Vücudumuzun Enerji Metabolizmasının Ana Düzenleyicisi AMPK

5′ adenosin monofosfat ile aktive olan protein kinaz (AMPK) , hücrelerimizde bulunan ve enerji metabolizmasında anahtar rol oynayan bir enerji sensörü enzimidir. Aktive edildiğinde, AMPK’nin vücudumuz üzerinde artan sağlık ve yaşam süresi ile ilişkili faydalı etkileri bulunmaktadır. Bu enzim AMP seviyeleri arttığında ve ATP seviyeleri düştüğünde aktive olur.

AMPK, bir hücredeki enerji seviyelerini izleyerek dengelenmesine yardımcı olur. Yani AMPK enzimi hücrelerimize ne zaman enerji depolayacağını ve yağ gibi moleküllerin oluşumunu uyaracağını ve mevcut enerji depolarını ne zaman kullanacağını (yani yağ yakacağını) söyleyen bir anahtar gibidir.

AMPK’NİN Vücuda Faydaları Nelerdir?

AMPK, enerjiyi algılayan bir enzimdir ve hücrelerin yakıtı azalmaya başladığında etkinleştirilir. Metabolizmamızı ve vücut yağ kompozisyonumuzu belirlemede önemli bir rol oynar. Yaşlandıkça, AMPK seviyelerimiz düşer, bu da beslenme ve yaşam tarzı nedenleri dışında  yaşlandıkça kilo alma eğilimimizin nedenlerinden biri olabilir. Yağ metabolizmasını düzenler ve yağ asidi seviyelerini kontrol altında tutar.

Hemen hemen her diyetin amacı “yağ yakmak” ve “kilo vermektir”. AMPK’yi etkinleştirmek, vücudunuzun yağ hücrelerinizde, özellikle karın yağında depolanan enerjiyi kullanmasına neden olur. Aynı zamanda vücudunuzun trigliserit ve kolesterol oluşturmasını da engeller.

• AMPK, antioksidanların üretimini arttırır.

AMPK, doku hasarına neden olan oksidatif strese karşı bir savunma oluşturan çeşitli antioksidan proteinlerin üretimini arttırır. Oksidatif stresin yaşlanmanın önde gelen nedenlerinden biri olduğu düşünülmektedir. AMPK’yi etkinleştirmek, serbest radikallerden kaynaklanan doku hasarıyla savaşmaya yardımcı olabilir.

• İltihabı azaltır.

AMPK, belirli antioksidanların üretimini arttırmanın yanı sıra, NF-kB inflamatuvar yolunu da inhibe eder. Yüksek NF-kB seviyeleri, obezite, diyabet, kardiyovasküler hastalık ve daha fazlası gibi birçok kronik durumla ilişkilidir.

• Enerji üretimini artırır.

AMPK, doğal olarak mitokondriyal aktiviteyi ve üretimi artırır. 

• Kan dolaşımını artırır.

AMPK, vazodilatasyonu teşvik etmede önemli bir rolü vardır. Enzim bunu kan damarlarında nitrik oksit salınımını uyararak yapar. Artan kan dolaşımı, vücudumuzdaki tüm hücrelere oksijen ve besin pompalar ve aynı zamanda onların atık ürünleri uzaklaştırmalarını sağlar.

• Sağlıklı kiloyu teşvik edebilir.

AMPK, açlık hormonu ghrelin tarafından beynin hipotalamusunda aktive edildiğinde iştahı ve dolayısıyla kilo alımını artırır. Vücutta salınan AMPK ise yağ yakmaya yardımcı olur ve bu da kilo kaybına neden olabilir. Beyin AMPK’sinin aktivitesini inhibe etmek kilo kaybına neden olabilir.

• Kan şekeri seviyelerini düzenler.

Yüksek kan şekeri seviyeleri sağlığımız için zararlıdır. AMPK, yakıt için glikozun (ATP formunda) parçalanmasını ve kaslara glikoz alımını uyarır. Bu, kan şekeri seviyelerinin düzenlenmesine yardımcı olur.

AMPK hipotalamusta aktive edildiğinde, glikoz depolamasını (glikojen sentezi) inhibe ederek karaciğerde glikoz üretimini uyarır ve bu da hipoglisemi ile mücadeleye yardımcı olabilir.

• Diğer uzun ömür yollarını etkileyerek uzun ömürlülüğü destekler.

