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Qual o papel da AMPK no metabolismo humano?

Publicado em 4 de março de 2021.

AMPK (Proteína Quinase Ativada por Monofosfato de Adenosina) é uma enzima envolvida na regulação da homeostase energética das células e tem sido atribuída a diferentes funções no organismo humano. Descrito pela primeira vez no final da década de 80, a AMPK é classificada como uma enzima heterodímera que realiza a fosforilação proteica – processo de doação de grupamento fosfato às proteínas – promovendo a ativação ou a inibição de diferentes proteínas presentes no citoplasma celular e atuando como um sensor e regulador importante do metabolismo energético.1,2

No organismo humano, a AMPK é expressa em diferentes órgãos, incluindo o fígado, músculo esquelético e o sistema nervoso central, onde sua produção é dependente das concentrações de ATP (trifosfato de adenosina) disponíveis para o metabolismo celular. O ATP, por sua vez, é a principal fonte de energia da célula, constituído por 3 moléculas de fosfato, uma ribose e um grupamento adenina, o qual libera grande quantidade de energia quando desfosforilado – liberando um grupamento fosfato e formando o ADP (Difosfato de adenosina). Em situações de elevado gasto energético, como por exemplo, durante a exaustão física, o ADP sofre nova desfosforilação, liberando uma nova quantidade de energia e formando agora o AMP (adenosina monofosfato). Neste contexto, a redução do estoque energético celular (redução do ATP e aumento do AMP) promove o aumento da produção de AMPK que, por sua vez, reduz o gasto energético da célula (provocando uma “economia de energia”) e favorece a produção de novas moléculas de ATP, reestabelecendo o equilíbrio energético intracelular.2,3

A AMPK atua na modulação da homeostase energética do organismo, aumentando ou diminuindo sua atividade de acordo com o gasto ou acúmulo de energia, respectivamente.

Embora a AMPK não esteja envolvida diretamente no processo de fosforilação ou desfosforilação do ATP, esta enzima modula diferentes vias metabólicas que promovem o aumento da produção de ATP e, ao mesmo tempo, reduzindo o consumo energético da célula. Nestas condições, a AMPK pode exercer sua atividade através de diferentes vias metabólicas:1,4

  • Aumenta a degradação de lipídios (conversão dos lipídios em ácidos graxos e glicerol) através do processo de lipólise;
  • Promove a oxidação de ácidos graxos e a inibição da acetilCoA  carboxilase – enzima responsável pela síntese dos ácidos graxos – resultando no aumento do processo de respiração celular e da produção de ATP pela mitocôndria;
  • Reduz a síntese de lipídios nos adipócitos ao inibir a HMG-CoA redutase – enzima responsável pela síntese do colesterol – e modula a ação de alguns hormônios, como a grelina (hormônio regulador da fome).

Ainda, a AMPK está envolvida em outras atividades do metabolismo humano, de acordo com o órgão ou tipo celular em que atua. No tecido muscular esquelético, por exemplo, esta enzima promove o aumento da captação de glicose de maneira independente à insulina. Neste contexto, a AMPK estimula o aumento das concentrações dos receptores de glicose (GLUT4) na superfície celular, facilitando a internalização da glicose e a produção de energia pela célula. No tecido hepático, por sua vez, a AMPK estimula a glicólise – processo de conversão da glicose em produtos orgânicos – e reduz a síntese do glicogênio, resultando na produção de ATP e piruvato (substrato para a respiração celular). Adicionalmente, no sistema nervoso central, o aumento das concentrações de AMPK hipotalâmico está associado à ativação de hormônios que regulam o apetite, favorecendo a ingestão de alimentos. Por fim, a AMPK modula a ativação de células do sistema imunológico, reduzindo a produção e liberação de citocinas pró-inflamatórias e contribuindo para a redução do processo inflamatório.4,5

O aumento dos níveis de AMPK modifica o metabolismo energético, lipídico e glicêmico, além de modular o sistema endócrino e imunológico.

Além das variações metabólicas que ocorrem naturalmente no organismo humano, diferentes patologias podem modular a atividade da AMPK. Neste contexto, evidências vêm demonstrando que a hiperglicemia (acúmulo de glicose no sangue) – observada em doenças metabólicas como a obesidade e a diabetes – resulta no aumento da AMPK intracelular, estimulando a translocação de receptores de insulina para a superfície da célula e favorecendo a internalização da glicose. Ainda, a hiperglicemia reduz as concentrações de AMPK no pâncreas, aumentando a produção e a liberação de insulina na corrente sanguínea. Adicionalmente, outras condições como a hipóxia, estresse oxidativo, choque osmótico, choque térmico, isquemia e acidoses metabólicas desencadeadas por diferentes doenças, também podem ativar a AMPK, reduzindo o gasto energético e aumentando a economia de energia, como uma tentativa da célula de amenizar os danos causados ao organismo.4

Devido à sensibilidade a pequenas variações metabólicas, a AMPK passou a ser considerado um importante alvo farmacológico. Desta forma, alguns compostos sintéticos ou encontrados na natureza atuam como ativador de AMPK, favorecendo o tratamento de doenças metabólicas. Na obesidade, por exemplo, a ativação exógena desta proteína favorece o aumento da lipólise e o maior consumo de lipídios e ácidos graxos acumulados em tecidos adiposos. Esse processo, por sua vez, auxilia na redução do peso corporal, reduz a síntese de lipídios pelas células hepáticas, previne a peroxidação lipídica e os riscos de desenvolver doenças associadas à obesidade, tais como aterosclerose e hipertensão. Ainda, a obesidade aumenta a tolerância à insulina. Assim, a ativação da AMPK favorece o aumento dos receptores de glicose na superfície celular, bem como atua nas vias de sinalização dos receptores de insulina, potencializando o efeito deste hormônio. Desta forma, a ativação da AMPK favorece a redução da hiperglicemia e do processo inflamatório tecidual, bem como ameniza a produção de citocinas pró-inflamatórias, reduzindo o estresse oxidativo e auxiliando no tratamento da diabetes mellitus do tipo 2.3,5,6

