AMPK, czyli kinaza białkowa aktywowana adenozyno-5'monofosforanem, to enzymem, który w organizmie jest znany jako kluczowy regulator metabolizmu energetycznego całego organizmu. Znajduje się we wszystkich komórkach i pełni rolę czujnika, który kontroluje zarówno produkcję, jak i zużycie energii w komórce. Bierze udział w zmniejszaniu gromadzenia tłuszczu, regulacji pobierania glukozy i tworzeniu nowych mitochondriów. Przez ostatnie 30 lat naukowcy badali aktywność AMPK i przede wszystkim w jakim stopniu przyczynia się do zdrowia naszych komórek i całego organizmu.
Czym jest AMPK i gdzie się znajduje?
To, że jesteśmy przy życiu, w dużej mierze wynika z reakcji enzymatycznych zachodzących w komórkach. Komórki można opisać jako małe kompleksy biochemicznych reakcji. Enzymy umożliwiają te reakcje biochemiczne w komórce. W zasadzie wszystkie funkcje życiowe, które nasze komórki wykonują, zależą od aktywności enzymów komórkowych. Jednym z tych enzymów komórkowych jest AMPK.
AMPK jest enzymem obecnym we wszystkich żywych organizmach, który odgrywa ważną rolę w tym, jak nasze ciało wykorzystuje energię. Jego zadaniem jest utrzymanie równowagi między produkcją a zużyciem energii. Kiedy mówimy o zdrowiu komórek, trzeba powiedzieć, że AMPK wspiera zdrowie komórek na wiele sposobów. Podstawą każdej komórki jest ENERGIA. Bez energii komórka nie mogłaby pełnić swojej funkcji. A AMPK pomaga w tworzeniu mitochondriów, które są głównymi nośnikami energii w komórkach.
W mitochondriach jest produkowany adenozynotrifosforan (ATP) - uniwersalny i natychmiastowy nośnik energetyczny komórki. ATP pomaga w produkcji energii i jest głównym źródłem paliwa w komórkach. Bez względu na to, czy jest to oddychanie, trawienie czy szybki bieg. Energia rozpoczyna się jako ATP w komórkach, a gdy jest rozkładane, powstaje AMP. AMPK jest aktywowany w momencie tej przemiany (zmniejszające się ATP i wzrastające AMP). Gdy enzym AMPK jest aktywowany, komórki nie tworzą ani nie gromadzą tłuszczu, ale spalają go na energię i biorą udział w transporcie glukozy do komórek.
Ponadto, AMPK odpowiada za procesy "uzdrawiania" komórki, ponieważ niszczy odpady komórkowe, które gromadzą się w starzejącej się komórce.
Czym zajmuje się AMPK?
AMPK jest obecny we wszystkich tkankach organizmu, zwłaszcza w mózgu (w tym w hipotalamusie), wątrobie, komórkach tłuszczowych i mięśniach szkieletowych. Aktywność AMPK jest regulowana przez wiele czynników, takich jak genetyka, wiek, sposób odżywiania, jakość snu, poziom stresu i aktywność fizyczna.
- Reguluje zużycie energii i utrzymuje homeostazę.
- Wspomaga odchudzanie.
- Zmniejsza stan zapalny.
- Poprawia szlaki metaboliczne i wrażliwość na insulinę.
- Poprawia wydajność fizyczną.
- Wspomaga autofagię i zdrowe starzenie się.1
- Pomaga w produkcji hormonów i płodności.
Pod wieloma względami AMPK działa jak policjant drogowy, który sprawnie przenosi nadmiar tłuszczu i cukru do naszych komórek, aby je spalić na energię. Kiedy jesteśmy młodzi, AMPK utrzymuje płynny przebieg procesów metabolicznych. Idealnie jesteśmy szczupli i wolni od chorób. Jednak wraz z wiekiem aktywność AMPK maleje, co może prowadzić do nadmiernego gromadzenia glukozy we krwi i niebezpiecznego nagromadzenia tłuszczu.
Niska aktywność AMPK może powodować szereg problemów, które mogą nas zaskoczyć, takich jak:
- Nadmierna otyłość w okolicy brzucha.
- Przewlekły stan zapalny.
- Wysoki poziom cukru we krwi.