Metabolizmamızı hızlandırma, kan şekerini düşürme ve yağ metabolizmasına yardımcı olma yeteneğinin yanı sıra, birkaç çalışma, enzimin diğer uzun ömür yolları üzerindeki etkisiyle uzun ömürlülüğü ve kalori kısıtlamasına bağlı ömrü artırmada bir rolü olduğunu göstermiştir.

Hücresel sağlığı ve süreçleri kontrol eden önemli yaşlanma karşıtı aile olan sirtuinleri harekete geçirir. Sirtuin etkinliği yaşlandıkça azalır ve AMPK’yi etkinleştirmek, seviyelerin optimum düzeyde tutulmasına yardımcı olabilir.

Ampk Düzeyleri Düşükse Ne Olur?

Düşük AMPK seviyeleri ve düzensizliği, obezite, yüksek kan şekeri, nörodejenerasyon, kronik inflamasyon, artan göbek yağı ve daha az mitokondri ve daha kötü işleyen mitokondri nedeniyle azalan enerji seviyeleri dahil olmak üzere birçok kronik hastalık ve durumla ilişkilendirilmiştir.

Ampk İnhibitörleri Nelerdir?

AMPK bir anahtar gibidir ve hücrelerimizde ne kadar enerji olduğunu izler. Enerji ve besinlerin düşük olduğunu algıladığında devreye giren ve bol olduğunu algıladığında kapanan bir hayatta kalma mekanizmasıdır. Bilinen AMPK inhibitörlerinden bazıları şunlardır:

• Aşırı yağ alımı: Birkaç çalışma, yüksek yağlı bir diyet ile düşük AMPK seviyeleri arasında bir ilişki bulunmuştur. Obez olan denekler de düşük AMPK seviyeleri göstermiştir.
• Yüksek glikoz alımı: Sürekli yüksek glikoz seviyelerine maruz kalmak AMPK seviyelerini olumsuz etkileyebilir. Araştırmacılar ayrıca kısa süreli yüksek glikoz seviyelerinin kas, böbrek ve karaciğerde AMPK aktivasyonunu azalttığını saptanmıştır.
• Aşırı kalori: İhtiyacınız olandan fazlasını yemek, vücudunuza bol miktarda kalori olduğunu ve depoları oluşturma zamanının geldiğinin sinyalini verecektir. Aşırı kalori alımı AMPK’yi inhibe eder.
• Aşırı protein: Yüksek seviyelerde amino asit, kas inşa etmek ve onarmaktan sorumlu yol olan mTOR’u aktive eder. AMPK ve mTOR karmaşık bir şekilde bağlantılıdır ve mTOR etkinleştirildiğinde AMPK engellenmiş gibi görünür. 
• İnsülin direnci: Vücut insüline dirençli hale geldiğinde, kanda bu hormonun yüksek seviyeleri bulunabilir. Yüksek insülin seviyeleri AMPK’ yi inhibe eder.

AMPK Seviyesini Etkileyen Nedir?

AMPK, yaşlandıkça doğal olarak azalma eğilimindedir. Ancak bu yolu doğal olarak etkinleştirmek için yapabileceğimiz, daha fazla enerji, kilo kaybı, daha düşük iltihaplanma seviyeleri ve genel olarak daha genç hissetme ile sonuçlanacak bazı şeyler var. Bunlar şunları içerir:

• Kalori kısıtlaması

Daha az kalori almak, yağ hücrelerinin, iskelet kasları gibi çeşitli dokularda AMPK’yi aktive eden hormon adiponektin salgılamasını sağlar. Kalori kısıtlamasını yavaşlatılmış yaşlanma süreci ve daha düşük hastalık riski ile ilişkilendiren de budur.

• Egzersiz yapmak

Egzersiz gibi yoğun aktivite, AMPK’yi uyaran enerjiyi (ATP şeklinde) kullanır. Egzersiz, kas kasılmasına neden olur ve bu da AMPK üretimini de uyarır.

• Yüksek lifli diyet

Bir araştırmaya göre, suda çözünür, diyet lifi diyeti AMPK aktivitesini indükleyebilir. Bu, kilo kaybına ve gelişmiş lipit profillerine yardımcı olur. Suda çözünür lif çoğu meyve ve sebzede bulunur. 

• Yağ asidi

Alfa-lipoik asit (ALA), kaslar gibi çeşitli dokularda AMPK’yi aktive edebilir. Çalışmalar, ALA’nın iştah azalmasına yardımcı olabilecek hipotalamik AMPK’yi azaltabileceğini göstermiştir.

