高曉娜 郭小權(quán)

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌 330045)

一磷酸腺苷激活的蛋白激酶對動物糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用

高曉娜 郭小權(quán)*

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌 330045)

一磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)廣泛存在于真核細(xì)胞中，AMPK的活性受一磷酸腺苷(AMP)/三磷酸腺苷(ATP)的調(diào)節(jié)，應(yīng)激反應(yīng)可通過ATP的產(chǎn)生減少或消耗使細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP增加，從而激活A(yù)MPK。激活的AMPK可通過磷酸化下游靶蛋白，改變脂類和碳水化合物代謝，使其朝著抑制ATP消耗過程、促進(jìn)ATP生成反應(yīng)的方向進(jìn)行，即抑制脂肪酸和糖原合成，促進(jìn)脂肪酸氧化分解和葡萄糖的吸收，從而迅速恢復(fù)細(xì)胞中的能量，因此AMPK被稱為“細(xì)胞能量調(diào)節(jié)器”，在動物適應(yīng)環(huán)境的過程中發(fā)揮著重要的作用。本文在國內(nèi)外已有文獻(xiàn)報道基礎(chǔ)上，對AMPK的結(jié)構(gòu)、分布、活性調(diào)節(jié)及對糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行綜述。

一磷酸腺苷激活的蛋白激酶；動物；糖代謝；脂代謝

動物機(jī)體代謝調(diào)節(jié)的有效性和協(xié)調(diào)性是動物體適應(yīng)環(huán)境變化的重要機(jī)制，而動物體內(nèi)糖脂代謝紊亂則會引起一系列代謝紊亂癥候群。當(dāng)機(jī)體攝入過多的營養(yǎng)而能量利用減少時，剩余的能量以脂肪和糖原的形式貯存于動物體內(nèi)，引起過多的脂肪囤積，導(dǎo)致代謝紊亂。一磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)作為絲氨酸家族的一員，表達(dá)于各種器官中，是一種對細(xì)胞的能量狀態(tài)非常敏銳的多亞基酶，能夠根據(jù)機(jī)體細(xì)胞的能量狀態(tài)調(diào)節(jié)代謝產(chǎn)能和耗能的方向，在控制細(xì)胞內(nèi)能量流動方向起著重要作用[1]。AMPK不僅可以在細(xì)胞水平作為能量的感受器，還可以通過激素和細(xì)胞因子，如瘦素和脂聯(lián)素，來參與調(diào)節(jié)機(jī)體的能量消耗和能量攝入，是研究糖尿病、非酒精性脂肪肝及其他代謝相關(guān)疾病的核心[2]。近年來，由于肥胖、糖尿病和代謝綜合征在全球呈爆發(fā)流行趨勢，AMPK在糖脂代謝中的作用引起了人們的廣泛關(guān)注，成為生物化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。本文總結(jié)了AMPK的研究進(jìn)展，就AMPK在機(jī)體糖脂代謝中的作用做一綜述與分析，并為動物生產(chǎn)過程中應(yīng)激和營養(yǎng)代謝病等疾病提供新的研究思路。

1 AMPK的分子結(jié)構(gòu)和分布特點(diǎn)

AMPK是一個異源三聚體蛋白質(zhì)，由α、β和γ 3個亞基組成的異源三聚體。α亞基為催化亞基，分子質(zhì)量為63 ku，有2個功能區(qū)：N端催化核；C端負(fù)責(zé)與β亞基和γ亞基相結(jié)合和調(diào)節(jié)AMPK活性[3]。β亞基和γ亞基為調(diào)節(jié)亞基，其分子質(zhì)量分別為38和35 ku。β亞基和γ亞基在維持AMPK的穩(wěn)定性以及激酶底物的特異性中起著重要的作用，β亞基是AMPK結(jié)合到膜糖原的功能區(qū)，γ亞基負(fù)責(zé)與一磷酸腺苷(AMP)結(jié)合，而AMPK活性需要3個亞基共同表達(dá)[4]。

