ampk y transporte de glucosa

FISIOLOGÍA DE SISTEMAS 2009

DRA. MARÍA EUGENIA BRUZZONE

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Rol de AMPK en la translocación durante el ejercicio y la

expresión génica posterior a éste de transportadores Glut-4 Rodrigo Fernández Verdejo

Licenciado en Ciencias de la Actividad Física, Universidad de Santiago de Chile

Estudiante de Magíster en Ciencias Biológicas mención Fisiología, Universidad de Chile

DURANTE EL EJERCICIO FÍSICO se producen un conjunto de alteraciones a nivel bioquímico y molecular que son directamente dependientes de las características del estímulo (12). Estas alteraciones se traducen en la activación varias vías de señalización que desencadenan adaptaciones a corto y largo plazo, las cuales permiten al organismo soportar el estrés producto del estímulo. Cambios en el estado metabólico muscular pueden llevar a la activación de estas señales (12). La proteína kinasa activada por AMP (AMPK) responde al estatus metabólico muscular, por lo que ha sido considerada como un switch maestro del metabolismo (36), ya que es capaz de activar procesos metabólicos productores de energía e inhibir aquellos que la consumen (17).

La glucosa es uno de los principales sustratos durante el ejercicio, y a pesar de que existen reservas dentro del músculo, también es necesaria una adecuada captación de ella desde del torrente sanguíneo. La evidencia actual señala a AMPK como parte de una de las vías de señalización que regulan la captación de glucosa a corto y largo plazo.

En la siguiente revisión se presentará un resumen del rol que desempeña AMPK en el proceso de captación de glucosa y, brevemente, de la importancia de estos hallazgos en el tratamiento y prevención de la Diabetes Mellitus tipo 2.

ESTRUCTURA Y ACTIVACIÓN DE AMPK

Proteína kinasa heterotrimérica

AMPK es una proteína compuesta por tres

subunidades: α, β y γ. La α es la subunidad catalítica con actividad de kinasa, capaz de transferir un fosfato del ATP hacia la proteína blanco para modificar la función de ésta (35). Las subunidades β y γ en cambio, cumplen funciones regulatorias (17). Varios genes codifican para cada una de las subunidades, por lo que pueden encontrarse diversas isoformas de ellas (α1, α2, β1, β2, γ1, γ2, γ3), dando paso a una variedad de

combinaciones entre éstas que pueden formar AMPK (10). AMPK puede ejercer su acción sobre varios blancos, fosforilándolos en sus residuos Serina o Treonina para alterar su funcionamiento (17).

El músculo esquelético es el único tejido en el que se expresan todas las isoformas de las subunidades de AMPK (10). Activación alostérica y covalente

Durante el estrés celular la velocidad de hidrólisis del ATP aumenta bastante, por lo que su concentración podría disminuir. No obstante, hay varias vías metabólicas que intentan mantener constante el ATP, en una de ellas participa la enzima Adenilato Kinasa la cual a partir de dos ADP resintetiza ATP, pero además forma AMP (35). El AMP funciona como un activador alostérico de AMPK, sin embargo, su efecto puede ser antagonizado por altas concentraciones de ATP (10). La actividad de AMPK aumenta hasta cinco veces por el efecto alostérico del AMP (2).

Hace ya más de una década, Corton et al. (2) probaron la respuesta de AMPK frente al estrés celular. En esa investigación se sometió a un conjunto de hepatocitos de ratas a un shock por calor, y se observaron aumentos en la concentración de AMP y en la actividad de AMPK, esto junto con la depleción del ATP.

Además de la activación alostérica, AMPK también puede ser activado de forma covalente. La fosforilación de AMPK en su residuo Treonina 172 aumenta hasta veinte veces su actividad (2). LKB1 ha sido identificada como la principal proteína kinasa que activa a AMPK (40), pero se ha visto que las CaMKKs también tienen esa capacidad (15).