• Sıcak ve soğuk stresi

Vücudunuzu duş, soğuk yüzme veya kriyoterapi yoluyla soğuk suya maruz bırakmanın, kahverengi ve beyaz yağ dokusunda AMPK’yi aktive ettiği gösterilmiştir. Kahverengi yağ, organlarımızı koruyan yağdır ve beyaz yağ, fazla yemek ve egzersiz eksikliğinden kaynaklanır. Düzenli soğuk suya daldırmanın kahverengi yağı arttırdığı ve beyaz yağ depolarını azalttığı gösterilmiştir.

• Polifenoller

Meyve ve sebzelere rengini veren polifenollerin AMPK’yi aktive ettiği gösterilmiştir. En etkili olanı berberin, resveratrol ve kersetin’in AMPK’yi aktive ettiği gösterilmiştir.

Diyetinizdeki meyve ve sebze miktarını artırmak, polifenol düzeylerini artırmaya yardımcı olabilir. AMPK, sağlığımız ve uzun ömürlülüğümüz için kritik bir enzimdir. Ve seviyeler yaşla birlikte doğal olarak düşse de, sağlık yararlarından yararlanmak için bu uzun ömür yolunu etkinleştirmenin yolları vardır. Sağlıklı bir beslenme planı, düzenli egzersiz yapmak, kalori kısıtlaması uygulamalar  AMPK’yi aktive etmeye yardımcı olacak ve bu da artan enerji, azalan ağırlık ve daha iyi sağlığa kavuşmamıza destek olacaktır. Bu değişikliği başlatabilmek için asla geç kalmış değiliz. 

