Новият модел позволява на учените да активират здравословен ензим AMPK по всяко време и във всяка тъкан

Метаболитният протеин AMPK е описан като един вид вълшебен куршум за здравето. Проучвания върху животински модели показват, че съединенията, които активират протеина, имат здравословни ефекти за обръщане на диабета, подобряване на сърдечно-съдовото здраве, лечение на митохондриални заболявания - дори удължават живота. Въпреки това, колко от ефектите на тези съединения могат да бъдат напълно приписани на AMPK спрямо други потенциални цели, не е известно.

здравето

Сега изследователите на Salk са разработили нова система, която им позволява да изучават по-подробно от всякога как точно, къде и кога AMPK изпълнява своите молекулярни и терапевтични функции. В статията, публикувана на 2 януари 2019 г. в списание Cell Reports, екипът на Salk използва новия модел за активиране на AMPK в черния дроб на възрастни мишки с мастно чернодробно заболяване.

„Този ​​модел ще ни позволи да отговорим на въпроси, на които учените не са могли да отговорят преди“, казва професорът от Salk и директорът на Salk Cancer Center Рубен Шоу, който ръководи новата работа. „Това наистина ни дава нов начин да определим ползите за здравето на този специфичен ензим при голямо разнообразие от заболявания.“

АМР-активираната протеинкиназа или AMPK е известна като главен регулатор на метаболизма. Клетките активират AMPK, когато им е малко енергията, а AMPK се активира в тъканите в цялото тяло след упражнение или по време на ограничаване на калориите. В отговор AMPK променя активността на много други гени и протеини, като помага на клетките да останат живи и да функционират, дори когато те са с ниско гориво. В различни тъкани в тялото и в различни времеви моменти на развитие, AMPK вероятно има различни ефекти. Досега единственият начин да се проучи специфичното въздействие на генетично нарастващата активност на AMPK беше да се промени активността му в организма през целия му живот, започвайки от ембриогенезата.

„Когато AMPK е свръхактивиран от самото начало на ембриогенезата, не знаем какви ефекти оказва върху нормалното развитие“, казва Даниел Гарсия, старши научен сътрудник в Salk и първи автор на новия доклад.

Така Гарсия, Шоу и техните колеги позволиха на мишката да има специална версия на AMPK, която позволява на изследователите да активират гена, като хранят възрастната мишка с антибиотик.

„Моделът, който разработихме, е много по-подобен на този, който бихте наблюдавали в клиника, ако насочите AMPK с наркотици“, казва Гарсия.

Освен това, чрез двойно инженериране на индуцируемия AMPK ген в мишките, изследователите могат също така да контролират къде в тялото се случва това активиране на AMPK - навсякъде или само в избрана тъкан или тъкани.

За да тестват полезността на новия модел, изследователите разработиха мишки, които биха могли да активират AMPK в черния дроб. След това те хранеха подгрупа от тези мишки с високо съдържание на мазнини, което води до затлъстяване, предизвикано от диетата, и излишно натрупване на мазнини в черния дроб. Това състояние е еквивалентно на неалкохолна мастна чернодробна болест (NAFLD) при хората, водещата форма на хронично чернодробно заболяване при възрастни американци.

И при мишки с и без NAFLD нивата на мазнини в черния дроб спадат, когато се активира AMPK - производството на нови мазнини се забавя и съществуващите мазнини се метаболизират. Освен това, когато AMPK се активира при мишки, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, мишките са били защитени срещу наддаване на тегло и затлъстяване и са имали по-малко признаци на възпаление на черния дроб.

"Този документ потвърждава, че AMPK е добра цел за лечение на NAFLD," казва Гарсия. "Това е допълнително потвърждение, че активаторите AMPK трябва да бъдат тествани клинично."

В допълнение към ефектите върху чернодробните мазнини, активирането на AMPK - въпреки че беше ограничено до черния дроб - също понижава нивата на мазнини другаде в тялото, което предполага, че хормоните, освободени от черния дроб в останалата част от тялото, са засегнати.

„Тези резултати показват, че AMPK може потенциално да бъде мощно лечение на множество заболявания при хората“, казва Шоу, който е председател на Уилям Р. Броуди.

Следващите изследователи планират да изследват активирането на AMPK в множество други тъкани, включително мускули, където учените предполагат, че AMPK може да има драматичен ефект.

„Отвъд NAFLD има по-широки въпроси, които да зададете дали генетичното активиране на AMPK при упражнения за имитация на мускули и дали активирането на AMPK по-късно в живота на организма може да насърчи продължителността на живота“, казва Шоу.