- Insulinooporność.
- Podwyższony poziom cholesterolu i triglicerydów.
- Zmniejszenie liczby i funkcji mitochondriów.
- Zwiększone nagromadzenie nieprawidłowych lub uszkodzonych białek w naszych komórkach, co prowadzi do neurodegeneracji.
1.) AMPK reguluje wykorzystanie energii i utrzymuje homeostazę
Jedną z kluczowych funkcji AMPK jest utrzymanie równowagi energetycznej organizmu. Ma za zadanie monitorować energię w komórkach, zarówno jej produkcję, jak i zużycie. Całe centralne centrum tego procesu znajduje się w hipotalamusie. Jest to obszar przedniego mózgu, który kontroluje zarówno autonomiczny układ nerwowy, jak i funkcjonowanie przysadki mózgowej. Pomaga utrzymać homeostazę poprzez kontrolowanie wydatku energetycznego, temperatury ciała, pragnienia, głodu, snu, emocji, produkcji hormonów i innych aktywności fizjologicznych. Kiedy hipotalamus jako jednostka sterująca stwierdzi, że energia jest niedostateczna, wydatkowanie energii zostaje zmniejszone, podczas gdy apetyt wzrasta.
2.) Wspomaga redukcję tkanki tłuszczowej
AMPK w określonych warunkach może wspomagać spalanie tkanki tłuszczowej poprzez zwiększenie wykorzystania glukozy jako głównego źródła energii.
3.) Redukuje stan zapalny
AMPK ma potencjał przeciwzapalny. Wykazano, że wspiera aktywność przeciwutleniającą, buduje odporność na czynniki przyspieszające starzenie, takie jak złe odżywianie, narażenie na substancje chemiczne / toksyny i przewlekły stres. Badania pokazują, że AMPK zwiększa produkcję pewnych przeciwutleniających białek, w tym NRF2 i dysmutazy ponadtlenkowej.
4.) Poprawia wrażliwość na insulinę
Aby utrzymać optymalny poziom glukozy we krwi, aktywacja AMPK wspiera pobieranie i wykorzystywanie glukozy. Jednocześnie zmniejsza syntezę glikogenu. Szlaki sygnałowe mogą zwiększyć pobieranie glukozy przez mięśnie, aby nadal były źródłem paliwa. AMPK w hipotalamusie może zwiększyć produkcję glukozy, jeśli czuje, że energia komórkowa jest niska. Glukoza jest preferowanym źródłem energii dla organizmu. W dużych ilościach jest wykorzystywana w mózgu. AMPK może pomóc zapobiec zbyt niskiemu poziomowi cukru we krwi, czyli hipoglikemii. Objawami hipoglikemii mogą być zawroty głowy, osłabienie, bóle głowy i omdlenia.
5.) Zwiększa wydolność fizyczną
Wiemy, że AMPK występuje w mięśniach szkieletowych i jako enzym może zwiększyć wydolność fizyczną. Podczas treningu zwiększa się pobieranie glukozy i utlenianie kwasów tłuszczowych.
6.) Wspiera autofagię
Autofagia, zwana również recyklingiem komórkowym, to proces, w którym organizm przetwarza stare i uszkodzone komórki lub pozbywa się ich części (organelli, białek i błon komórkowych). Pozwala to na tworzenie nowych, zdrowych komórek, które zastępują stare, uszkodzone i niefunkcjonujące. Prawdopodobnie AMPK przyczynia się do autofagii co najmniej przez regulację procesów, które przekształcają uszkodzone organella, mitochondria i inne, w celu tworzenia nowych komórek. Proces autofagii jest bardzo ważny również w kontekście starzenia się całego organizmu. Ponadto AMPK wspiera produkcję SIRT1, enzymu naprawiającego naszą DNA.