Kaynaklar

1. Bozack AK, Boileau P, Wei L, Hubbard AE, Sillé FCM, Ferreccio C, Acevedo J, Hou L, Ilievski V, Steinmaus CM, Smith MT, Navas-Acien A, Gamble MV, Cardenas A. Exposure to arsenic at different life-stages and DNA methylation meta-analysis in buccal cells and leukocytes. Environ Health. 2021 Jul 9;20(1):79. doi: 10.1186/s12940-021-00754-7. PMID: 34243768; PMCID: PMC8272372.
2. Burkewitz K, Zhang Y, Mair WB. AMPK at the nexus of energetics and aging. Cell Metab. 2014 Jul 1;20(1):10-25. doi: 10.1016/j.cmet.2014.03.002. Epub 2014 Apr 10. PMID: 24726383; PMCID: PMC4287273.
3. Fisher PR, Allan CY, Sanislav O, Atkinson A, Ngoei KRW, Kemp BE, Storey E, Loesch DZ, Annesley SJ. Relationships between Mitochondrial Function, AMPK, and TORC1 Signaling in Lymphoblasts with Premutation Alleles of the FMR1 Gene. Int J Mol Sci. 2021 Sep 27;22(19):10393. doi: 10.3390/ijms221910393. PMID: 34638732; PMCID: PMC8508849.
4. Fouqueray P, Bolze S, Dubourg J, Hallakou-Bozec S, Theurey P, Grouin JM, Chevalier C, Gluais-Dagorn P, Moller DE, Cusi K. Pharmacodynamic effects of direct AMP kinase activation in humans with insulin resistance and non-alcoholic fatty liver disease: A phase 1b study. Cell Rep Med. 2021 Dec 21;2(12):100474. doi: 10.1016/j.xcrm.2021.100474. PMID: 35028615; PMCID: PMC8714938.
5. Gao L, Wang LY, Liu ZQ, Jiang D, Wu SY, Guo YQ, Tao HM, Sun M, You LN, Qin S, Cheng XC, Xie JS, Chang GL, Zhang DY. TNAP inhibition attenuates cardiac fibrosis induced by myocardial infarction through deactivating TGF-β1/Smads and activating P53 signaling pathways. Cell Death Dis. 2020 Jan 22;11(1):44. doi: 10.1038/s41419-020-2243-4. PMID: 31969558; PMCID: PMC6976710.
6. García-Prieto CF, Gil-Ortega M, Aránguez I, Ortiz-Besoain M, Somoza B, Fernández-Alfonso MS. Vascular AMPK as an attractive target in the treatment of vascular complications of obesity. Vascul Pharmacol. 2015 Apr-Jun;67-69:10-20. doi: 10.1016/j.vph.2015.02.017. Epub 2015 Apr 10. PMID: 25869500.
7. Herzig S, Shaw RJ. AMPK: guardian of metabolism and mitochondrial homeostasis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2018 Feb;19(2):121-135. doi: 10.1038/nrm.2017.95. Epub 2017 Oct 4. PMID: 28974774; PMCID: PMC5780224.
8. Hu GX, Chen GR, Xu H, Ge RS, Lin J. Activation of the AMP activated protein kinase by short-chain fatty acids is the main mechanism underlying the beneficial effect of a high fiber diet on the metabolic syndrome. Med Hypotheses. 2010 Jan;74(1):123-6. doi: 10.1016/j.mehy.2009.07.022. Epub 2009 Aug 7. PMID: 19665312.
9. Huynh MK, Kinyua AW, Yang DJ, Kim KW. Hypothalamic AMPK as a Regulator of Energy Homeostasis. Neural Plast. 2016;2016:2754078. doi: 10.1155/2016/2754078. Epub 2016 Jul 28. PMID: 27547453; PMCID: PMC4980534.
10. Jeon SM. Regulation and function of AMPK in physiology and diseases. Exp Mol Med. 2016 Jul 15;48(7):e245. doi: 10.1038/emm.2016.81. PMID: 27416781; PMCID: PMC4973318.
11. Kim J, Yang G, Kim Y, Kim J, Ha J. AMPK activators: mechanisms of action and physiological activities. Exp Mol Med. 2016 Apr 1;48(4):e224. doi: 10.1038/emm.2016.16. PMID: 27034026; PMCID: PMC4855276.
12. Lee Y, Kim AH, Kim E, Lee S, Yu KS, Jang IJ, Chung JY, Cho JY. Changes in the gut microbiome influence the hypoglycemic effect of metformin through the altered metabolism of branched-chain and nonessential amino acids. Diabetes Res Clin Pract. 2021 Aug;178:108985. doi: 10.1016/j.diabres.2021.108985. Epub 2021 Jul 27. PMID: 34329692.
13. Morgan D. Fullerton, Gregory R. Steinberg; SIRT1 Takes a Backseat to AMPK in the Regulation of Insulin Sensitivity by Resveratrol. Diabetes 1 March 2010; 59 (3): 551–553. https://doi.org/10.2337/db09-1732
14. O’Neill HM. AMPK and Exercise: Glucose Uptake and Insulin Sensitivity. Diabetes Metab J. 2013 Feb;37(1):1-21. doi: 10.4093/dmj.2013.37.1.1. Epub 2013 Feb 15. Erratum in: Diabetes Metab J. 2013 Apr;37(2):155. PMID: 23441028; PMCID: PMC3579147.
15. Pei C, Zhang Y, Wang P, Zhang B, Fang L, Liu B, Meng S. Berberine alleviates oxidized low-density lipoprotein-induced macrophage activation by downregulating galectin-3 via the NF-κB and AMPK signaling pathways. Phytother Res. 2019 Feb;33(2):294-308. doi: 10.1002/ptr.6217. Epub 2018 Nov 6. PMID: 30402951; PMCID: PMC6587449.
16. Rothschild JA, Islam H, Bishop DJ, Kilding AE, Stewart T, Plews DJ. Factors Influencing AMPK Activation During Cycling Exercise: A Pooled Analysis and Meta-Regression. Sports Med. 2022 Jun;52(6):1273-1294. doi: 10.1007/s40279-021-01610-x. Epub 2021 Dec 8. PMID: 34878641.
17. Stancu AL. AMPK activation can delay aging. Discoveries (Craiova). 2015 Dec 31;3(4):e53. doi: 10.15190/d.2015.45. PMID: 32309575; PMCID: PMC6941559.
18. Viollet B, Horman S, Leclerc J, Lantier L, Foretz M, Billaud M, Giri S, Andreelli F. AMPK inhibition in health and disease. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2010 Aug;45(4):276-95. doi: 10.3109/10409238.2010.488215. PMID: 20522000; PMCID: PMC3132561.
19. Zhao M, Li XW, Chen Z, Hao F, Tao SX, Yu HY, Cheng R, Liu H. Neuro-Protective Role of Metformin in Patients with Acute Stroke and Type 2 Diabetes Mellitus via AMPK/Mammalian Target of Rapamycin (mTOR) Signaling Pathway and Oxidative Stress. Med Sci Monit. 2019 Mar 25;25:2186-2194. doi: 10.12659/MSM.911250. PMID: 30905926; PMCID: PMC6442495.