Uddin, Mohammad Nasir;Sharma, Govinda;Choi, Hong Seok;Lim, Seong-Il;Oh, Won Keun
Natural Product Sciences
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v.19
no.1
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pp.1-7
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2013
AMP-activated protein kinase (AMPK) is a major cellular energy sensor and master regulator of metabolic homeostasis. On activation, this cellular fuel sensing enzyme induces a series of metabolic changes to balance energy consumption via multiple downstream signaling pathways controlling nutrient uptake and energy metabolism. This pivotal role of AMPK has led to the development of numerous AMPK activators which might be used as novel drug candidates in the treatment of AMPK related disorders, diabetes, obesity, and other metabolic diseases. Consequently, a number of patents have been published on AMPK activators from natural products and other sources. This review covers the patented AMPK activators from natural products and their therapeutic potential in treatment or prevention of metabolic diseases including diabetes and obesity.
Jin, Yeong Jun;Jang, Mi Gyeong;Kim, Jae-Won;Kang, Minyeong;Ko, Hee Chul;Kim, Se Jae
Journal of Life Science
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v.32
no.7
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pp.542-549
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2022
Polymethoxyflavones (PMFs) are flavonoids mainly found in citrus fruits and have been reported to exhibit a wide range of bioactivities, including anti-obesity, anti-cancer, and anti-inflammatory actions. To utilize PMFs as functional materials, it is necessary to develop a simple method of obtaining PMFs from citrus tissues containing a large amount of PMFs. It has been reported that Jinkyool (C. sunki Hort ex. Tanaka) peel contained a large amount of PMFs, but there are no studies on PMFs isolated from its leaves. In this study, we established a simple procedure for obtaining the PMF-rich fraction (PRF) from the leaves of Jinkyool and investigated the effects of PRF on lipid metabolism in 3T3-L1 cells. PRF inhibited lipogenesis during the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes. It decreased the expression of peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR𝛾) and CCAAT/enhancer binding protein alpha (CEBP𝛼), FAS, and adipocyte fatty-acid-binding protein 2 (aP2). In mature 3T3-L1 adipocytes, PRF increases the phosphorylation of protein kinase A (PKA)/hormone-sensitive lipase (HSL), which are key factors involved in lipolysis. Moreover, it increases the phosphorylation of the AMP-activated protein kinase (AMPK)/acetyl-CoA carboxylase (ACC) involved in fatty acid oxidation. These results suggest that PRF from Jinkyool leaves can be used as an anti-obesity agent with the action of inhibiting lipogenesis and promoting lipolysis and fatty acid oxidation in 3T3-L1 adipocytes.
Purpose: Quercetin is a polyphenolic flavonoid abundant in many fruits and vegetables. It has potential health-beneficial properties, such as antioxidant, anti-obesity, anti-cancer, anti-diabetic and anti-inflammatory effects. The purpose of this study was to investigate whether the lipid metabolism improvement effect of quercetin affected the regulation of AMP-activated protein kinase (AMPK) activity and microRNA (miR)-21 expression in the liver of mice fed a high-cholesterol diet. Methods: Male C57BL/6J mice were fed with normal diet, quercetin-free diet and diets containing 0.05% or 0.1% quercetin for six weeks. Hypercholesterolemia was induced by adding 1% cholesterol and 0.5% cholic acid to all diets. Serum and liver triglyceride (TG), and total cholesterol (TC) concentrations were analyzed using a commercial enzymatic colorimetric kit. AMPK activity was quantified using an AMPK kinase assay kit. The levels of miR-21 and genes involved in lipid metabolism were measured by real-time quantitative polymerase chain reaction. Results: Supplementation of quercetin reduced serum and hepatic TG and TC levels without changing body weight and food intake. Dietary quercetin significantly inhibited the mRNA levels of hepatic sterol-regulatory element binding protein-1c, acetyl-CoA carboxylase 1 and fatty acid synthesis, which are involved in hepatic lipogenesis. Dietary quercetin enhanced AMPK activity and suppressed miR-21 expression, promoting hepatic lipid accumulation. Conclusion: These results suggest that the lipid-lowering effect of quercetin on the serum and liver of mice may be partially mediated by the regulation of lipogenic gene expression, AMPK activity and miR-21 expression in the liver of mice fed a high-cholesterol diet.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.28
no.2
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pp.195-199
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2014
Although the Herba Cirsii is known to posses beneficial health effects, the anti-diabetic effects and the mechanism of action have not been elucidated. In the present study we have shown that Herba Cirsii Extract (HCE) can stimulate glucose uptake in OP9 adipocytes. Unlike insulin, HCE did not stimulate the Ser473 phosphorylation and activation of Akt. The increasing effects of HCE on glucose uptake were inhibited by PD680509 and compound C pretreatment, which means that the glucose uptake effects by HCE were carried out by extracelluar signal-regulated kinase1/2(ERK1/2) and AMP-activated protein kinase (AMPK) activation. Further studies revealed that HCE stimulated glucose transport occurs through a mechanism involving ERK1/2 activation and AMPK activation.