AMPK的3個亞基各有不同的亞型。α亞基有2種不同的亞型，即α1和α2。α1的分布很廣，肝臟、肺臟、腎臟、睪丸以及腦中均有α1分布，而α2主要分布于肝臟、骨骼肌和心肌中。α2對AMP的依賴性比較強(qiáng)，而α1則對蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)的去磷酸化作用具有很強(qiáng)的抵抗力，這兩者的差異可能是由于不同組織的AMPK各亞基的類型分布不同以及AMPK對不同底物作用的程度不同引起的。β亞基有2種亞型，即β1和β2。β1主要存在于大鼠肝臟中，而β2則在骨骼肌和心肌中大量表達(dá)。γ亞基目前已知有3種亞型，分別為γ1、γ2和γ3。γ1和γ2分布較廣，大部分的組織器官中均有γ1和γ2的分布，而γ3則主要在骨骼肌中表達(dá)[5]，γ2對AMP的依賴性很強(qiáng)，可能參與同AMP的結(jié)合。

2 AMPK活性調(diào)節(jié)

2.1 通過AMP/三磷酸腺苷(ATP)調(diào)節(jié)

在動物體內(nèi)，AMPK的活性主要受機(jī)體內(nèi)能量水平調(diào)節(jié)，即主要受細(xì)胞中AMP/ATP的調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)體內(nèi)能量被消耗，導(dǎo)致體內(nèi)的ATP水平降低，AMP水平升高時，AMPK的活性升高，使體內(nèi)代謝朝著促進(jìn)ATP的生成、抑制ATP的消耗方向進(jìn)行，從而維持細(xì)胞能量水平[1]。在生理條件下，細(xì)胞會維持高濃度的ATP水平以維持機(jī)體基本的代謝需要。

研究發(fā)現(xiàn)，AMP是AMPK的特異性激活劑，AMP既可作為AMPK的變構(gòu)活化劑，又影響AMPK激酶(AMPKK)磷酸化AMPK，但是其機(jī)理并不十分清楚。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，AMP具有4個方面的作用：1)作為AMPK的直接變構(gòu)激活劑；2)結(jié)合去磷酸化的AMPK，使其成為AMPKK的更佳的底物；3)與磷酸化的AMPK相結(jié)合，使其成為蛋白磷酸酶2C(PP2C)的更差的底物；4)直接激活A(yù)MPKK。AMP調(diào)節(jié)AMPK活性的模式見圖1。AMPK存在2種構(gòu)象——活躍的R構(gòu)象和不活躍的T構(gòu)象,同時存在2種磷酸化形式——磷酸化AMPK和非磷酸化AMPK，2種構(gòu)象和2種磷酸化形式共組成4種形式[T、R、T(P)和T(R)]。只有在R構(gòu)象時AMPKK才可使非磷酸化形式的AMPK磷酸化，而只有在T(P)構(gòu)象時才會使磷酸化AMPK脫磷酸化。

圖1 AMP調(diào)節(jié)AMPK的作用模式

但是AMP作用的受高濃度的ATP抑制，高濃度的ATP會抑制AMP對AMPK的變構(gòu)激活和磷酸化，而且還可以通過AMPKK抑制AMPK的活化。因此，AMPK活性通過影響AMP/ATP，并不是AMP本身來發(fā)揮調(diào)控作用。

AMPK可以被大量包括代謝毒物在內(nèi)的消耗ATP的細(xì)胞應(yīng)激激活，例如三羧酸循環(huán)抑制劑(亞砷酸鹽)、呼吸鏈抑制劑(抗霉素A、疊氮化物)或線粒體ATP合酶抑制劑(寡霉素)，以及氧化磷酸化的解偶聯(lián)物如二硝基苯酚[6-7]。AMPK也可以被葡萄糖缺乏、缺血、缺氧、氧化應(yīng)激等病理應(yīng)激激活[8]。以上刺激因素均可以增加AMP/ATP，從而激活A(yù)MPK。

