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Ampk activation reduces hepatic lipid content by increasing fat oxidation in vivo
No full textThe energy sensor AMP-activated protein kinase (AMPK) is a key player in the control of energy metabolism. AMPK regulates hepatic lipid metabolism through the phosphorylation of its well-recognized downstream target acetyl CoA carboxylase (ACC). Although AMPK activation is proposed to lower hepatic triglyceride (TG) content via the inhibition of ACC to cause inhibition of de novo lipogenesis and stimulation of fatty acid oxidation (FAO), its contribution to the inhibition of FAO in vivo has been recently questioned. We generated a mouse model of AMPK activation specifically in the liver, achieved by expression of a constitutively active AMPK using adenoviral delivery. Indirect calorimetry studies revealed that liver-specific AMPK activation is sufficient to induce a reduction in the respiratory exchange ratio and an increase in FAO rates in vivo. This led to a more rapid metabolic switch from carbohydrate to lipid oxidation during the transition from fed to fasting. Finally, mice with chronic AMPK activation in the liver display high fat oxidation capacity evidenced by increased [C-14]-palmitate oxidation and ketone body production leading to reduced hepatic TG content and body adiposity. Our findings suggest a role for hepatic AMPK in the remodeling of lipid metabolism between the liver and adipose tissue
Regulation of hepatic lipid metabolism by AMPK : implications in the development and the treatment of fatty liver
No full textLa stéatose hépatique affecte 20 à 40% de la population et progresse de façon constante. Il s’agit d’une pathologie chronique fortement associée au syndrome métabolique. Sa pathogenèse est mal comprise. Une altération du métabolisme des lipides dans le foie entraînant une accumulation intra-hépatique de lipides est probablement la cause majeure de la stéatose hépatique. A ce jour, il n’existe pas de traitement spécifique de la stéatose hépatique. La protéine kinase activée par l’AMP (AMPK) est un régulateur clé du métabolisme énergétique. Notamment, l’AMPK contrôle le métabolisme des lipides en inhibant la synthèse des acides gras et du cholestérol, et en stimulant l'oxydation des acides gras. Plusieurs études ont montré l’existence d’une association entre l’accumulation intracellulaire de lipides et une perte d’activité de l’AMPK dans le foie. Ces observations suggèrent que l’AMPK pourrait être un facteur impliqué dans la physiopathologie de la stéatose hépatique. Pour étudier cette hypothèse, nous avons généré un nouveau modèle de souris knockout dépourvu des sous-unités catalytiques α1 et α2 de l’AMPK spécifiquement dans le foie. Nous avons analysé les conséquences de cette délétion sur le métabolisme lipidique dans différentes situations nutritionnelles. La délétion de l’AMPK dans le foie ne modifie pas le contenu hépatique en triglycérides et en cholestérol au cours d’un jeûne ou après une réalimentation riche en glucides. Egalement, l’expression des gènes de la lipogenèse n’est pas modifiée dans le foie de ces animaux. De plus, l’oxydation des acides gras n’est pas altérée même après un jeûne de 24h. Etonnamment, l’absence de l’AMPK dans le foie n’amplifie pas la stéatose hépatique, ni l’hyperglycémie ou l’intolérance au glucose lorsque les souris sont nourries avec un régime riche en lipides. Cependant, l’activation de l’AMPK in vivo avec l'activateur direct, A-769662, normalise la stéatose hépatique chez des souris lipodystrophiques aP2-SREBP-1c et chez des souris obèses nourries avec un régime riche en lipides. Cet effet est dépendant de l’AMPK car il est totalement perdu chez des souris dépourvues d’AMPK dans le foie. Dans des hépatocytes de souris en culture primaire, l’activation de l'AMPK par un activateur direct (A-769662) ou par des activateurs indirects (metformine et AICAR) réduit le flux lipogénique et augmente l’oxydation des acides gras. Ces effets sont totalement abolis dans des hépatocytes AMPK KO, démontrant l’action spécifique de l'AMPK sur le métabolisme lipidique en réponse à ces composés. Ces résultats obtenus chez la souris sont extrapolables à l'homme puisque nous avons montré que l'activation de l'AMPK dans des hépatocytes humains en culture primaire inhibe de manière efficace la synthèse des acides gras et du cholestérol. En conclusion, nos résultats démontrent que l’inactivation de l’AMPK dans le foie n’est pas un facteur déclenchant ou aggravant dans la physiopathologie de la stéatose hépatique. En revanche, l’activation pharmacologique de l’AMPK améliore efficacement la stéatose hépatique. Ainsi, l’AMPK est une cible potentielle pour le développement d'activateurs dans le but de traiter la stéatose hépatique chez l’homme.Fatty liver disease affects between 20-40% of the population. This pathology is usually associated with metabolic disease. Its pathogenesis is poorly understood. Altered lipids metabolism in the liver resulting on hepatic fat accumulation is probably due to fatty liver. There is no specific treatment for fatty liver disease. AMP-activated protein kinase (AMPK) is a key regulator