El incremento en la concentración de AMP en la célula no sólo activa alostéricamente a AMPK, sino que además lo hace un mejor sustrato para ser fosforilado y un peor sustrato para su desfosforilación por proteínas fosfatasas. De ese

AMPK Y TRANSPORTE DE GLUCOSA

2 Fisiología de Sistemas • JULIO 2009

modo, AMP tiene tres vías por las cuales estimula la activación de AMPK, pudiendo ser todas ellas antagonizadas por ATP. Todo esto hace que la actividad de AMPK sea muy sensible a los cambios de la razón AMP/ATP (11, 18). Esta razón funcionaría un indicador del estatus energético celular, y actualmente se considera el parámetro al que mejor responde AMPK (10).

Activación durante el ejercicio

El ejercicio físico es una forma de estrés para las células musculares esqueléticas, y como tal, se esperaría que produjera un aumento en la razón AMP/ATP y por lo tanto la activación de AMPK.

Winder y Hardie (37) fueron los primeros en demostrar la activación de AMPK en el músculo esquelético durante el ejercicio. En su estudio, un grupo de ratas corrieron sobre un treadmill a una velocidad de 21 m/min con 15% de inclinación durante 30 min. Sus resultados mostraron una activación de AMPK equivalente a 2.4 veces su actividad en reposo. Poco tiempo después, se demostró que la activación de AMPK dependía específicamente de la contracción muscular, ya que la estimulación eléctrica (1 Hz durante 30 min) del nervio ciático de ratas produjo incrementos en la concentración de AMP y activación de AMPK en el grupo muscular Gastrocnemios-Plantar (16).

Posteriormente se demostró que AMPK también se activa en los humanos durante el ejercicio (39). En ese estudio, siete sujetos llevaron a cabo dos protocolos de ejercicio (2-3 semanas de separación), uno de alta (55 min al 75% del VO2máx + 5 min al 90% del VO2máx) y el otro de baja (90 min al 55% del VO2máx) intensidad. Los resultados mostraron que sólo se activó la isoforma α2-AMPK, y solamente durante el ejercicio de alta intensidad. El efecto de la intensidad de ejercicio se atribuyó a que a mayores intensidades habría mayor incremento en la razón AMP/ATP, lo cual ha sido demostrado que ocurre (4). Otros estudios también encontraron un patrón de isoforma-intensidad dependencia en la activación de AMPK en humanos (4, 8). En la figura 1, extraída del estudio realizado por Chen et al. (4), se muestra el efecto de la intensidad del ejercicio en la activación de AMPK en humanos.

Si bien la razón AMP/ATP se ha demostrado que es un factor determinante de la activación de AMPK, no es el único. En un estudio en el que se manipuló el contenido de glucógeno muscular (alto v/s bajo) de sujetos entrenados, se encontró que la activación de α2-AMPK en respuesta a 1 hr

Fig. 1. La activación de AMPK depende de la intensidad del ejercicio. Ocho sujetos pedalearon 20 min a cada nivel de intensidad de forma secuencial. R, reposo; L, M y H, representan baja (≈40%), media (≈59%), y alta (≈79%) intensidad respectivamente (porcentajes en relación al VO2peak). *Diferente de R (p<0.05), ‡diferente de L (p<0.05). Extraída de Chen et al. (4).

de ejercicio al 70% del VO2máx fue superior cuando el nivel previo de glucógeno estuvo disminuido, esto a pesar de que la razón AMP/ATP no fue diferente entre ambas condiciones (38). En otro estudio, se manipuló el contendido de glucógeno muscular (alto v/s bajo) de un grupo de ratas para luego estimular eléctricamente sus nervios ciáticos generando contracciones musculares isométricas (5). Los autores encontraron que, tanto en músculos de contracción de rápida como lenta, la activación de AMPK era mayor cuando los niveles previos de glucógeno eran bajos. Estos resultados indican que el nivel de glucógeno muscular también es un factor influyente en la activación de AMPK.

Si bien la tendencia en los estudios antes mencionados indican un activación isoforma-intensidad dependiente, Chen et al. (3) encontraron que tanto α2-AMPK como α1-AMPK se activan en respuesta a un ejercicio de máxima intensidad de 30 seg de duración.

