Hücrenin enerji sensörü AMPK nedir, yaşla nasıl değişir ve hangi yaşam tarzı alışkanlıkları ile bileşenler araştırmalarda bu yolakla ilişkilendirilmiştir? Egzersizden aralıklı oruca, resveratrolden alfa lipoik aside kadar bilimin bugün söyledikleri.
- AMPK, hücre içi enerji azaldığında devreye giren ve enerji dengesini düzenleyen bir enzimdir.
- Araştırmalar, AMPK yanıtının yaşla birlikte zayıfladığına işaret etmektedir.
- Solucan ve meyve sineği çalışmalarında AMPK aktivasyonu daha uzun yaşam süresiyle ilişkilendirilmiştir; insanlarda doğrudan kanıt yoktur.
- Egzersiz ve kalori kısıtlaması, AMPK'yı harekete geçirdiği en iyi bilinen doğal uyaranlardır.
- Resveratrol, alfa lipoik asit ve AKG, AMPK yolağıyla ilişkisi laboratuvar ve hayvan çalışmalarında incelenen bileşenlerdir.
Hücrenin enerji sensörü
AMPK (AMP ile aktive olan protein kinaz), hücrenin enerji durumunu sürekli izleyen bir enzimdir.
Hücreler enerjiyi ATP molekülü olarak kullanır. Enerji harcandıkça ATP azalır, AMP ve ADP artar. AMPK bu oranı algılar: Enerji düştüğünde aktifleşir ve hücreyi tasarruf moduna geçirir. Glikoz ve yağ asitlerinin kullanımını artıran süreçleri öne çıkarırken, protein ve yağ sentezi gibi çok enerji harcayan süreçleri yavaşlatır.
AMPK aynı zamanda büyüme sinyallerini yöneten mTOR yolağını baskılar ve hücrenin hasarlı bileşenleri geri dönüştürdüğü otofaji sürecini başlatan sinyallerle bağlantılıdır.
AMPK nasıl çalışır?
Kaynak: Hardie D.G. et al., Nat Rev Mol Cell Biol 2012 [1]
Yaşla birlikte zayıflayan bir yanıt
Hayvan ve hücre çalışmaları, AMPK'nın uyaranlara verdiği yanıtın yaşla azaldığını göstermektedir.
Salminen ve Kaarniranta'nın kapsamlı derlemesine göre AMPK; otofaji, mitokondri yenilenmesi, stres direnci ve inflamasyonla bağlantılı sinyalleri bir arada yöneten bir ağın merkezinde yer alır. Yaşlanan dokularda AMPK'nın uyarılabilirliği azalır. Bu durum, yaşlanmayla ilişkili metabolik değişikliklerle birlikte araştırılmaktadır.
AMPK, uzun ömür ile ilişkilendirilen pek çok sinyal yolağını tek bir ağda birleştiren merkezî bir düzenleyici olarak değerlendirilmektedir.
— Salminen A., Kaarniranta K., Ageing Res Rev, 2012 [2] çalışmasının özetiLongevity araştırmalarının merkezindeki enzim
Solucandan meyve sineğine, model organizmalarda AMPK aktivasyonu daha uzun ve daha sağlıklı bir yaşamla ilişkilendirilmiştir.
Longevity (sağlıklı uzun yaşam) bilimi, yaşlanmayı hızlandıran ya da yavaşlatan hücresel yolakları araştırır. AMPK bu yolakların kesiştiği noktada yer alır: Enerji azaldığında hücreyi korumaya ve onarmaya yönelik programları başlatır. Burkewitz ve ekibinin derlemesine göre AMPK'nın uzun yaşamla ilişkisi; otofajiyi desteklemesi, mitokondri yenilenmesiyle bağlantısı ve büyüme sinyallerini yöneten mTOR yolağını baskılaması üzerinden incelenmektedir.
