hfbHealth, Food & BiotechnologyHealth, Food & Biotechnology2712-7648РОСБИОТЕХ10.36107/hfb.2026.i2.s301hfb-301Research ArticleЗДОРОВЬЕHEALTHДинамика ткане-специфичного изменения концентрации АМФК при адаптации к гипобарической гипоксииDynamics of Tissue-Specific Changes in AMPK Concentration during Adaptation to Hypobaric HypoxiaКрыцынаУльяна ВикторовнаKrytsynaUlyana V.ukrytsyna@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7840-9269ХаритоноваОльга ВладимировнаKharitonovaOlga V.

кандидат биологических наук

incentra@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5595-8182ПоздняковДмитрий ИгоревичPozdnyakovDmitry I.

доктор фармацевтических наук

pozdniackow.dmitry@yandex.ruПятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ, Российская Федерация (г. Пятигорск, Россия).РоссияPyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - branch of the Volgograd State Medical University, Pyatigorsk, RussiaRussian FederationПятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ, Российская Федерация (г. Пятигорск, Россия)РоссияPyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - branch of the Volgograd State Medical University, Pyatigorsk, RussiaRussian Federation202610072026821926Copyright © Крыцына У.В., Харитонова О.В., Поздняков Д.И., 20262026Крыцына У.В., Харитонова О.В., Поздняков Д.И.Krytsyna U.V., Kharitonova O.V., Pozdnyakov D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.hfb-journal.ru/jour/article/view/301Введение

Введение. АМФ-активируемая протеинкиназа (АМФК) играет существенную роль при адаптации клеточного метаболизма к условиям гипоксии. При этом выраженность и интенсивность АМФК-зависимых приспособительных механизмов зависят от продолжительности и силы воздействия гипоксического стимула, что можно использовать в ходе гипоксических тренировок. 

Цель исследования

Цель исследования: изучить динамику тканеспецифичного изменения концентрации АМФК в условиях кратковременной гипобарической гипоксии у мышей линии BALB/c.

Материалы и методы

Материалы и методы. Кратковременную гипобарическую гипоксию моделировали путем помещения животных в барокамеру с воздухом, насыщенным кислородом на 14 % (эквивалентно высоте 4000 м над уровнем море). Продолжительность гипоксии составляла 120 сек., 240 сек., 360 сек., 480 сек., 600 сек. и 720 сек. Далее у мышей производили забор крови и внутренних органов (печени, скелетных мышц, головного мозга, подкожной жировой клетчатки) с получением сыворотки и супернатантов соответственно, в которых оценивали концентрацию АМФК. Содержание АМФК определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа. 

Результаты

Результаты. Гипобарическая гипоксия продолжительностью 120 сек. способствует уменьшению содержания АМФК в сыворотке крови, но приводит к изменению концентрации фермента в супернатантах внутренних органов. В дальнейшем было показано, что содержание АМФК находится в сильной корреляционной зависимости со временем гипоксии (для сыворотки крови R2 = 0,7519; печени R2 = 0,8873; подкожной жировой клетчатки R2 = 0,8479; скелетных мышц R2 = 0,9406; головного мозга R2 = 0,8516). Наиболее значимые изменение отмечены при длительности гипобарической гипоксии 720 сек., когда содержание АМФК увеличилось относительно интактной группы мышей: в супернатанте подкожной жировой клетчатки — на 106,0 %; в супернатанте печени — на 115,2 %; в скелетных мышцах — на 96,0 % и в головном мозге — на 155,2 % (все перечисленные показатели: p < 0,05).

Выводы

Выводы. Кратковременная гипобарическая гипоксия длительностью от 4 до 12 мин. способствует повышению уровня АМФК в головном мозге, скелетных мышцах, печени и подкожной жировой клетчатке, тогда как в сыворотке крови содержание АМФК достоверно уменьшалось. Полученные результаты могут использоваться при изучении механизмов адаптации организма к условиям гипоксии.