A partir de todos estos datos se demuestra que AMPK se activa durante el ejercicio, siendo la intensidad y el contenido de glucógeno factores claves que determinan esta respuesta.

AMPK Y ADAPTACIONES AL EJERCICIO

El ejercicio físico se asocia con adaptaciones a

corto y largo plazo. Las primeras tienen que ver con el desarrollo de condiciones óptimas en el organismo que permitan soportar el ejercicio en curso. Las segundas en cambio, son las responsables de mejorar la capacidad del organismo para responder nuevamente al estímulo físico. A nivel metabólico, la captación de sustratos energéticos como la glucosa puede ser mejorada a corto y largo plazo. AMPK ha sido postulada como una de las señales involucradas en



ambas adaptaciones. A continuación se presenta la evidencia al respecto.

Translocación de Glut-4

La insulina y la contracción aumentan la

captación muscular de glucosa, sin embargo se ha visto que las vías de señalización que utilizan son diferentes. Por ejemplo, en un estudio en el que se aislaron músculos de ratas, se observó que la inhibición de una de las kinasas implicadas en la señalización de la insulina (PI3K) inhibía la captación de glucosa mediada por ésta, pero no afectaba la captación de glucosa producto de la estimulación eléctrica (41). Incluso hay evidencia (31) que señala que estos estímulos, insulina y contracción, reclutan transportadores Glut-4 provenientes de compartimentos intracelulares diferentes. Evidencias como éstas han llevado a la búsqueda de la vía de señalización específica que media la captación de glucosa durante la contracción muscular, la cual tendría gran importancia para el tratamiento de pacientes con resistencia a la insulina.

Si durante la contracción muscular la actividad de AMPK aumenta en paralelo con la captación de glucosa, esto podría indicar una relación entre ambas variables. El primer estudio que sugirió que AMPK incrementaría la captación de glucosa fue realizado por Merril et al. (28). El objetivo de dicho estudio era analizar la relación entre AMPK y el metabolismo de los ácidos grasos. Para ello perfundieron músculos de ratas con 5-Aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleoside (AICAR), el cual se ha demostrado que es fosforilado dentro de la célula para formar ZMP, el cual imita todos los efectos de AMP en la activación de AMPK. Para sorpresa de los autores, se encontró que en los músculos perfundidos con AICAR la actividad de AMPK aumentaba junto con la captación de glucosa. Esto los llevó a sugerir que la activación de AMPK con el ejercicio era responsable del incremento en la captación de glucosa que se produce durante éste.

Siguiendo en esa línea, un par de años más tarde Kurth-Kraczek el al. (22) estudiaron el efecto de AMPK sobre el transportador de glucosa dependiente de insulina, Glut-4. Perfundieron las patas traseras de un grupo de ratas con AICAR, encontrando aumentos en la actividad de AMPK, en la captación muscular de glucosa y en el contenido de Glut-4 en el sarcolema. Con ello aportaron evidencia de que el aumento en la captación de glucosa mediado por AMPK era debido a la translocación de Glut-4 hacia la membrana celular (Fig. 2).

Más tarde, Derave et al. (5) utilizaron la manipulación del contenido inicial de glucógeno muscular (alto v/s bajo) de ratas para estudiar la relación entre AMPK y la captación de glucosa durante la contracción muscular. En los músculos de contracción rápida, se encontró que cuando el glucógeno estaba disminuido la activación de AMPK y la captación de glucosa eran mayores, mientras que cuando el glucógeno estaba elevado ambas variables eran menores. Una alta correlación entre la actividad de AMPK y la captación de glucosa en este tipo de músculo fue identificada (r=0.80, p<0.01).

Evidencia del rol de AMPK en la captación de glucosa durante el ejercicio también se ha obtenido por métodos de manipulación genética. En uno de los estudios se utilizaron ratones mutantes con inhibición de AMPK, y se encontró que la captación de glucosa durante la contracción muscular, inducida por estimulación eléctrica del músculo o por estimulación del nervio eferente, fue menor en los mutantes comparados con ratones normales (29). En otra investigación se utilizaron ratones con knockout (KO) para LKB1, y se encontró que AMPK no se activaba y la captación de glucosa no aumentaba como respuesta a la contracción muscular in situ o in vitro (32). Recientemente, Lefort et al. (23) utilizaron ratones mutantes con inhibición de α2-AMPK, y encontraron que frente a la estimulación eléctrica muscular la captación de glucosa disminuyó en ≈50% en comparación con ratones normales.