of energy metabolism. In particular, AMPK regulates lipid metabolism by inhibiting fatty acids and cholesterol synthesis, and stimulating fatty acids oxidation. Several studies have shown an association between intracellular lipid accumulation and loss of AMPK activity in the liver. These observations suggest that AMPK may be a factor involved in the pathogenesis of hepatic steatosis. To investigate this hypothesis, we generated a new model of knockout mice lacking the catalytic subunits of AMPK α1 and α2 specifically in the liver. We analyzed the consequences of this deletion on lipid metabolism in different nutritional conditions. Deletion of AMPK in the liver does not affect hepatic triglyceride and cholesterol content in fasted or in refed conditions with a high carbohydrate diet. Also, lipogenic genes expression is not altered in the liver of these animals. Moreover, the oxidation of fatty acids is not impaired after 24 hour of fasting. Surprisingly, lacking AMPK specifically in the liver does not aggraving fatty liver, hyperglycemia, or impaired glucose tolerance when the mice are on high fat diet condition. However, the activation of AMPK in vivo with a direct activator, A-769662, normalizes hepatic steatosis in lipodystrophyc aP2-SREBP-1c mice and in obese mice placed on high-fat diet. This effect is AMPK dependent because it is completely abolished in mice lacking AMPK specifically in liver. In primary mice hepatocytes, AMPK activation by a direct activator (A-769662) or by indirect activators (metformin and AICAR) reduces lipogenesis rates and increases fatty acids oxidation rates. These effects were completely abolished in hepatocytes lacking AMPK, showing the specific action of AMPK on lipid metabolism in response to these compounds. These results obtained in mice can be extrapolated to humans. Indeed, we have shown that AMPK activation in primary humain hepatocytes inhibits effectively fatty acid and cholesterol synthesis rates. In conclusion, our results showed that inactivation of AMPK in the liver is not a triggering or an aggraving factor in the pathogenesis of hepatic steatosis. Nevertheless, AMPK re-activation has a therapeutic benefit for the treatment of fatty liver disease. Thus, AMPK is a potential target to treat fatty liver disease in human
Adenosine-mono-phosphate-activated protein kinase-independent effects of metformin in T cells
No full textThe anti-diabetic drug metformin regulates T-cell responses to immune activation and is proposed to function by regulating the energy-stress-sensing adenosine-monophosphate-activated protein kinase (AMPK). However, the molecular details of how metformin controls T cell immune responses have not been studied nor is there any direct evidence that metformin acts on T cells via AMPK. Here, we report that metformin regulates cell growth and proliferation of antigen-activated T cells by modulating the metabolic reprogramming that is required for effector T cell differentiation. Metformin thus inhibits the mammalian target of rapamycin complex I signalling pathway and prevents the expression of the transcription factors c-Myc and hypoxia-inducible factor 1 alpha. However, the inhibitory effects of metformin on T cells did not depend on the expression of AMPK in T cells. Accordingly, experiments with metformin inform about the importance of metabolic reprogramming for T cell immune responses but do not inform about the importance of AMPK
Rôle du facteur de transcription SREBP-1c dans l'activation transcriptionnelle des gènes de la glycolyse et de la lipogenèse par l'environnement glucidique dans le foie
No full textIn the liver, several genes involved in glycolysis and lipogenesis are either entirely dependent on insulin for their transcription as the glucokinase gene or require insulin and high glucose concentrations for their activation, such as fatty acid synthase (FAS) and protein Spot-14 (S14) genes. Sterol regulatory element binding protein-1c (SREBP-1c) belongs to a family of transcription factors originally identified as involved in the regulation of genes by the intracellular cholesterol level. In the liver, SREBP-1c is the isoform mainly expressed and this form is exclusively involved in the transcription of several key genes in fatty acid biosynthesis. In primary cultures of hepatocytes, we have shown that the transcription of SREBP-1c is activated by insulin and inhibited by glucagon. We have then hypothetized that SREBP-1c could be involved in the transcriptional effect of insulin. We have shown in primary cultures of rat hepatocytes that the adenovirus-mediated transduction of a powerful dominant-negative form of SREBP-1c inhibits the insulin effect on endogenous glucokinase expression. Conversely, in the absence of insulin the adenovirus-mediated transduction of a dominant positive form of SREBP-1c overcomes the insulin dependency of glucokinase expression. For the insulin and glucose-dependent genes such as FAS and S14, their expression is also inhibited by the dominant-negative form of SREBP-1c whereas the dominant positive form of SREBP-1c obviates the necessity for the presence of insulin. A high glucose concentration