. Nature, 2000; 404: 661-671
[PubMed]  

[86] Shirra M.K., Rogers S.E., Alexander D.E., Arndt K.M.: The Snf1 protein kinase and Sit4 protein phosphatase have opposing functions in regulating TATA-binding protein association with the Saccharomyces cerevisiae INO1 promoter. Genetics, 2005; 169: 1957-1972
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[87] Steinberg G.R., Kemp B.E.: Adiponectin: starving for attention. Cell Metab., 2007; 6: 3-4
[PubMed]  

[88] Steinberg G.R., Watt M.J., Fam B.C., Proietto J., Andrikopoulos S., Allen A.M., Febbraio M.A., Kemp B.E.: Ciliary neurotrophic factor suppresses hypothalamic AMP-kinase signaling in leptin-resistant obese mice. Endocrinology, 2006; 147: 3906-3914
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[89] Sutherland C.M., Hawley S.A., McCartney R.R., Leech A., Stark M.J., Schmidt M.C., Hardie D.G.: Elm1p is one of three upstream kinases for the Saccharomyces cerevisiae SNF1 complex. Curr. Biol., 2003; 13: 1299-1305
[PubMed]  

[90] Towler M.C., Hardie D.G.: AMP-activated protein kinase in metabolic control and insulin signaling. Circ. Res., 2007; 100: 328-341
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[91] Turnley A.M., Stapleton D., Mann R.J., Witters L.A., Kemp B.E., Bartlett P.F.: Cellular distribution and developmental expression of AMP-activated protein kinase isoforms in mouse central nervous system. J. Neurochem., 1999; 72: 1707-1716
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[92] Um S.H., Frigerio F., Watanabe M., Picard F., Joaquin M., Sticker M., Fumagalli S., Allegrini P.R., Kozma S.C., Auwerx J., Thomas G.: Absence of S6K1 protects against age- and diet-induced obesity while enhancing insulin sensitivity. Nature, 2004; 431: 200-205
[PubMed]  

[93] UniProtKB/Swiss-Prot: P54619 (02.08.2009)
http://www.uniprot.org/uniprot/P54619&format=html

[94] UniProtKB/Swiss-Prot: Q13131 (02.08.2009)
http://www.uniprot.org/uniprot/Q13131&format=html

[95] UniProtKB/Swiss-Prot: Q9Y478 (02.08.2009)
http://www.uniprot.org/uniprot/Q9Y478&format=html

[96] Vinet J., Carra S., Blom J.M., Harvey M., Brunello N., Barden N., Tascedda F.: Cloning of mouse Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinase β (CaMKKβ) and characterization of CaMKKβ and CaMKKα distribution in the adult mouse brain. Brain Res. Mol. Brain Res., 2003; 111: 216-221
[PubMed]  

[97] Warden S.M., Richardson C., O’Donnell J. Jr., Stapleton D., Kemp B.E., Witters L.A.: Post-translational modifications of the β-1 subunit of AMP-activated protein kinase affect enzyme activity and cellular localization. Biochem. J., 2001; 354: 275-283
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[98] Williams K.W., Coppari R., Elmquist J.K.: “AMPing up” our understanding of the hypothalamic control of energy balance. J. Clin. Invest., 2007; 117: 2089-2092
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[99] Woods A., Dickerson K., Heath R., Hong S.P., Momcilovic M., Johnstone S.R., Carlson M., Carling D.: Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinase-beta acts upstream of AMP-activated protein kinase in mammalian cells. Cell Metab., 2005; 2: 21-33
[PubMed]  

[100] Woods A., Johnstone S.R., Dickerson K., Leiper F.C., Fryer L.G., Neumann D., Schlattner U., Wallimann T., Carlson M., Carling D.: LKB1 is the upstream kinase in the AMP-activated protein kinase cascade. Curr. Biol., 2003; 13: 2004-2008
[PubMed]  

[101] Wu Q., Zhang Y., Xu J., Shen P.: Regulation of hunger-driven behaviors by neural ribosomal S6 kinase in Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2005; 102: 13289-13294
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[102] Xiao B., Heath R., Saiu P., Leiper F.C., Leone P., Jing C., Walker P.A., Haire L., Eccleston J.F., Davis C.T., Martin S.R., Carling D., Gamblin S.J.: Structural basis for AMP binding to mammalian AMP-activated protein kinase. Nature, 2007; 449: 496-500
[PubMed]  

[103] Xue B., Kahn B.B.: AMPK integrates nutrient and hormonal signals to regulate food intake and energy balance through effects in the hypothalamus and peripheral tissues. J. Physiol., 2006; 574: 73-83
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[104] Young E.T., Dombek K.M., Tachibana C., Ideker T.: Multiple pathways are co-regulated by the protein kinase Snf1 and the transcription factors Adr1 and Cat8. J. Biol. Chem., 2003; 278: 26146-26158
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[105] Zdrojewski T., Babinska Z., Bandosz P., Kakol M., Szpakowski P., Gnacinska M., Krupa-Wojciechowska B., Wyrzykowski B.: Związek nadwagi i otyłości z podwyższonymi wartościami ciśnienia tętniczego w badaniach reprezentatywnych grup dorosłych Polaków w 1997 i 2002 r. (NATPOL II, NATPOL III). Med. Metabol., 2002; 4 (Suppl.): 32

[106] Zong H., Ren J.M., Young L.H., Pypaert M., Mu J., Birnbaum M.J., Shulman G.I.: AMP kinase is required for mitochondrial biogenesis in skeletal muscle in response to chronic energy deprivation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2002; 99: 15983-15987
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[107] Zou M.H., Kirkpatrick S.S., Davis B.J., Nelson J.S., Wiles W.G. 4^th, Schlattner U., Neumann D., Brownlee M., Freeman M.B., Goldman M.H.: Activation of the AMP-activated protein kinase by the anti-diabetic drug metformin in vivo. Role of mitochondrial reactive nitrogen species. J. Biol. Chem., 2004; 279: 43940-43951
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

Autorzy deklarują brak potencjalnych konfliktów interesów.

Full text