AMPK、ミトコンドリア機能、心血管疾患

AMPK, Mitochondrial Function, and Cardiovascular Disease.

• Shengnan Wu
• Ming-Hui Zou

抄録

アデノシン一リン酸活性化プロテインキナーゼ（AMPK）は、エネルギーや細胞ストレスに応答して適切な細胞内アデノシン三リン酸レベルを維持するために、多くの異化・同化シグナル伝達経路を担当しています。細胞内のエネルギースイッチや燃料計としての従来の役割に加えて、最近の研究では、AMPKは酸化還元センサーや変調器としても機能し、心血管プロセスの維持や疾患の進行抑制に重要な役割を果たしていることが明らかになってきました。心血管障害の治療薬として広く使用されているスタチン、メトホルミン、ベルベリン、ポリフェノール、およびレスベラトロールを含む薬理学的試薬は、AMPKシグナル伝達調節を介して部分的にその保護／治療効果を送達するように見える。健康と疾患の間のAMPKの機能は明らかになっていない。蓄積された研究により、ミトコンドリアの恒常性のAMPK調節や、異常なAMPK活性を引き起こすミトコンドリア機能不全など、AMPKとミトコンドリアの間のクロストークが実証されている。本総説では、まずAMPKの構造と制御について説明し、次に、ミトコンドリア機能不全がAMPKを制御する仕組みや、ミトコンドリアのホメオスタシスを維持するための中心的なメディエーターであるAMPKの理解に向けた最近の進歩に焦点を当てています。最後に、機能不全のAMPKがミトコンドリア機能への影響を介して心血管疾患の発症と進行にどのように寄与しているかを体系的にレビューします。

Adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) is in charge of numerous catabolic and anabolic signaling pathways to sustain appropriate intracellular adenosine triphosphate levels in response to energetic and/or cellular stress. In addition to its conventional roles as an intracellular energy switch or fuel gauge, emerging research has shown that AMPK is also a redox sensor and modulator, playing pivotal roles in maintaining cardiovascular processes and inhibiting disease progression. Pharmacological reagents, including statins, metformin, berberine, polyphenol, and resveratrol, all of which are widely used therapeutics for cardiovascular disorders, appear to deliver their protective/therapeutic effects partially via AMPK signaling modulation. The functions of AMPK during health and disease are far from clear. Accumulating studies have demonstrated crosstalk between AMPK and mitochondria, such as AMPK regulation of mitochondrial homeostasis and mitochondrial dysfunction causing abnormal AMPK activity. In this review, we begin with the description of AMPK structure and regulation, and then focus on the recent advances toward understanding how mitochondrial dysfunction controls AMPK and how AMPK, as a central mediator of the cellular response to energetic stress, maintains mitochondrial homeostasis. Finally, we systemically review how dysfunctional AMPK contributes to the initiation and progression of cardiovascular diseases via the impact on mitochondrial function.