AMPK ile uzun yaşam arasındaki bağlantı — model organizma çalışmaları
Kaynak: Burkewitz K. et al., Cell Metab 2014 [10]
AMPK, enerji durumunu yaşam süresine bağlayan bir sensör olarak tanımlandı
Apfeld J. et al. — Genes Dev, 18(24):3004-3009, 2004 [11]
Apfeld ve ekibi, nematod solucanlarında AMPK'nın karşılığı olan AAK-2 enziminin, çevresel stres ve azalmış insülin benzeri sinyallemenin yaşam süresini uzatan etkileri için gerekli olduğunu gösterdi. Araştırmacılar AAK-2'yi, enerji düzeyleri ve insülin benzeri sinyallere ilişkin bilgiyi yaşam süresine bağlayan bir sensör olarak tanımladı.
Sinir sistemi veya bağırsakta AMPK aktivasyonu tüm organizmanın yaşam süresini uzattı
Ulgherait M. et al. — Cell Reports, 8(6):1767-1780, 2014 [12]
Ulgherait ve ekibi, yetişkin meyve sineklerinde AMPK'yı yalnızca sinir sisteminde ya da yalnızca bağırsakta aktive etti. Her iki durumda da sineklerin yaşam süresi uzadı ve yaşa bağlı doku bozulması yavaşladı. Etkinin otofaji üzerinden ve aktivasyonun yapıldığı dokunun dışındaki dokulara da yayılarak gerçekleştiği raporlandı.
İnsanlar için ne biliyoruz?
Bu bulgular solucan, meyve sineği ve fare gibi model organizmalardan gelmektedir. AMPK aktivasyonunun insan ömrünü uzattığına dair doğrudan bir kanıt bulunmamaktadır. İnsanlarda en güçlü veriler, AMPK'yı doğal olarak harekete geçiren düzenli egzersizin ve dengeli beslenmenin sağlıklı yaşlanma üzerindeki genel yararlarına ilişkindir.
AMPK'yı ne harekete geçirir?
AMPK'nın en güçlü ve en iyi belgelenmiş uyaranları ilaç ya da takviye değil, günlük alışkanlıklardır.
Türkiye'den bir derleme: AMPK'nın doğal aktivatörleri
Celluragen'in akademik danışmanı Prof. Dr. Mustafa Yaman ve ekibinin Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi'nde yayımlanan derlemesi, AMPK'nın yapısını ve egzersizin yanı sıra berberin, resveratrol, kurkumin ve ginseng gibi doğal bileşenlerin AMPK aktivasyonu üzerine etkilerini inceleyen çalışmaları bir araya getirmektedir. Derlemeye göre AMPK; yağ asidi, glikojen ve kolesterol sentezini baskılarken yağ asidi oksidasyonunu ve otofajiyi destekleyen bir enzimdir. (Tanyıldız S.N., Yıldırım H., Uğur H., Yaman M., 2021 [8])
Kas çalıştıkça enerji tüketilir, AMPK devreye girer
Kjøbsted R. et al. — FASEB J, 2018 [3] · Belli İ., Yaman M., 2020 [9]
Egzersiz sırasında kas hücreleri yoğun ATP harcar ve AMPK aktifleşir. Kjøbsted ve ekibinin derlemesine göre AMPK, egzersiz sırasında kasın glikoz kullanımı ve egzersiz sonrası kasın uyum sürecinde rol oynar. Belli ve Yaman'ın derlemesi de egzersizle aktifleşen AMPK'nın, kas hücrelerinin glikozu insülinden bağımsız olarak GLUT4 taşıyıcıları üzerinden almasını kolaylaştırdığını vurgular.
Besin alımı azaldığında hücre tasarruf moduna geçer
Wang P. et al. — Diabetes, 2012 [4]
Enerji alımı azaldığında hücre içi enerji dengesi değişir ve AMPK, bu duruma uyum sağlayan ana sensörlerden biri olarak çalışır. Wang ve ekibinin farelerde yürüttüğü çalışmada 8 haftalık kalori kısıtlaması iskelet kasında AMPK düzeyini ve aktivitesini artırdı. AMPK'nın kaslarda devre dışı bırakıldığı farelerde kalori kısıtlamasının insülin duyarlılığı üzerindeki etkisi gözlenmedi.
AMPK ile ilişkisi incelenen bileşenler
Aşağıdaki bulgular laboratuvar ve hayvan çalışmalarından gelmektedir; insanlarda aynı sonuçların görüleceği anlamına gelmez.
