Regulation of AMP-activated protein kinase (AMPK) in the CeA and the effects on food intake control and energy expenditure

Orientador: Patrícia de Oliveira PradaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: A AMP-activated protein kinase (AMPK) regula o balanço energético por ações no hipotálamo. Sua ativação está ligada ao aumento da ingestão alimentar e sua inibição leva a redução da ingestão alimentar. Recentes evidências demonstram que outras regiões do sistema nervoso podem contribuir para o controle da ingestão alimentar. O núcleo central da amígdala (CeA) é parte integrante do sistema dopaminérgico de recompensa e juntamente com o hipotálamo participa do controle da homeostase energética. Na amígdala vias moleculares como a via da insulina participam do controle da ingestão alimentar, contudo ainda não foi avaliado se a AMPK poderia contribuir com esse controle. Em vista disso, o presente estudo avaliou a possível fosforilação da AMPK no CeA e sua participação no controle da ingestão alimentar em resposta a diversas situações. A AMPK estava expressa no CeA. O jejum aumentou a fosforilação em treonina da AMPK?1/2Thr172 e a realimentação reduziu essa fosforilação. A injeção de glicose no CeA diminuiu a fosforilação em AMPK?1/2Thr172, ao passo que, a injeção de 2DG aumentou essa fosforilação, assim como a ingestão alimentar. A injeção de grelina no CeA aumentou a ingestão alimentar e a fosforilação em AMPK?1/2Thr172. Esse resultado foi acompanhado pelo aumento da expressão gênica do NPY e redução de ocitocina. Em contrapartida, a insulina reduziu a fosforilação em AMPK?1/2Thr172 no CeA. A ativação farmacológica da AMPK no CeA, com AICAR, aumentou a ingestão como esperado. A infusão crônica de MTII reduziu a massa corporal, a ingestão e a fosforilação em AMPK?1/2Thr172 no CeA. O tratamento por 14 dias com siRNA-AMPK?2 no CeA, inibiu a expressão gênica da AMPK e reduziu a massa corporal. Essa redução foi acompanhada de aumento na expressão gênica de UCP1 no tecido adiposo marrom sem alteração na ingestão alimentar. Em adição, houve redução na expressão gênica de NPY e aumento de ocitocina no CeA. Esses resultados sugerem que a ativação da AMPK no CeA, participa do controle da homeostase energética por modular a ingestão alimentar em reposta a ação de nutrientes e hormônios como grelina e insulinaAbstract: AMP-activated protein kinase (AMPK) is a cellular energy sensor that regulates energy balance at cellular and whole body nivel. Several studies demonstrate that hypothalamic AMPK participates in the control of food intake in response to nutrients and hormones such as insulin and ghrelin. Increased AMPK activity in hypothalamus is associated with enhance in food intake and its inhibition leads to reduced food intake. Recent evidence demonstrates that other regions from central nervous system may contribute to control energy metabolism and food intake. The central nucleus of the amygdala (CeA) is part of the dopaminergic reward system and jointly with the hypothalamus participates in control of food intake. In amygdala molecular pathways such as insulin pathway participate in the control of food intake, however other cellular pathways, such as AMPK may contribute to this control. In this sense, the present study investigated AMPK activation in CeA and its participation in food intake control. Fasting increased phosphorylation in Thr172 of AMPK?1/2 and refeeding reduced this phosphorylation. Injection of glucose in CeA decreased the phosphorylation in Thr172 of AMPK?1/2, whereas 2DG injection increased this phosphorylation as well as food intake. Ghrelin injection in CeA increased food intake and Thr172 phosphorylation of AMPK?1/2. In adiction, NPY gene expression was increased and oxytocin gene expression was lower. In contrast, insulin reduced Thr172 phosphorylation of AMPK?1/2 in CeA. As expected, AMPK pharmacological activation in CeA with AICAR increased food intake. Chronic injection of MTII in CeA reduced body mass, food intake and phosphorylation in Thr172 of AMPK?1/2. Further, knocking down Alpha 1/2 AMPK in the CeA for 14 days was sufficient to decrease body mass without altering food intake. AMPK?2 and NPY gene expression in CeA was reduced and oxytocin gene expression in CeA and UCP-1 in BAT was increased. These results suggest that once active in CeA, AMPK participates in control of energy homeostasis by modulating food intake in response to nutrients and hormones such as ghrelin and insulinDoutoradoClinica MedicaDoutora em Ciências2014/16724-0157694/2013-5FAPESPCNP