7.) Pomaga w produkcji hormonów i płodności
Produkcja hormonów i płodność są silnie zależne od stanu energetycznego komórek. Jeśli jesteśmy niedożywieni lub pod silnym stresem, produkcja hormonów płciowych, takich jak estrogen, testoster0n i progesteron, jest zmniejszona. To prowadzi do problemów takich jak nieregularne miesiączki, bezpłodność, wahania nastroju i dysfunkcja seksualna. Po prostu organizm nie ma wystarczającej ilości energii i oszczędza ją tam, gdzie może. Jeśli jesteśmy zestresowani lub nie dostarczamy wystarczającej ilości składników odżywczych, organizm skupia swoją energię na podstawowych funkcjach życiowych, a reprodukcja nie jest jedną z nich. Może to być jednym z powodów, dla których temat bezpłodności jest obecnie tak aktualny.
8.) Udział w funkcji układu odpornościowego
AMPK zwiększa zdolność białych krwinek do "osadzania się" i niszczenia bakterii atakujących organizm, dlatego odgrywa znaczącą rolę również w układzie odpornościowym.
Jak zwiększyć aktywność enzymu AMPK?
1.) Ograniczenie spożycia kalorii i cukrów
Głodzenie się lub ograniczenie spożycia kalorii jest prawdopodobnie najskuteczniejszym sposobem na wzmocnienie funkcji AMPK. Adiponektyna jest wydzielana przez komórki tłuszczowe, aby sygnalizować niskie spożycie energii. W rezultacie zwiększa to produkcję AMPK. Z kolei nadmiernie wysokie spożycie kalorii prowadzi do spadku aktywności AMPK, ponieważ wysokie spożycie kalorii wiąże się również z wysokim zużyciem glukozy, wysokim poziomem insuliny, wysokim poziomem cukru we krwi, aminokwasów i wysokim spożyciem nasyconych tłuszczów. Wszystko to przyczynia się do obniżenia aktywności AMPK.
2.) Intensywny trening
Wykazano, że intensywny trening aktywuje szlaki AMPK. Ponadto adenozyna 5'-monofosforanowa kinaza białkowa może również pomagać podczas treningu. Istnieje wiele sposobów, w jaki AMPK i trening wzajemnie oddziałują na siebie. Na przykład tlenek azotu aktywuje AMPK. Ćwiczenia utrzymują zdrowe komórki śródbłonka i naczynia krwionośne poprzez zwiększanie produkcji tlenku azotu.
3.) Włączenie pokarmów o wysokiej zawartości przeciwutleniaczy
Wiemy, że AMPK działa przeciwzapalnie, jednak prawdą jest również to, że gdy w organizmie występuje proces zapalny, aktywność AMPK jest znacznie zmniejszona. Zapalenie niestety jest przyczyną wielu chorób. Istnieją przeciwutleniacze, które mogą wspierać poziom AMPK. Należą do nich kurkumina i kwercetyna. Kwercetyna to flawonoid, który ma istotny wpływ na AMPK, a jego pozytywne właściwości mogą być docenione przez osoby, którym trudno schudnąć, ponieważ zwiększa poziom AMPK w mięśniach i jednocześnie zmniejsza jego poziom w podwzgórzu. To zmniejsza apetyt.
4.) Narażanie na chłód
AMPK występuje w tkance tłuszczowej brunatnej. Ten tłuszcz odgrywa rolę w regulacji temperatury ciała. Dlatego narażanie się na zimno jest tak skuteczną formą profilaktyki. Chociaż dla wielu osób jest nierealne codzienne wystawianie się na bardzo niskie temperatury, możliwe jest, że podobne efekty można osiągnąć za pomocą krioterapii. Krioterapia to technika stosowania zimna, która wykorzystuje ciekły azot lub gazowy argon do zmniejszenia stanu zapalnego, złagodzenia bólu i wspomagania regeneracji po treningu.
Podsumowanie
AMPK jest regulatorem naszego źródła energii w komórkach, a jego aktywność maleje wraz z wiekiem. Aby utrzymać aktywność AMPK, możemy ją wspierać poprzez interwałowe posty, ograniczenie kalorii, intensywny trening oraz pewne rodzaje pokarmów i przeciwutleniaczy.
Veronika Halusková
1. SALMINEN, Anter a Kai KAARNIRANTA. AMP-activated protein kinase (AMPK) controls the aging process via an integrated signaling network. 2012.
2. AHN, Jiyun, Hyunjung LEE, Suna KIM, Jaeho PARK a Taeyoul HA. The anti-obesity effect of quercetin is mediated by the AMPK and MAPK signaling pathways. 2008.