Resveratrol
Price ve ekibinin çalışmasında resveratrolün AMPK aktivasyonu ve mitokondri işlevi üzerindeki etkilerinin SIRT1 enzimine bağlı olduğu, farelerde ve hücre modellerinde gösterilmiştir.
Price N.L. et al., Cell Metab 2012 →Polifenol · Hayvan / hücre
Alfa Lipoik Asit (ALA)
Hong ve ekibinin sıçanlarda yürüttüğü çalışmada ALA uygulaması, iskelet kasında fosforile (aktif) AMPK düzeyinde artışla ilişkilendirilmiştir.
Hong O.K. et al., Nutr Metab 2018 →Antioksidan katkısı · Hayvan
Kalsiyum Alfa-Ketoglutarat (Ca-AKG)
Su ve ekibinin meyve sineklerinde yürüttüğü çalışmada AKG takviyesi, mTOR yolağının baskılanması ve AMPK aktivasyonu ile ilişkilendirilmiştir.
Su Y. et al., Aging 2019 →Krebs döngüsü metaboliti · Hayvan
Berberin · Kurkumin · Ginseng
Prof. Dr. Mustafa Yaman ve ekibinin derlemesinde AMPK aktivasyonu üzerine etkileri incelenen diğer doğal bileşenler.
Tanyıldız S.N. et al., EJOSAT 2021 →Doğal bileşenler · Derleme
Kolajene dolaylı bir bağlantı
AMPK kolajeni doğrudan üretmez; ancak araştırmalar, kolajen üretimini baskılayan süreçler üzerinden dolaylı bir ilişkiye işaret etmektedir.
Ciltteki kolajen miktarı, üretim ile yıkım arasındaki dengeye bağlıdır. Yaşlanmayla birlikte artan oksidatif stres, bu dengeyi bozan başlıca etkenlerden biridir. AMPK, hücrenin antioksidan savunmasını yöneten Nrf2/HO-1 yolağıyla birlikte çalışarak bu baskıyı hafifletebilir; böylece kolajen üretimine dolaylı yoldan alan açar.
AMPK ile kolajen arasındaki dolaylı yol
Kaynak: Lee M.J. et al., J Invest Dermatol 2021 [13]
Yaşlı farelerde kolajen üretimindeki artış AMPK ve Nrf2/HO-1 aktivasyonuyla ilişkilendirildi
Lee M.J. et al. — J Invest Dermatol, 141(10):2344-2353, 2021 [13]
Lee ve ekibi, antioksidan enzim EC-SOD'yi fazla üreten yaşlı farelerde cilt kolajen üretiminin arttığını ve bu etkinin AMPK ile Nrf2/HO-1 yolaklarının aktivasyonu üzerinden gerçekleştiğini raporladı.
Celluragen formülünde neler var?
TÜBİTAK Ar-Ge DestekliCelluragen, TÜBİTAK destekli Ar-Ge çalışmaları kapsamında 41 etken maddenin in vitro çalışmalarla incelenmesi sonucunda oluşturulmuş biyoteknolojik bir formülasyondur.
Kolajen sentezini bütüncül şekilde desteklemek amacıyla geliştirilmiş bir takviye edici gıdadır.
İçindekiler:
AMPK hakkında merak edilenler
AMPK nedir, ne işe yarar?
AMPK, hücre içi enerji seviyesini algılayan bir enzimdir. Enerji azaldığında aktifleşerek enerji üretimini öne çıkaran, enerji tüketen süreçleri ise yavaşlatan sinyalleri başlatır.
AMPK aktivasyonu ömrü uzatır mı?
Solucan ve meyve sineği gibi model organizmalarda AMPK aktivasyonu daha uzun yaşam süresiyle ilişkilendirilmiştir. İnsanlarda AMPK aktivasyonunun ömrü uzattığına dair doğrudan bir kanıt yoktur; bu konu longevity biliminin aktif araştırma alanlarından biridir.
AMPK'yı doğal yollarla nasıl harekete geçirebilirim?