A pesar de la evidencia a favor de que AMPK regula la captación de glucosa durante el ejercicio, los resultados de esas mismas investigaciones indican que no es el único. En el estudio con ratones mutantes con inhibición de AMPK antes mencionado (29), la captación de glucosa fue inferior a lo normal, pero no se inhibió totalmente en los ratones mutantes. En la investigación con KO para LKB1 también comentada anteriormente (32), se estudiaron además ratones con una expresión disminuida de LKB1 (≈10% de lo normal), y se pudo ver que AMPK tuvo una menor activación pero la captación de glucosa fue normal. Como ya se mencionó, Lefort et al. (23) vieron suprimida la activación de AMPK, pero la captación de glucosa no se inhibió totalmente. Por otro lado, en la investigación de Derave et al. (5) donde se manipuló el contenido inicial de glucógeno, también se utilizaron músculos de contracción lenta, y se vio que cuando el contenido de glucógeno estaba elevado AMPK no se activaba en respuesta a la contracción, pero la captación de glucosa era normal. En suma, estos



Fig. 2. La activación de AMPK aumenta la translocación de transportadores Glut-4 al sarcolema. Músculos de ratas fueron perfundidos durante 40 min con vehículo o 2 mmol/l de AICAR. *Diferente de los músculos perfundidos con vehículo (p<0.001). Extraída y modificada de Kurth-Kraczek el al. (22).

resultados sugieren que la captación de glucosa durante la contracción muscular no es totalmente dependiente de la activación de AMPK y que otras vías podrían también estar implicadas (29, 35).

En resumen, la evidencia actual indica que AMPK es capaz de aumentar la captación de glucosa de forma independiente de la insulina, jugando un rol importante en este proceso durante la contracción muscular. Sin embargo, existirían otras vías que también ayudarían a la captación de glucosa durante la contracción.

El mecanismo utilizado por AMPK para aumentar la translocación de Glut-4 al sarcolema y la captación de glucosa es un tema aún sin solución, aunque algunas teorías se han postulado. La activación de la sintasa de óxido nítrico (NOS) ha sido sugerida en la literatura como una alternativa. En experimentos realizados con músculos de fibras rápidas y lentas, se ha visto que AICAR aumenta la actividad de AMPK y la captación de glucosa, pero que este último efecto puede ser suprimido con la adición de un inhibidor de la NOS (7). En el mismo estudio, análisis in vitro demuestran que AMPK tiene la capacidad de fosforilar y activar a la NOS. Se sugiere que la activación AMPK-dependiente de la NOS aumentaría la producción de óxido nítrico (NO) y posteriormente de cGMP, el cual luego estimularía la captación de glucosa por una vía aún no identificada (7). En esa misma línea, un estudio realizado con músculos de ratas in vitro reveló que el incremento en la captación de glucosa durante la contracción muscular es menor cuando se inhibe la NOS (33). Sin embargo, la inhibición de la NOS no disminuyó la captación

de glucosa en los músculos tratados con AICAR, contrario a lo visto en el estudio antes mencionado. Diferencias en las metodologías utilizadas se señalan como posibles explicaciones. En vista de sus resultados, Stephens et al. (33) sugieren que NOS podría ser responsable de la captación de glucosa independiente de AMPK durante la contracción muscular.