potentiates the effect of SREBP-1c on the expression of these genes. In conclusion, SREBP-1c is a major mediator of insulin action on hepatic gene expression and a key regulator of hepatic glucose/lipid metabolism. It could then be a gene involved in metabolic dysfunctions such as non-insulin-dependent diabetes mellitus, obesity and hepatic insulin resistance syndromes.Dans le foie, un certain nombre de gènes de la glycolyse et de la lipogenèse sont contrôlés par l'insuline seule, comme le gène de la glucokinase (GK) ou par l'insuline et le glucose comme les gènes de la synthase des acides gras (FAS) et de la protéine S14 (S14). SREBP-1c appartient à une famille de facteurs de transcription décrite initialement comme contrôlant des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol. Dans le foie, SREBP-1c est la forme majoritairement exprimée et cette isoforme est spécifiquement impliquée dans le métabolisme des acides gras. Dans des hépatocytes de rat en culture primaire, nous avons montré que la transcription du gène SREBP-1c est activée par l'insuline et inhibée par le glucagon. Nous avons alors fait l'hypothèse que SREBP-1c pouvait être impliqué dans les effets géniques de l'insuline. Nous avons utilisé une forme dominante négative de SREBP-1c (SREBP-1c DN) insérée dans un vecteur adénoviral pour infecter des hépatocytes en culture primaire. La présence de SREBP-1c-DN inhibe les effets inducteurs de l'insuline sur l'expression de la GK. Inversement en absence d'insuline, l'expression du gène GK est induite dans des hépatocytes infectés avec un adénovirus contenant une forme dominante positive de SREBP-1c. Pour les gènes induits par l'insuline et le glucose (FAS, S14), leur expression est inhibée en présence de SREBP-1c DN. En l'absence d'insuline et de glucose, le dominant positif SREBP-1c est capable d'induire leur expression. Toutefois, cet effet est fortement potentialisé par la présence d'une forte concentration en glucose. En conclusion, le facteur SREBP-1c est un médiateur essentiel des effets inducteurs de l'insuline sur l'expression des gènes hépatiques impliqués dans le métabolisme glucidolipidique. Il s'agit donc d'un gène candidat pour les physiopathologies impliquant un dysfonctionnement métabolique du foie, tels que le diabète non-insulinodépendant, l'obésité ou les syndromes d'insulinorésistance
Therapy: Metformin takes a new route to clinical efficacy.
No full textInternational audienceMetformin is currently the first-line treatment option for patients with type 2 diabetes mellitus, yet its mechanism of action remains uncertain. A new study reveals the important role for the activation of a duodenal AMPK-dependent neuronal pathway in the acute antihyperglycaemic effect of metformin and the inhibition of hepatic glucose production
Measurement of AMPK-Induced Inhibition of Lipid Synthesis Flux in Cultured Cells.: Measurement of de novo lipogenesis
No full textInternational audienceAMP-activated protein kinase (AMPK) is a master regulator of multiple cellular metabolic pathways, including lipid metabolism. Some of the well-known substrates of AMPK are acetyl-CoA carboxylase (ACC) and 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase, regulatory enzymes of fatty acid and cholesterol synthesis, respectively. The discovery that both of them are inactivated by AMPK suggested the therapeutic potential of AMPK activation in the treatment of metabolic diseases associated with lipid disorders, such as nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). Here we describe a method to measure lipid synthesis flux in intact cells from the saponifiable (including fatty acids) and non-saponifiable (including sterols) fractions of lipid extracts
Animal models to study AMPK
No full textInternational audienceAMPK is an evolutionary conserved energy sensor involved in the regulation of energy metabolism. Based on biochemical studies, AMPK has brought much of interest in the recent years due to its potential impact on metabolic disorders. Suitable animal models are therefore essential to promote our understanding of the molecular and functionnal roles of AMPK but also to bring novel information for the development of novel therapeutic strategies. The organism systems include pig (Sus scrofa), mouse (Mus musculus), fly (Drosophila melanogaster), worm (Caenorhabditis elegans) and fish (Danio rerio) models. These animal models have provided reliable experimental evidence demonstrating the crucial role of AMPK in the regulation of metabolism but also of cell polarity, autophagy and oxidative stress. In this chapter, we update the new development in the generation and application of animal models for the study of AMPK biology. We also discuss recent breakthroughs from studies in mice, fly and worms showing how AMPK has a primary role in initiating or promoting pathological or beneficial impact on health
ROLE DU FACTEUR DE TRANSCRIPTION SREBP-1C DANS L'ACTIVATION TRANSCRIPTIONNELLE DES GENES DE LA GLYCOLYSE ET DE LA LIPOGENESE PAR L'ENVIRONNEMENT GLUCIDIQUE DANS LE FOIE
No full textPARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF
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