Objective: Adipose tissue is no longer considered as an inert storage organ for lipid, but instead is thought to play an active role in regulating insulin effects via secretion adipokines. However, conflicting reports have emerged regarding the effects of adipokines. In this study, we investigated the role of adipokines in glucose metabolism and insulin sensitivity in obese Bama mini-pigs. Methods: An obesity model was established in Bama mini-pigs, by feeding with high-fat and high-sucrose diet for 30 weeks. Plasma glucose and blood biochemistry levels were measured, and intravenous glucose tolerance test was performed. Adipokines, including adiponectin, interleukin-6 (IL-6), resistin and tumor necrosis factor alpha ($TNF-{\alpha}$), and glucose-induced insulin secretion were also examined by radioimmunoassay. AMP-activated protein kinase (AMPK) phosphorylation in skeletal muscle, which is a useful insulin resistance marker, was examined by immunoblotting. Additionally, associations of AMPK phosphorylation with plasma adipokines and homeostasis model assessment of insulin resistance (HOMA-IR) index were assessed by Pearce's correlation analysis. Results: Obese pigs showed hyperglycemia, high triglycerides, and insulin resistance. Adiponectin levels were significantly decreased (p<0.05) and IL-6 amounts dramatically increased (p<0.05) in obese pigs both in serum and adipose tissue, corroborating data from obese mice and humans. However, circulating resistin and $TNF-{\alpha}$ showed no difference, while the values of $TNF-{\alpha}$ in adipose tissue were significantly higher in obese pigs, also in agreement with data from obese humans but not rodent models. Moreover, strong associations of skeletal muscle AMPK phosphorylation with plasma adiponectin and HOMA-IR index were obtained. Conclusion: AMPK impairment induced by adiponectin decrease mediates insulin resistance in high-fat and high-sucrose diet induction. In addition, Bama mini-pig has the possibility of a conformable model for human metabolic diseases.
Brain-type natriuretic peptide (BNP) is a cardiac hormone that exerts cardiovascular and renal effects and regulates metabolic processes. In the current study, to determine the hepatic effects of BNP, we investigated whether it improves high-fat diet (HFD)-induced hepatic IR and characterized its possible mechanism. No significant differences in body weight, fat mass, or lean mass were observed between the saline- and BNP-treated groups of normal diet-and HFD-fed mice. During the clamp test, the BNP infusion into HFD-fed mice led to lower blood glucose levels and increased glucose infusion rates versus that into saline-treated HFD-fed mice. The BNP infusion also inhibited hepatic glucose production and decreased hepatic triglyceride levels concomitant with decreased expression of gluconeogenesis and lipogenesis-related genes, resulting in reduced levels of alanine aminotransferase and aspartate aminotransferase. BNP increased the phosphorylation of Akt and AMP-acti- vated protein kinase (AMPK) in the livers of HFD-fed mice compared to saline-fed HFD mice. The incubation of AML12 murine hepatocytes with BNP increased the basal levels of phosphorylated Akt and AMPK and recovered the phosphorylated Akt and phosphorylated AMPK levels reduced by palmitate treatment. Furthermore, BNP incubation prevented palmitate-induced increases in lipo- genesis gene expressions. Taken together, the current study's findings indicated that BNP ameliorates hepatic IR, resulting in reduced hepatic glucose production and hepatic steatosis.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2012.05a
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pp.407-408
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2012
요약은 이 연구는 다양한 식이 섭취와 일회 지구성 운동으로 야기되는 근육(백색 비복근) 내 AMP-activated protein kinase(AMPK), Extracellular signal-regulated kinase(ERK 1/2)와 p38 mitogen-activated protein kinase(MAPK)의 신호전달체계를 구명해 보고자 실시되었다. 실험에 사용된 쥐(Sprague-Dawley)는 총 160마리로 크게 일반 탄수화물 식이(CHO; 40마리), 포화지방 식이(SAFA; 40마리), 단일불포화 식이(MUFA; 40마리)와 다불포화 식이(PUFA; 40마리)로 나누어 연구를 진행하였다. 운동 프로그램은 일회 지구성 운동으로 30분 운동 후 5분 휴식의 사이클을 지속적으로 6번 반복하여 총 3시간의 지구성 수영 운동을 실시하였고, 분석을 위한 조직 샘플링은 운동 전, 운동 후 0시간, 1시간, 4시간, 24시간에 걸쳐서 이루어졌다. 연구의 결과는 서로 다른 식이 섭취와 운동에 따른 AMPK의 신호전달 단백질의 발현은 유의한 치이가 나타나지 않았다. 그러나 서로 다른 식이를 섭취한 쥐의 근육에서 ERK 1/2(p<.01)와 p38 MAPK(p<.001)의 신호전달 단백질의 발현은 유의한 차이를 보였다(p<.05). 흥미로운 결과는 운동에 대한 유의한 차이는 AMPK, ERK1/2와 p38 MAPK 모두 유의한 차이를 보이지 않았다는 것이다. 결론적으로 일회 지구성 운동보다 서로 다른 식이의 섭취가 근육 내(백색 비복근)의 대사적 변화를 일으키는데 주도적인 영향을 미칠 수 있음을 시사할 수 있다.