Otro posible mecanismo proviene de estudios realizados sobre AS160 (Akt substrate of 160 kDa). Se ha visto que AS160 funciona como un inhibidor de la translocación de Glut-4 al sarcolema, pero que una vez fosforilado su acción inhibitoria se detiene. La cascada de señales desencadenada por la insulina lleva a la activación de la proteína kinasa B (Akt), la cual se ha demostrado que es capaz de fosforilar y por lo tanto inactivar a AS160 (19). En el estudio realizado por Kramer et al. (19) se demostró que AS160 también es fosforilado en respuesta al ejercicio y a las contracciones in vitro e in situ. Sin embargo, cuando utilizaron ratones con inhibición genética de α2-AMPK la fosforilación de AS160 fue mínima en respuesta a la contracción. Estos resultados indican que la activación de AMPK llevaría a la fosforilación de AS160 tal y como lo hace Akt, de modo que se sugiere a AS160 como un punto de convergencia entre las señales mediadas por insulina y contracción muscular (19). El mismo grupo de investigación realizó otro estudio en ratones, y demostraron por primera vez en músculo esquelético que la inhibición genética de los sitios de fosforilación en AS160 disminuye la captación de glucosa dependiente tanto de insulina como de contracción, a pesar que en éste último caso la activación de AMPK era normal (20). Estos estudios aportan valiosa evidencia a favor de que la fosforilación de AS160 sería una de las vías que utiliza AMPK para aumentar la translocación de Glut-4 al sarcolema e incrementar la captación de glucosa durante el ejercicio.

No obstante, recientemente se ha demostrado que la metodología para medir la fosforilación de AS160 utilizada en los estudios antes mencionados no es específica, y se ha aportado evidencia que demuestra que al utilizarla también se identifica la proteína TBC1D1 junto con AS160 (34). Al analizar la expresión de TBC1D1 se vio que su contenido es mucho mayor que el de AS160 en la mayoría de los músculos utilizados (34). En el mismo estudio, experimentos in vitro demostraron que TBC1D1 era fosforilada tanto por Akt como por AMPK, indicando que esta proteína sería el punto de convergencia en las vías de la insulina y la contracción muscular.



Como se puede ver, aún no está claramente definida la vía utilizada por AMPK para aumentar la captación de glucosa, mayores investigaciones se necesitan para aclarar este punto.

Síntesis de Glut-4

En una investigación realizada con humanos,

se vio que inmediatamente luego de una sesión de ciclismo de 60 min al ≈70% del VO2máx la expresión génica de Glut-4 se incrementa (21). Esto sugiere que durante el ejercicio se activarían vías de señalización que llevarían a esta respuesta. Estudios en los que se ha utilizado AICAR aportan evidencia de que AMPK tendría un rol en estos efectos. En uno de ellos (13), se vio que el contenido muscular de Glut-4 de un grupo de ratas aumentó significativamente luego de cinco días consecutivos de inyecciones de AICAR (Fig. 3). En otro estudio en el que también se administró AICAR a ratas durante cinco días, se vio un aumento en el contenido total de Glut-4 y en el mRNA de esta proteína en la porción blanca de los Gastrocnemios, pero no en la roja (1). Más aún, se ha visto que luego de tan solo una inyección de AICAR el contenido de mRNA de Glut-4 aumenta en el Cuádriceps de ratas, tanto en su porción blanca como roja, y que luego de dos semanas de inyecciones intermitentes el contenido de Glut-4 se incrementó (42). Sin embargo, ninguno de estos dos efectos se produjeron en el músculo Sóleo (42).

De ese modo, a partir de estos estudios se ha establecido una relación directa entre la activación de AMPK y la síntesis de Glut-4, sobre todo en músculos con predominio de fibras rápidas en los cuales el contenido basal del transportador es bajo.

Fig. 3. La activación periódica de AMPK lleva a la síntesis de nuevos transportadores Glut-4 en el músculo esquelético. Se inyectó una solución salina (control) o AICAR (1 mg/g de peso corporal) a un grupo de ratas durante cinco días consecutivos. Hubo diferencias significativas (p<0.001) entre los grupos. Extraída y modificada de Holmes et al. (13).