正常生理條件下，AMPK的激活是通過骨骼肌的運(yùn)動或收縮引起的，AMPK的活化程度取決于運(yùn)動強(qiáng)度，并且被認(rèn)為是由AMP/ATP變化誘導(dǎo)的。AMPK活化后抑制ATP消耗并激活碳水化合物和脂肪酸代謝以恢復(fù)肌肉中的ATP水平。

2.2 通過非依賴AMP通路調(diào)節(jié)

有研究發(fā)現(xiàn)，治療二型糖尿病藥物二甲雙胍和噻唑烷二酮類藥物有激活A(yù)MPK的作用，噻唑烷二酮類藥物對AMPK的激活依賴AMP，增加AMP/ATP，但二甲雙胍對AMPK的激活并不依賴AMP，不會引起增加AMP/ATP改變[8]。Hawley等[9]研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍通過增加AMPK催化α亞基蘇氨酸(Thr)172位點(diǎn)的磷酸化激活A(yù)MPK。

近幾年研究發(fā)現(xiàn)，AMPK也部分介導(dǎo)瘦素、脂聯(lián)素以及腎上腺素等的降脂效果。瘦素是一種脂肪細(xì)胞分泌激素，可調(diào)控食物攝取，調(diào)節(jié)能量消耗，在神經(jīng)內(nèi)分泌功能中也起著關(guān)鍵的作用。研究發(fā)現(xiàn)，瘦素選擇性的刺激骨骼肌中AMPK α2亞基的活化和磷酸化，瘦素對AMPK的激活存在雙重效應(yīng)，早期瘦素在肌肉水平上激活A(yù)MPK，后期通過介導(dǎo)下丘腦-交感神經(jīng)系統(tǒng)軸抑制AMPK活性，引起攝食減少和體重下降[10]。脂聯(lián)素是一種由脂肪細(xì)胞分泌的因子，其在大分子復(fù)合物循環(huán)、增加脂肪酸氧化和葡萄糖攝取、抑制糖異生等生理活動中發(fā)揮著重要的作用[11]。脂聯(lián)素在體內(nèi)和體外均能促進(jìn)AMPK的磷酸化而激活A(yù)MPK，但其激活A(yù)MPK的具體機(jī)制目前仍不清楚。

5-氨基-4-咪唑羧基酰胺核苷(aminoimidazole-4-carboxamide riboside，AICAR)是肌苷單磷酸的生成中的中間體，可被細(xì)胞吸收并迅速磷酸化為單核苷酸衍生物(ZMP)，ZMP對AMPK的激活效應(yīng)與AMP類似。AICAR活化AMPK時并不影響AMP、ADP和ATP的濃度，系統(tǒng)研究AMP和ZMP的特征后發(fā)現(xiàn)二者的最大激活效應(yīng)相同，同樣影響專一產(chǎn)物的飽和曲線，且二者在同一變構(gòu)位點(diǎn)結(jié)合，因此AMP和AMP的作用具有可加性與競爭性[12]。與AMP相比，ZMP可以以穩(wěn)定的濃度在細(xì)胞內(nèi)維持較長時間，而AMP在細(xì)胞內(nèi)的代謝半衰期很短，所以AICAR被廣泛用作AMPK的特異性激活劑。

迄今為止，在試驗動物中對AMPK上游的AMPKK的認(rèn)識還很匱乏，已知AMPKK是一種大小接近于AMPK的多肽，分子質(zhì)量為58 ku，AMPKK與AMPK的區(qū)別是AMPKK的活性調(diào)節(jié)對一系列的蛋白磷酸酶不敏感，而且目前并未發(fā)現(xiàn)其受磷酸化調(diào)節(jié)。有研究發(fā)現(xiàn)，AMPKK可在AMPK的α亞基的Thr172位點(diǎn)磷酸化AMPK，但是其具體機(jī)制目前尚不清楚。最近發(fā)現(xiàn)一種腫瘤抑制性激酶——LKB1可催化AMPKα亞基中Thr172位點(diǎn)，激活A(yù)MPK，其機(jī)制與AMPKK相似。研究發(fā)現(xiàn)，與正常表達(dá)LKB1的細(xì)胞相比缺失LKB1的細(xì)胞中AMPK的活性顯著降低[13]。但是LKB1的活性并不受激活A(yù)MPK的刺激直接調(diào)節(jié)，也不受AMP直接激活。研究發(fā)現(xiàn)，LKB1可通過磷酸化AMPK的Thr172位點(diǎn)激活A(yù)MPK，表明LKB1可作為AMPK的上游激酶。多種應(yīng)激刺激LKB1缺陷小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，Thr172位點(diǎn)的磷酸化以及下游AMPK的信號幾乎完全消失，因此LKB1作為AMPK的上游因子而被廣泛研究[14]。

