AMPK ist entscheidend für die Regulierung der Energiebilanz und der Glukosesensorik durch POMC- und AgRP-Neuronen

Die hypothalamische AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK) wurde als ein Schlüssel-Sensormechanismus vorgeschlagen, der auf Hormone und Nährstoffe in der Regulierung der Energiebilanz reagiert. Die genauen neuronalen Populationen und zellulären Mechanismen, die beteiligt sind, sind jedoch unklar. Die Auswirkungen der langfristigen Manipulation von hypothalamischer AMPK auf die Energiebilanz sind ebenfalls unbekannt. Um solche Fragen direkt anzugehen, erzeugten wir POMC alpha 2KO- und AgRP alpha 2KO-Mäuse, die AMPK alpha2 in proopiomelanocortin- (POMC-) und agouti-verwandtem Protein-exprimierenden (AgRP-exprimierenden) Neuronen, die Schlüsselregulatoren der Energiebilanz sind, verlieren. POMC alpha 2KO-Mäuse entwickelten Fettleibigkeit aufgrund reduzierter Energieausgaben und dysregulierter Nahrungsaufnahme, blieben aber empfindlich gegenüber Leptin. Im Gegensatz dazu entwickelten AgRP alpha 2KO-Mäuse einen altersabhängigen schlanken Phänotyp mit erhöhter Empfindlichkeit gegenüber einem Melanocortin-Agonisten. Elektrophysiologische Studien in AMPK alpha2-defizienten POMC- oder AgRP-Neuronen zeigten eine normale Wirkung von Leptin oder Insulin, jedoch keine Reaktionen auf Veränderungen der extrazellulären Glukosespiegel, was darauf hindeutet, dass die Glukosesensorik-Signalisierungsmechanismen in diesen Neuronen von denjenigen Wegen, die von Leptin oder Insulin genutzt werden, verschieden sind. Zusammen mit den divergierenden Phänotypen der POMC alpha 2KO- und AgRP alpha 2KO-Mäuse deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass AMPK zwar eine Schlüsselrolle in der hypothalamischen Funktion spielt, jedoch nicht als allgemeiner Sensor und Integrator der Energiebilanz im mediobasalen Hypothalamus wirkt.