Introduction

Introduction. AMP-activated protein kinase (AMPK) plays an essential role in the adaptation of cellular metabolism to hypoxia. At the same time, the severity and intensity of AMPK-dependent adaptive mechanisms depend on the duration and strength of the hypoxic stimulus, which can be used during hypoxic training. 

The purpose of the study was to dynamically evaluate the tissue-specific change in AMPK concentration under conditions of short-term hypobaric hypoxia in Balb/c mice. 

Materials and Methods

Materials and Methods. Short-term hypobaric hypoxia was modeled by placing animals in a pressure chamber with air with oxygen saturation of 14 % (equivalent to an altitude of 4000 m above sea level). The duration of hypoxia was 120 sec., 240 sec., 360 sec., 480 sec., 600 sec. and 720 sec. Next, blood and internal organs (liver, skeletal muscles, brain, subcutaneous adipose tissue) were taken from mice to obtain serum and supernatants, respectively, in which the concentration of AMPK was assessed. The AMPK content was determined by solid-phase enzyme immunoassay. 

Results

Results. Under hypobaric hypoxia duration 120 sec. the content of AMPK in the blood serum was reduced, but it leads to a change in the concentration of the enzyme in the supernatants of internal organs. Subsequently, it was shown that the content of AMPK is strongly correlated with the time of hypoxia (for blood serum R2 = 0.7519; liver R2 = 0.8873; subcutaneous fat R2 = 0.8479; skeletal muscles R2 = 0.9406; brain R2 = 0.8516). The most significant changes were noted with a duration of hypobaric hypoxia of 720 seconds, when the AMPK content increased relative to the intact group of mice in the adipose tissue supernatant by 106.0 %; liver supernatant — 115.2 %; skeletal muscles — 96.0 % and brain — 155.2 % (all parameters p < 0.05). 

Conclusion

Conclusion. Short-term hypobaric hypoxia lasting from 4 to 12 minutes. It promotes an increase in AMPK levels in the brain, skeletal muscles, liver and subcutaneous adipose tissue, while the AMPK content in the blood serum significantly decreased. The results obtained can be used in studying the mechanisms of body adaptation to hypoxia conditions and optimizing the hypoxic training regime, both at the preclinical and clinical stages of research work.