復(fù)合物C(compound C)是AICAR誘導(dǎo)AMPK磷酸化的特異性抑制劑，并證明可以阻斷AICAR對大鼠脂肪細(xì)胞的抗脂肪分解作用，此外，compound C還可抑制AICAR和二甲雙胍對乙酰輔酶A羧化酶(ACC)的磷酸化作用。研究證明，compound C可以抑制AICAR引起的動物的食量減少和體重下降[15]。Xu等[16]通過給小雞腦室內(nèi)注射compound C發(fā)現(xiàn)，compound C可以顯著引起小雞的采食量下降，因此compound C被廣泛用于AMPK的特異性抑制劑。

3 AMPK對營養(yǎng)代謝的調(diào)節(jié)作用

3.1 AMPK對脂質(zhì)代謝的影響

AMPK是維持動物體內(nèi)能量代謝的關(guān)鍵物質(zhì)。AMPK活化后抑制消耗ATP的合成過程，如脂肪酸合成；啟動生成ATP的分解代謝過程，如脂肪酸氧化，從而維持機(jī)體的能量代謝平衡，因此AMPK被稱為“細(xì)胞能量調(diào)節(jié)器”。

研究發(fā)現(xiàn)，活化后的AMPK可在體內(nèi)的多種組織器官中調(diào)控糖代謝和脂質(zhì)代謝。AMPK在作為中樞器官的大腦中，可調(diào)控機(jī)體對于食物的攝??；調(diào)節(jié)骨骼肌中的脂肪酸氧化，同時可調(diào)節(jié)葡萄糖的攝取水平從而調(diào)控機(jī)體對能量的消耗水平；活化的AMPK可促進(jìn)肝臟中的脂肪酸氧化，抑制脂肪生成；同時，活化后的AMPK可抑制胰島中胰島素的分泌[4]。AMPK的激素調(diào)節(jié)見圖2。

3.1.1 通過ACC調(diào)節(jié)脂肪酸合成

ACC是調(diào)控脂肪酸合成的關(guān)鍵酶。ACC主要以ACC-α和ACC-β 2種同工型的形式存在于動物體內(nèi)，不同組織內(nèi)ACC的存在形式不同。肝臟、棕色脂肪組織和大腦同時含有ACC-α和ACC-β 2種同工型，骨骼肌和心肌主要包含ACC-β，而白色脂肪組織則主要包含ACC-α。ACC-α和ACC-β 2種同工型在動物體內(nèi)發(fā)揮不同的作用，ACC-α可催化生成丙二酸單酰輔酶A(malonyl-CoA)，主要參與脂肪酸的合成，而ACC-β催化乙酰輔酶A羧化為丙二酰輔酶A，通過變構(gòu)抑制肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1(carnitine palmitoyl transterase-1,CPT1)的活性，從而參與脂肪酸的氧化分解[17]。早期從泌乳大鼠乳腺分離純化ACC肽鏈的研究發(fā)現(xiàn)，AMPK在絲氨酸(Ser)79、Ser1200和Ser1215共3個位點(diǎn)磷酸化ACC，其中Ser79位點(diǎn)對ACC活性的影響最大[18]。最近研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞應(yīng)激以及AMPK特異性激活劑AICAR處理等會導(dǎo)致大鼠肝細(xì)胞AMPK活性增加的刺激，可通過磷酸化ACC-α使其失活，從而抑制脂肪酸的合成[19]。體內(nèi)試驗也同樣證明了活化后的AMPK可使ACC磷酸化，從而降低ACC的活性[20]。

