p21-活性化キナーゼ2（PAK2）は、PAK1ではなく、収縮刺激を受けた骨格筋のグルコース輸送を制御している

The p21-activated kinase 2 (PAK2), but not PAK1, regulates contraction-stimulated skeletal muscle glucose transport.

• Lisbeth L V Møller
• Ida L Nielsen
• Jonas R Knudsen
• Nicoline R Andersen
• Thomas E Jensen
• Lykke Sylow
• Erik A Richter

抄録

エイム:

筋収縮は骨格筋のグルコース輸送を刺激する。インスリンとは無関係に発生するため、インスリン抵抗性の状態ではグルコース輸送を増加させる重要な代替経路であるが、細胞内シグナル伝達機構は完全には解明されていない。筋収縮はマウスおよびヒトの骨格筋において第I群p21活性化キナーゼ（PAK）を活性化する。PAK1とPAK2はRac1の下流標的であり、収縮を刺激するグルコース輸送の重要な調節因子である。このことから、PAK1とPAK2は収縮刺激性グルコース輸送におけるRac1の下流エフェクターである可能性があると考えられる。本研究では、PAK1および/またはPAK2が収縮誘発性グルコース輸送を制御しているという仮説を検証することを目的とした。

AIM: Muscle contraction stimulates skeletal muscle glucose transport. Since it occurs independently of insulin, it is an important alternative pathway to increase glucose transport in insulin-resistant states, but the intracellular signaling mechanisms are not fully understood. Muscle contraction activates group I p21-activated kinases (PAKs) in mouse and human skeletal muscle. PAK1 and PAK2 are downstream targets of Rac1, which is a key regulator of contraction-stimulated glucose transport. Thus, PAK1 and PAK2 could be downstream effectors of Rac1 in contraction-stimulated glucose transport. The current study aimed to test the hypothesis that PAK1 and/or PAK2 regulate contraction-induced glucose transport.

方法:

グルコース輸送は、I群PAKの薬理学的阻害剤（IPA-3）の存在下または非存在下で、または全身PAK1ノックアウトマウス、筋特異的PAK2ノックアウトマウス、またはダブル全身PAK1と筋特異的PAK2ノックアウトマウスに由来するインキュベートされた単離ヒラメ筋と伸筋消化管長筋（EDL）マウス骨格筋で測定された。

METHODS: Glucose transport was measured in isolated soleus and extensor digitorum longus (EDL) mouse skeletal muscle incubated either in the presence or absence of a pharmacological inhibitor (IPA-3) of group I PAKs or originating from whole-body PAK1 knockout, muscle-specific PAK2 knockout or double whole-body PAK1 and muscle-specific PAK2 knockout mice.

結果:

IPA-3はヒラメ筋とEDL筋の電気刺激収縮に対するグルコース輸送の増加を-22%減少させた。PAK1はヒラメ筋とEDL筋の両方で収縮刺激されたグルコース輸送には無効であった。PAK2の欠如は、単独（-13％）またはPAK1との組み合わせ（-14％）のいずれかで、EDL筋では収縮刺激されたグルコース輸送を部分的に減少させたが、ヒラメ筋では減少させなかった。

RESULTS: IPA-3 attenuated (-22%) the increase in glucose transport in response to electrically stimulated contractions in soleus and EDL muscle. PAK1 was dispensable for contraction-stimulated glucose transport in both soleus and EDL muscle. Lack of PAK2, either alone (-13%) or in combination with PAK1 (-14%), partly reduced contraction-stimulated glucose transport compared to control littermates in EDL, but not soleus muscle.

結論:

単離された解糖マウスEDL筋における収縮刺激性グルコース輸送は、PAK2に部分的に依存しているが、PAK1には依存していない。

CONCLUSION: Contraction-stimulated glucose transport in isolated glycolytic mouse EDL muscle is partly dependent on PAK2, but not PAK1.

© 2020 The Authors. Physiological Reports published by Wiley Periodicals LLC on behalf of The Physiological Society and the American Physiological Society.