Regulación de la actividad AMPK en músculo esquelético humano por radicales libres e hipoxia

Resumen

La proteína quinasa activada por adenosin monofosfato (AMPK), en un enzima que activa varios procesos catabólicos y desactiva otra serie de procesos anabolicos. Entre los procesos que la AMPK activa (regulada por pThr172-AMPK¿ ) se encuentra el transporte de ácidos grasos al interior de la mitocondria para su oxidación o las adaptaciones celulares hacia un perfil más oxidativo. Recientemente se ha demostrado AMPK es activada tras ejercicio de sprint en cicloergometro, también se sabe que en cultivos celulares la actividad AMPK aumenta en hipoxia (por acción de los radicales libres). Para demostrar si el estrés oxidativo regula la actividad AMPK en ejercicio de sprint, reclutamos a 10 sujetos sanos (9 en el estudio II y III) que realizaron 4 test de Wingate combinando hipoxia, normoxia antioxidantes y placebo. En el estudio I demostramos que la combinación de ejercicio de sprint con hipoxia severa aguda no sólo no aumenta pThr172-AMPK¿ sino que la inhibe. Los mecanismo que parecen regular dicha inhibición son dos: Primero en hipoxia la disminución de la cantidad de proteína total de SIRT1 (una proteína que regula positivamente la actividad AMPK) y su activación (via NAD+/NADH+). Segundo el aumento en la fosforilación de las serinas alternativas de AMPK (un mecanismo inhibitorio de pThr172-AMPK¿) de manera dependiente de Akt. En el estudio II de la presente tesis se demostró el aumento de la fosforilación de la Thr172-AMPK producido por el ejercicio de sprint no parece ser dependiente del nivel de radicales libres, pues al realizar el test de Wingate de 30 s tras la ingesta de antioxidantes se produjo una inhibición de la fosforilación en la Thr172-AMPK¿. Dicha inhibición se explica por una disminución de la fosforilación en la Thr286-CaMKII (una quinasa activadora de la proteína AMPK). Teniendo en cuenta que la fosforilación de Thr172-AMPK fue bloqueada al realizar el test de Wingate en hipoxia severa aguda, en el estudio III comparamos un test de Wingate de 30 s realizado en hipoxia severa aguda con otro en similar condición pero tras la ingesta previa de antioxidantes. La disminución del estrés oxidativo por parte de los antioxidantes no solventó el bloqueo de la fosforilación de la Thr172-AMPK. En ambas condiciones aumentó la fosforilación de de las serinas alternativas y de Akt, confirmando su efecto inhibitorio, los antioxidantes produjeron una disminución en la fosforilación de CaMKII como en el estudio II. Los resultados demostraron que la activación de AMPK por ejercicio de sprint es altamente dependiente del nivel de estrés oxidativo generado en el músculo y que los mecanismos que la regulan actúan a varios niveles.