圖2AMPK的激素調(diào)節(jié)

Fig.2 Hormonal regulation of AMPK[4]

脂肪酸合酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)是在脂肪生成組織例如肝臟和脂肪中發(fā)現(xiàn)的多功能酶，其主要作用是利用乙酰輔酶A和丙二酰輔酶A作為底物催化長鏈脂肪酸(主要是棕櫚酸)的合成，在脂肪酸的合成過程中發(fā)揮著重要的作用。Foretz等[21]和Kamikubo等[22]發(fā)現(xiàn)AMPK參與FAS基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，AMPK活化后抑制葡萄糖刺激的基因轉(zhuǎn)錄。

3.1.2 通過3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶(HMGR)影響膽固醇合成

HMGR是AMPK的一種作用底物，主要作用是調(diào)節(jié)膽固醇的合成，也是第1個被發(fā)現(xiàn)的AMPK的作用底物。目前研究發(fā)現(xiàn)，AMPK通過磷酸化HMGR肽鏈中的Ser871位點(diǎn)抑制HMGR的催化活性，消耗ATP的過程中HMGR的活性降低，并且轉(zhuǎn)染細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，HMGR的Ser871位點(diǎn)的突變導(dǎo)致消耗ATP過程中AMPK的活化對HMGR的抑制不敏感[23]。有研究發(fā)現(xiàn)磷酸化的Ser871位點(diǎn)在體內(nèi)HMGR的運(yùn)轉(zhuǎn)中不起作用，且當(dāng)細(xì)胞與甲羥戊酸鹽、25-羥基膽固醇或低密度脂蛋白(LDL)一起孵育時HMGR的Ser871位點(diǎn)突變體的轉(zhuǎn)錄后反饋正常下調(diào)。Li等[24]發(fā)現(xiàn)脂肪變性細(xì)胞中AMPKα的表達(dá)量下降，而HMGR的表達(dá)量上升。脂聯(lián)素激活A(yù)MPK并減少載脂蛋白E(ApoE)缺陷小鼠中的膽固醇合成發(fā)現(xiàn)表明，HMGR通過AMPK的激素調(diào)節(jié)可能是調(diào)節(jié)體內(nèi)膽固醇代謝的關(guān)鍵[25]。研究發(fā)現(xiàn)，輕度熱應(yīng)激時，AMPK部分被活化，脂肪酸合成被部分抑制，而膽固醇的合成并沒有被抑制；但當(dāng)重度熱應(yīng)激時，AMPK的活化程度非常高，同時抑制了脂肪酸和膽固醇的合成，說明HMGR對AMPK的活性變化敏感度不如ACC高[19]。

3.1.3 通過激素敏感酯酶(HSL)影響脂酰甘油酯和膽固醇脂水解

HSL是動物體內(nèi)脂酰甘油酯和膽固醇脂的水解酶。盡管幾十年前研究人員就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了脂肪組織對分解代謝刺激敏感，但是近些年才將激素敏感酯酶從大鼠附睪脂肪墊中純化出來。有研究發(fā)現(xiàn)，通過cAMP升高劑(例如腎上腺素、胰高血糖素)刺激細(xì)胞在cAMP依賴性蛋白激酶介導(dǎo)的Ser563位點(diǎn)處引起HSL的磷酸化而促進(jìn)脂肪分解。但是AMPK在幾乎與其相鄰的位點(diǎn)(Ser565)處磷酸化HSL，雖然對HSL活性沒有直接影響，但是完全抑制由cAMP依賴性蛋白激酶介導(dǎo)的磷酸化和活化。通過cAMP依賴性蛋白激酶在Ser563位點(diǎn)上促進(jìn)HSL的磷酸化，但還通過AMPK在Ser565位點(diǎn)處抑制HSL的磷酸化，這說明HSL的這2個位點(diǎn)的作用是相反的[26]。AMPK在Ser565位點(diǎn)磷酸化HSL，Ser563位點(diǎn)就不再被PKA磷酸化，抑制了脂質(zhì)的分解。Roepstorff等[27]研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動后骨骼肌中AMPKα2的活性升高，抑制了HSL的活性，進(jìn)而抑制脂肪的分解。