Los mecanismo utilizados por AMPK para aumentar la síntesis de Glut-4 son un tema aún sin solución, pero la activación de factores de transcripción parece ser una de las vías. El gen que codifica para Glut-4 tiene sitios de unión para MEF2 (myocyte enhancer factor) y GEF (Glut-4 enhancer factor), dos factores de transcripción necesarios para la síntesis del transportador (26). En un estudio realizado con humanos, se vio que luego de 60 min de pedaleo al ≈75% del VO2máx la actividad de unión al DNA tanto de MEF2 como de GEF estaba incrementada (24). Como durante el ejercicio AMPK es activada, se ha estudiado el rol de esta proteína en estos efectos y, al menos para MEF2, se ha encontrado alguna relación.

En el músculo en reposo MEF2 se encuentra asociado a la isoforma 5 de la Histona Deacetilasa (HDAC5), la cual funciona como un represor de la transcripción. La fosforilación de la HDAC5 liberaría a MEF2 de su inhibición, la cual luego interactuaría con otras proteínas para iniciar la transcripción (26). En humanos, luego de 60 min de ciclismo al ≈74% del VO2máx la asociación entre MEF2 y HDAC5 se reduce un 26%, esto en conjunto con una disminución del contenido nuclear de HDAC5 (25). Un estudio reciente realizado in vitro demostró que AMPK puede fosforilar a la HDAC5 (27). En ese mismo estudio se vio además que la exposición a AICAR se relacionaba con fosforilación de la HDAC5, disminución en el contenido nuclear de HDAC5, aumento en el mRNA de Glut-4, entre otros efectos que claramente indican que AMPK puede estimular la transcripción por medio de esta vía. En una investigación ya mencionada (42), se vio que la actividad de unión al DNA de MEF2 aumenta, en conjunto con la actividad de AMPK, posterior a una inyección de AICAR a un grupo de ratones.

En resumen, la evidencia actual sugiere que la activación de AMPK durante el ejercicio lleva a la activación de MEF2 y con ello a la síntesis de nuevos transportadores de glucosa. Por lo tanto, el incremento en el contenido de Glut-4, una adaptación típica al entrenamiento de endurance, estaría al menos en parte mediado por la activación aguda de AMPK en cada una de las sesiones de ejercicio.

No obstante, al igual como ocurría con el efecto agudo de AMPK sobre la translocación de Glut-4 al sarcolema, también existe evidencia que sugiere la participación de vías paralelas en la síntesis de Glut-4 en respuesta al ejercicio. Holmes et al. (14) utilizaron ratones mutantes con AMPK inactiva, y analizaron la expresión de



Glut-4 en respuesta a AICAR y al ejercicio. Tras una inyección de AICAR los ratones mutantes no modificaron su contenido de mRNA de Glut-4, en cambio los ratones normales mostraron incrementos significativos. El protocolo de ejercicio consistió en dos repeticiones de 3 hrs de carrera en treadmill a 20-28 m/min separadas por 1 hr de descanso. Luego del ejercicio, los ratones normales aumentaron su contenido de mRNA de Glut-4 significativamente, al igual que lo hicieron los ratones mutantes, de modo que no hubo diferencias entre los grupos. A partir de estos resultados se puede concluir que la activación de AMPK sí lleva a la expresión génica de Glut-4, pero que durante el ejercicio existen otras vías que también cooperan en esta adaptación. IMPLICACIONES EN LA DIABETES TIPO 2

La resistencia a la insulina en el músculo

esquelético es una de las alteraciones que se manifiesta en las primeras etapas de la Diabetes Mellitus tipo 2 (DMT2) (36). El defecto en la acción de la insulina en este tejido tiene un gran impacto en la regulación del metabolismo de la glucosa, debido a que la masa muscular representa un gran porcentaje de la masa corporal total y a que posee una gran capacidad para almacenar y oxidar este sustrato (26).

Los sujetos diabéticos tienen alterada la vía de señalización iniciada por la insulina, por lo tanto, que el ejercicio sea capaz de aumentar la captación de glucosa por una vía independiente provee una importante alternativa para el tratamiento de esta enfermedad. Por otro lado, el incremento en el contenido de muscular de Glut-4 en respuesta al entrenamiento puede mejorar la sensibilidad a la insulina. AMPK es una de las señales que participa en ambos efectos, y se ha visto que la activación de AMPK en respuesta al ejercicio es normal en sujetos diabéticos (30), lo que hace a esta proteína un blanco importante para el tratamiento de esta enfermedad.