Embora atue como um alvo farmacológico importante, a via da AMPK também pode ser ativada através da prática de exercício físico, auxiliando no tratamento de doenças metabólicas, como a diabetes. Neste contexto, o processo de hipertrofia muscular ou a prática de exercícios aeróbicos de resistência promovem o rápido consumo de ATP intracelular, aumentando o anabolismo e o consumo de ácidos graxos. Este processo metabólico também aumenta a expressão e a atividade de novas moléculas de AMPK, favorecendo o aumento da captação da glicose, reduzindo a hiperglicemia e auxiliando no gerenciamento da diabetes e da obesidade. Além de contribuir para o tratamento de diferentes doenças, a prática de exercício físico também melhora a saúde física e mental, acarretando em diversos benefícios para a saúde humana.

 

 

 

 

 

Active Fit&Balance® é um extrato padronizado em 2,5% de saponinas, extraído das raízes de Panax notoginseng e Astragalus membranaceus através de um processo tecnológico patenteado.

O Panax notoginseng, conhecido popularmente como Ginseng chinês, é uma planta pertencente à família Araliaceae, cujas raízes ricas em saponinas (em especial os ginsenosídeos) são amplamente utilizadas na medicina tradicional chinesa, sobretudo por suas propriedades hipoglicemiante, anti-inflamatória, antioxidante, neuro e cardioprotetora. O Astragalus membranaceus, assim como o Panax notoginseng, é extensivamente utilizado pela medicina tradicional chinesa como um agente imunomodulador e hipoglicemiante, auxiliando no manejo da diabetes. Desta forma, estudos vêm apontando que os astragalosideos (principal grupo de saponinas encontrados em Astragalus membranaceus) promovem uma melhora no perfil metabólico e reduzem a intolerância à insulina em indivíduos com diabetes do tipo 2.

Neste contexto, estudos demonstram que a suplementação com estas duas plantas em associação, auxilia na redução da absorção intestinal de glicose através da redução na expressão do receptor SGLT1 – transportador de glicose dependente de sódio, localizado no epitélio intestinal. Ainda, a associação destas espécies vegetais promove a regulação do metabolismo glicídico em adipócitos e células musculares a partir da ativação de proteínas AMPK, aumentando a internalização da glicose e promovendo a lipólise. Desta forma, a suplementação com Active Fit&Balance® pode auxiliar no gerenciamento do peso corporal e dos níveis séricos de glicose, colesterol e outros lipídios, além de promover uma melhora do desempenho físico e contribuir para a prevenção de diferentes condições clínicas relacionadas a alterações metabólicas, tais como diabetes e obesidade.

Principais mecanismos de ação dos compostos bioativos presentes em Active Fit&Balance®, associados ao gerenciamento do peso corporal e dos níveis séricos de glicose, colesterol e outros lipídios. Adaptado de www.shutterstock.com, 2020.

 

Gynostemma pentaphyllum (também conhecida como Jiaogulan) é uma planta perene rasteira originária de países asiáticos, onde é consumida há milhares de anos devido as suas propriedades farmacológicas. Dentre estas, destacam-se as atividades imunomoduladoras, anti-inflamatórias, hipolipemiantes, neuroprotetoras, cardioprotetoras e hepatoprotetoras, que têm sido exploradas no tratamento de diversas doenças, incluindo hepatites, diabetes, obesidade, dislipidemias e doenças cardiovasculares.

Os principais constituintes bioativos encontrados em Gynostemma pentaphyllum são os gipenosídeos – saponinas triterpênicas responsáveis pelo efeito adaptógeno desta planta, que auxiliam na manutenção da homeostase do organismo. Mais de 180 gipenosídeos distintos já foram isolados de Gynostemma pentaphyllum, além de flavonoides (como quercetina e rutina), minerais, aminoácidos, vitaminas e proteínas. Diversos estudos vêm demonstrando que estes gipenosídeos promovem a ativação da AMPK. A ativação da AMPK, por sua vez, desempenha um papel importante na proteção do organismo em quadros de dislipidemias, obesidade e diabetes, promovendo o aumento da enzima antioxidante superóxido dismutase (SOD), a ativação mitocondrial e a produção de energia celular.

Além dos efeitos metabólicos mediados pela ativação de AMPK, os gipenosídeos também regulam o funcionamento do sistema imunológico através da redução da expressão do fator nuclear kappa B (NF-κB) e da síntese de óxido nítrico. Desta forma, os gipenosídeos reduzem a produção e liberação de citocinas pró-inflamatórias, enzimas, moléculas de adesão celular e fatores de crescimento envolvidos na inflamação, carcinogênese e outros distúrbios imunológicos.

Principais mecanismos de ação responsáveis pelos efeitos terapêuticos da Gynostemma pentaphyllum. Os gipenosídeos, compostos bioativos desta planta, ativam a AMPK, resultando no aumento da captação de glicose e da oxidação de lipídios, bem como na redução de citocinas e mediadores inflamatórios. Adaptado de www.smart.servier.com, 2020.

 

As informações fornecidas neste blog destinam-se ao conhecimento geral e não devem ser um substituto para a orientação de um profissional médico ou tratamento de condições médicas específicas. As informações aqui apresentadas não têm o objetivo de diagnosticar, tratar, curar ou prevenir qualquer doença.

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