3.1.4 通過甘油磷酸酰基轉(zhuǎn)移酶(GPAT)影響甘油三酯合成

研究發(fā)現(xiàn)，GPAT是脂肪酸?；透视腿ズ铣傻年P(guān)鍵酶。Hammond等[28]發(fā)現(xiàn)GPAT缺失型小鼠的體重降低，脂肪組織的含量降低，同時肝臟內(nèi)的甘油三酯含量降低，而GPAT過表達(dá)小鼠體內(nèi)脂肪酸氧化減少而甘油三酯的酯化增強(qiáng)。Deborah等[29]通過向體外培養(yǎng)的大鼠肝細(xì)胞中添加AICAR發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)60 min時線粒體GPAT活性降低29%～43%，當(dāng)培養(yǎng)時間達(dá)到90 min時，結(jié)合到甘油三酯中的[3H]甘油和[14C]油酸的量分別降低38%和50%，并且結(jié)合到甘油二酯的[14C]的量降低60%。Saha等[30]發(fā)現(xiàn),當(dāng)給大鼠飼喂低劑量的AICAR時GPAT的活性降低，提示CPAT的活性變化可能由AMPK介導(dǎo)。Muoio等[31]發(fā)現(xiàn)，CPT1和GPAT都存在于線粒體外膜上，CPT1和GPAT的活性可能決定?；o酶A的代謝方向，當(dāng)AMPK活性升高引起的GPAT失活后不僅抑制了脂肪酸的合成，而且還通過降低了GPAT與CPT1競爭?；o酶A的能力，促進(jìn)了脂肪酸的氧化分解。

3.1.5 促進(jìn)脂肪酸氧化

研究發(fā)現(xiàn)，AMPK可通過AMPK-ACC-丙二酸單酰輔酶A-CPT1途徑調(diào)節(jié)脂肪酸氧化。CPT1可將長鏈脂肪酸從肉堿運(yùn)送到線粒體中進(jìn)行β-氧化。丙二酸單酰輔酶A是CPT1是生理抑制劑，主要功能是調(diào)節(jié)脂肪酸的氧化分解，正常生理條件下，細(xì)胞中的高水平的丙二酸單酰輔酶A可變構(gòu)抑制CPT1，從而使脂肪酸氧化分解程度降低[32]。當(dāng)機(jī)體應(yīng)激或添加AMPK激活劑時，體內(nèi)AMPK的活性升高，抑制ACC的活性，導(dǎo)致丙二酸單酰輔酶A的活性降低，減輕對CPT1的變構(gòu)抑制，促進(jìn)線粒體脂肪酸的β-氧化。研究發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞用AICAR處理2 h后，AMPK的活性升高，ACC的活性下降，丙二酸單酰輔酶A的濃度也隨之下降，棕櫚酸氧化升高[33]。Tan等[34]發(fā)現(xiàn)飼喂高脂飼糧后小鼠體內(nèi)AMPK的活性降低，ACC的活性升高。Atkinson等[35]研究發(fā)現(xiàn)，ACC-β基因敲除小鼠的采食量升高，但是體內(nèi)的脂肪含量降低，這表明ACC-β基因敲除后加快脂肪酸的氧化速率，進(jìn)而導(dǎo)致體內(nèi)脂肪囤積減少。

3.2 AMPK對糖代謝的影響

3.2.1 促進(jìn)葡萄糖吸收

有研究發(fā)現(xiàn)，肌肉收縮以及AICAR刺激均能增加大鼠骨骼肌AMPK的活性，促進(jìn)大鼠肌肉細(xì)胞對葡萄糖的吸收，但是其機(jī)制與胰島素促進(jìn)葡萄糖吸收的機(jī)制不同。胰島素主要通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)促進(jìn)葡萄糖吸收，但是PI3K的抑制劑可抑制胰島素的作用，胰島素抵抗會引起葡萄糖的吸收發(fā)生紊亂[36]。Winder等[37]發(fā)現(xiàn)AICAR作用于大鼠心肌細(xì)胞可提高葡萄糖的吸收量，且此作用不受PI3K的抑制的影響，但是可被AMPK的抑制劑所抑制。研究發(fā)現(xiàn)，AICAR可促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)由胞內(nèi)向漿膜轉(zhuǎn)移，證實(shí)AMPK的作用與GLUT4有關(guān)。