Araştırmalarda en iyi belgelenmiş uyaranlar düzenli egzersiz ve kalori kısıtlamasıdır. Egzersizin kasta AMPK'yı aktive ettiği insan çalışmalarıyla da desteklenmektedir. Oruç veya kalori kısıtlaması uygulamadan önce, özellikle kronik bir rahatsızlığınız ya da düzenli kullandığınız bir ilaç varsa, hekiminize danışmanız önerilir.
Resveratrol ve alfa lipoik asit AMPK'yı aktive eder mi?
Her iki bileşenin AMPK ile ilişkisi hücre ve hayvan çalışmalarında incelenmiştir. Bu bulgular insanlarda aynı etkinin görüleceği anlamına gelmez; insan çalışmaları sınırlıdır.
AMPK kolajeni artırır mı?
AMPK kolajeni doğrudan üretmez. Lee ve ekibinin çalışmasında yaşlı farelerde kolajen üretimindeki artışın, AMPK ve antioksidan savunmayı yöneten Nrf2/HO-1 yolaklarının aktivasyonu üzerinden gerçekleştiği raporlanmıştır.
Bilimsel kaynaklar
- [1]Hardie D.G., Ross F.A., Hawley S.A. AMPK: a nutrient and energy sensor that maintains energy homeostasis. Nat Rev Mol Cell Biol, 13(4):251-262, 2012. PubMed
- [2]Salminen A., Kaarniranta K. AMP-activated protein kinase (AMPK) controls the aging process via an integrated signaling network. Ageing Res Rev, 11(2):230-241, 2012. PubMed
- [3]Kjøbsted R. et al. AMPK in skeletal muscle function and metabolism. FASEB J, 32(4):1741-1777, 2018. PMC
- [4]Wang P. et al. Loss of AMP-activated protein kinase-α2 impairs the insulin-sensitizing effect of calorie restriction in skeletal muscle. Diabetes, 61(5):1051-1061, 2012. PMC
- [5]Price N.L. et al. SIRT1 is required for AMPK activation and the beneficial effects of resveratrol on mitochondrial function. Cell Metab, 15(5):675-690, 2012. PubMed
- [6]Hong O.K. et al. Alpha-lipoic acid preserves skeletal muscle mass in type 2 diabetic OLETF rats. Nutrition & Metabolism, 2018. PMC
- [7]Su Y. et al. Alpha-ketoglutarate extends Drosophila lifespan by inhibiting mTOR and activating AMPK. Aging (Albany NY), 11:4183-4197, 2019. PMC
- [8]Tanyıldız S.N., Yıldırım H., Uğur H., Yaman M. AKPM'nin doğal aktivatörleri ve hastalıklarla ilişkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (21):389-401, 2021. DOI
- [9]Belli İ., Yaman M. The role of AMPK in the regulation of appetite and energy homeostasis. International Journal of Innovative Research and Reviews, 4(1):25-31, 2020. DergiPark
- [10]Burkewitz K., Zhang Y., Mair W.B. AMPK at the nexus of energetics and aging. Cell Metab, 20(1):10-25, 2014. PMC
- [11]Apfeld J., O'Connor G., McDonagh T., DiStefano P.S., Curtis R. The AMP-activated protein kinase AAK-2 links energy levels and insulin-like signals to lifespan in C. elegans. Genes Dev, 18(24):3004-3009, 2004. PMC
- [12]Ulgherait M., Rana A., Rera M., Graniel J., Walker D.W. AMPK modulates tissue and organismal aging in a non-cell-autonomous manner. Cell Reports, 8(6):1767-1780, 2014. PubMed
- [13]Lee M.J., Agrahari G., Kim H.Y. et al. Extracellular superoxide dismutase prevents skin aging by promoting collagen production through the activation of AMPK and Nrf2/HO-1 cascades. J Invest Dermatol, 141(10):2344-2353.e7, 2021. DOI
Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır ve tıbbi tavsiye yerine geçmez. Celluragen bir gıda takviyesidir; hastalıkların teşhisi, tedavisi veya önlenmesi amacıyla kullanılamaz. Takviyeler dengeli ve çeşitli bir beslenme programının ve sağlıklı yaşam tarzının yerini tutamaz. Oruç, kalori kısıtlaması veya yeni bir egzersiz programına başlamadan önce sağlık durumunuza uygunluğu için hekiminize danışınız.