Dayarathne, Lakshi A.;Ranaweera, Sachithra S.;Natraj, Premkumar;Rajan, Priyanka;Lee, Young Jae;Han, Chang-Hoon
Journal of Veterinary Science
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v.22
no.6
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pp.92.1-92.12
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2021
Background: Naringin and its aglycone naringenin are citrus-derived flavonoids with several pharmacological effects. On the other hand, the mechanism for the anti-diabetic effects of naringenin and naringin are controversial and remain to be clarified further. Objective: This study examined the relationship between glucose uptake and AMP-activated protein kinase (AMPK) phosphorylation by naringenin and naringin in high glucose-treated HepG2 cells. Methods: Glucose uptake was measured using the 2-NBDG fluorescent D-glucose analog. The phosphorylation levels of AMPK and GSK3β (Glycogen synthase kinase 3 beta) were observed by Western blotting. Molecular docking analysis was performed to evaluate the binding affinity of naringenin and naringin to the γ-subunit of AMPK. Results: The treatment with naringenin and naringin stimulated glucose uptake regardless of insulin stimulation in high glucose-treated HepG2 cells. Both flavonoids increased glucose uptake by promoting the phosphorylation of AMPK at Thr172 and increased the phosphorylation of GSK3β. Molecular docking analysis showed that both naringenin and naringin bind to the γ-subunit of AMPK with high binding affinities. In particular, naringin showed higher binding affinity than the true modulator, AMP with all three CBS domains (CBS1, 3, and 4) in the γ-subunit of AMPK. Therefore, both naringenin and naringin could be positive modulators of AMPK activation, which enhance glucose uptake regardless of insulin stimulation in high glucose-treated HepG2 cells. Conclusions: The increased phosphorylation of AMPK at Thr172 by naringenin and naringin might enhance glucose uptake regardless of insulin stimulation in high glucose treated HepG2 cells.
Acetyl-CoA carboxylases (ACCs) play critical roles in fatty acid synthesis and oxidation by the catalytic activity of the carboxylation of acetyl-CoA to malonyl-CoA. It is known that ACCs are inactivated through reversible phosphorylation by AMP-activated protein kinase (AMPK) and allosterically activated by citrate. Here, we determined the crystal structures of biotin carboxylase (BC) domain of human ACC2 phosphorylated by AMPK in the presence of citrate in order to elucidate the activation mechanism by citrate. This structure shows that phosphorylated Ser222 is released from the dimer interface, and thereby facilitating the dimerization or oligomerization of the BC domain allosterically. This structural explanation is coincident with the experimental result that the phosphorylated Ser222 was dephosphorylated more easily by protein phosphatase 2A (PP2A) as the citrate concentration increases.
Hyun Sook Lee;Jae In Jung;Jung Soon Hwang;Myeong Oh Hwang;Eun Ji Kim
Nutrition Research and Practice
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v.17
no.6
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pp.1043-1055
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2023
BACKGROUND/OBJECTIVES: The fruit of Cydonia oblonga Miller (COM) is used traditionally in Mediterranean region medicine to prevent or treat obesity, but its mechanism of action is still unclear. Beyond a demonstrated anti-obesity effect, the fruit was tested for the mechanism of adipogenesis in 3T3-L1 preadipocytes. MATERIALS/METHODS: 3T3-L1 preadipocytes were cultured for 8 days with COM fruit extract (COME) at different concentrations (0-600 ㎍/mL) with adipocyte differentiation medium. The cell viability was measured using an MTT assay; triglyceride (TG) was stained with Oil Red O. The expression levels of the adipogenesis-related genes and protein expression were analyzed by reverse transcription polymerase chain reaction and Western blotting, respectively. RESULTS: COME inhibited intracellular TG accumulation during adipogenesis. A COME treatment in 3T3-L1 cells induced upregulation of the adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK)α phosphorylation and downregulation of the adipogenic transcription factors, such as sterol regulatory element-binding protein 1c, peroxisome proliferator-activated receptor γ, and CCAAT/enhancer binding protein α. The COME treatment reduced the mRNA expression of fatty acyl synthetase, adenosine triphosphate-citrate lyase, adipocyte protein 2, and lipoprotein lipase. It increased the mRNA expression of hormone-sensitive lipase and carnitine palmitoyltransferase I in 3T3-L1 cells. CONCLUSIONS: COME inhibits adipogenesis via the AMPK signaling pathways. COME may be used to prevent and treat obesity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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