3.2.2 抑制糖原合成

AMPK對糖原代謝調(diào)節(jié)的作用目前被廣泛研究，研究發(fā)現(xiàn)AMPK在Ser7位點(diǎn)磷酸化糖原合成酶(GS)從而抑制其活性[38]。幾年后，Young等[39]進(jìn)一步證明了AMPK在糖原代謝中的作用，表明通過AICAR在大鼠肌肉細(xì)胞中激活A(yù)MPK引起糖原磷酸化酶(GP)活性的增加。Vincent等[40]體外培養(yǎng)大鼠肝細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，向培養(yǎng)液中加入100 μmol/L AICAR可使葡萄糖的生成量降低50%，當(dāng)加入500 μmol/L AICAR時葡萄糖的生成被完全抑制，說明AMPK可抑制葡萄糖的合成。Wang等[41]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加AMPK抑制劑時可抑制糖原合成酶的活性，明顯降低肝糖原的含量。

4 小 結(jié)

AMPK是一種能被腺苷一磷酸激活的蛋白激酶，是蛋白激酶級聯(lián)系統(tǒng)中的中心元件，是細(xì)胞內(nèi)的能量感受器，可調(diào)節(jié)肝臟、下丘腦等多種外周組織的代謝狀態(tài)?；罨腁MPK可抑制脂肪和糖原合成，促進(jìn)脂肪酸氧化和葡萄糖的吸收，對胰島素抵抗和糖尿病有明顯的緩解作用?，F(xiàn)有的研究證明了AMPK介導(dǎo)了機(jī)體主要糖脂代謝組織的代謝調(diào)控過程，雖然在試驗動物或人醫(yī)方面的研究不能完全適用于家畜，但是有關(guān)AMPK的研究結(jié)果可能為研究動物生產(chǎn)中的問題提供新的思路。隨著AMPK的研究越來越深入，弄清楚AMPK在營養(yǎng)代謝疾病中的作用將十分重要。

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RegulatoryEffectsofAdenosineMonophosphate-ActivatedProteinKinaseonGlucoseandLipidMetabolisminAnimals

GAO Xiaona GUO Xiaoquan*

(CollegeofAnimalScienceandTechnology,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China)

The adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) is found in all eukaryotic cells. AMPK activity is a response to adenosine monophosphate (AMP)/adenosine triphosphate (ATP). When a stress causes an inhibition of ATP production or an increase of ATP consumption, cellular AMP/ATP increases, AMPK is activated. Once activated AMPK can phosphorylates its downstream target proteins. As a result, the lipid and carbohydrate metabolisms are changed towards the switches on promoting ATP-producing and inhibiting ATP-consumption pathways, such as inhibitions of fatty acid and glycogen synthesis, stimulations of fatty acid oxidation and glucose absorption, by which energy in cells are rapidly recovered. Thus AMPK is called regulator of cell energy, and plays an important role for animals to adapt to the environment. This review summarized the structure, distribution, activity regulation and the regulatory roles on the glucose and lipid metabolism of AMPK based on the previous studies at home and abroad.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2017,29(12)：4287-4294]

AMPK; animal; glucose metabolism; lipid metabolism

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.12.007

S852.2

A

1006-267X(2017)12-4287-08

2017-05-17

國家自然科學(xué)基金(31460679)；江西省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目(2017ACB20012)

高曉娜(1991—)，女，山東煙臺人，碩士研究生，從事動物營養(yǎng)代謝病與中毒病研究。E-mail: xngao1206@163.com

*通信作者：郭小權(quán)，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail: xqguo20720@aliyun.com

*Corresponding author, professor, E-mail: xqguo20720@aliyun.com

(責(zé)任編輯 王智航)