A partir de esto se pueden plantear al menos dos enfoques para mejorar la salud de esta población. Por un lado se encuentra el diseño de fármacos que sean capaces de activar AMPK para poder provocar las adaptaciones que esto conlleva. De hecho, los efectos de dos de los fármacos utilizados para el tratamiento de la DMT2, Metformin y Rosiglitazone, se deben en parte a la activación de AMPK en el músculo esquelético (6). No obstante, la creación de fármacos más efectivos se hace complicada debido a que AMPK se encuentra en varios otros tejidos además del músculo, y su activación a nivel general se ha

asociado con alteraciones ventriculares, cardiomiopatía hipertrófica, apoptosis, e incremento en el consumo de alimentos (9). Por ello, se deben diseñar activadores específicos de la isoforma muscular de AMPK.

El segundo enfoque consistiría en la búsqueda del programa de ejercicios que genere el mayor nivel de activación de AMPK, para ello deben evaluarse diferentes modalidades, intensidades, volúmenes y frecuencias de ejercicio. La identificación de un programa de ejercicios que pueda generar buenos resultados con un bajo nivel de esfuerzo sería una forma muy útil no sólo para el tratamiento, sino que también para la prevención de esta enfermedad en la población general. Una de las ventajas de este segundo enfoque se encuentra en el bajo costo económico que significaría un tratamiento de este tipo. Sin embargo, lo más importante a considerar, es que el ejercicio es capaz no solo de activar la cascada de señales dependiente de AMPK, sino que también otras vías de señalización dependientes del estado metabólico, de la concentración de calcio, y del estado redox de la célula (12). De hecho, como ya se describió a lo largo del documento, la activación de AMPK no es capaz por sí sola de explicar el nivel de captación de glucosa que se produce durante el ejercicio, y también se vio que la síntesis de nuevos transportadores Glut-4 puede llevarse a cabo independientemente de esta kinasa. Por lo tanto, un fármaco que sólo active a AMPK tendrá solamente sus limitados efectos, en cambio el ejercicio es capaz de activar AMPK junto con otras vías de señalización que llevarán a una adaptación mucho más completa. Por último, se ha demostrado que el ejercicio regular tiene efectos benéficos en prácticamente todos los órganos del cuerpo, por lo que es poco probable que un fármaco llegue alguna vez a imitar todos estos efectos (9).

CONCLUSIÓN

AMPK es una proteína kinasa que se activa

frente al desbalance energético en el músculo esquelético, y que es capaz de desencadenar adaptaciones a corto y largo plazo que son benéficas para el metabolismo de la glucosa, entre otras (Fig. 4). No obstante, la activación de AMPK por sí sola no explica la totalidad de la respuesta del organismo durante el ejercicio, lo que indica que existen otras vías de señalización implicadas en esta respuesta y que funcionan de forma cooperativa con la de AMPK. El diálogo cruzado entre estas vías, que incluye regulación



feedback, activaciones transitorias y redundancia en los efectos (12), hacen del ejercicio una herramienta terapéutica integral para el tratamiento y prevención de algunas enfermedades.

Fig. 4. Vías de señalización a través de las que AMPK lleva a la translocación y a la síntesis de Glut-4. Con el ejercicio, AMPK se activa debido al aumento en la razón AMP/ATP, disminución del glucógeno, y fosforilación por kinasas. Al ingresar a la célula, AICAR es fosforilado para formar ZMP el cual también puede activar a AMPK. Luego, AMPK fosforila a AS160 (o TBC1D1) con lo que se liberan las vesículas de Glut-4 hacia el sarcolema, aumentando la captación de glucosa. AMPK también fosforila a HDAC5 con lo que libera de su inhibición a MEF2, el cual inicia el proceso de transcripción que lleva a la síntesis de Glut-4. Las flechas azules indican activación, las líneas rojas inhibición. Los significados de las abreviaciones se encuentran en el texto.

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ampk y transporte de glucosa

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