гипобарическая гипоксияАМФКгипоксические тренировкиадаптацияhypobaric hypoxiaAMPKhypoxic trainingadaptationReferencesКрыцына, У. В., Харитонова, О. В., & Поздняков, Д. И. (2025). Кратковременная гипобарическая гипоксия как основа экспериментальной модели гипоксической тренировки [Short-term hypobaric hypoxia as a basis for an experimental model of hypoxic training]. Бюллетень медицинской науки, 4, 75–81. https://doi.org/10.31684/25418475-2025-4-75Крыцына, У. В., Харитонова, О. В., & Поздняков, Д. И. (2025). Кратковременная гипобарическая гипоксия как основа экспериментальной модели гипоксической тренировки [Short-term hypobaric hypoxia as a basis for an experimental model of hypoxic training]. Бюллетень медицинской науки, 4, 75–81. https://doi.org/10.31684/25418475-2025-4-75Chun, Y., & Kim, J. (2021). AMPK-mTOR signaling and cellular adaptations in hypoxia. International Journal of Molecular Sciences, 22(18), 9765. https://doi.org/10.3390/ijms22189765Chun, Y., & Kim, J. (2021). AMPK-mTOR signaling and cellular adaptations in hypoxia. International Journal of Molecular Sciences, 22(18), 9765. https://doi.org/10.3390/ijms22189765Guo, H., Ding, H., Yan, Y., Chen, Q., Zhang, J., Chen, B., & Cao, J. (2021). Intermittent hypoxia-induced autophagy via AMPK/mTOR signaling pathway attenuates endothelial apoptosis and dysfunction in vitro. Sleep and Breathing, 25(4), 1859–1865. https://doi.org/10.1007/s11325-021-02297-0Guo, H., Ding, H., Yan, Y., Chen, Q., Zhang, J., Chen, B., & Cao, J. (2021). Intermittent hypoxia-induced autophagy via AMPK/mTOR signaling pathway attenuates endothelial apoptosis and dysfunction in vitro. Sleep and Breathing, 25(4), 1859–1865. https://doi.org/10.1007/s11325-021-02297-0Ke, R., Xu, Q., Li, C., Luo, L., & Huang, D. (2018). Mechanisms of AMPK in the maintenance of ATP balance during energy metabolism. Cell Biology International, 42(4), 384–392. https://doi.org/10.1002/cbin.10915Ke, R., Xu, Q., Li, C., Luo, L., & Huang, D. (2018). Mechanisms of AMPK in the maintenance of ATP balance during energy metabolism. Cell Biology International, 42(4), 384–392. https://doi.org/10.1002/cbin.10915Kim, H. I., Han, Y., & Park, J. (2025). AMP-activated protein kinases in health and disease. International Journal of Molecular Sciences, 26(16), 8075. https://doi.org/10.3390/ijms26168075Kim, H. I., Han, Y., & Park, J. (2025). AMP-activated protein kinases in health and disease. International Journal of Molecular Sciences, 26(16), 8075. https://doi.org/10.3390/ijms26168075Li, S. N., Anbalagan, P., Pang, J., Ihsan, M., & Girard, O. (2024). Exercise responses to repeated cycle sprints with continuous and intermittent hypoxic exposure. European Journal of Sport Science, 24(8), 1045–1055. https://doi.org/10.1002/ejsc.12146Li, S. N., Anbalagan, P., Pang, J., Ihsan, M., & Girard, O. (2024). Exercise responses to repeated cycle sprints with continuous and intermittent hypoxic exposure. European Journal of Sport Science, 24(8), 1045–1055. https://doi.org/10.1002/ejsc.12146Mallet, R. T., Burtscher, J., Pialoux, V., Pasha, Q., Ahmad, Y., Millet, G. P., & Burtscher, M. (2023). Molecular mechanisms of high-altitude acclimatization. International Journal of Molecular Sciences, 24(2), 1698. https://doi.org/10.3390/ijms24021698Mallet, R. T., Burtscher, J., Pialoux, V., Pasha, Q., Ahmad, Y., Millet, G. P., & Burtscher, M. (2023). Molecular mechanisms of high-altitude acclimatization. International Journal of Molecular Sciences, 24(2), 1698. https://doi.org/10.3390/ijms24021698Mulligan, J. D., Gonzalez, A. A., Kumar, R., Davis, A. J., & Saupe, K. W. (2005). Aging elevates basal adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) activity and eliminates hypoxic activation of AMPK in mouse liver. The Journals of Gerontology: Series A, Biological Sciences and Medical Sciences, 60(1), 21–27. https://doi.org/10.1093/gerona/60.1.21Mulligan, J. D., Gonzalez, A. A., Kumar, R., Davis, A. J., & Saupe, K. W. (2005). Aging elevates basal adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) activity and eliminates hypoxic activation of AMPK in mouse liver. The Journals of Gerontology: Series A, Biological Sciences and Medical Sciences, 60(1), 21–27. https://doi.org/10.1093/gerona/60.1.21Rizo-Roca, D., Ríos-Kristjánsson, J. G., Núñez-Espinosa, C., Santos-Alves, E., Gonçalves, I. O., Magalhães, J., Ascensão, A., Pagès, T., Viscor, G., & Torrella, J. R. (2017). Intermittent hypobaric hypoxia combined with aerobic exercise improves muscle morphofunctional recovery after eccentric exercise to exhaustion in trained rats. Journal of Applied Physiology, 122(3), 580–592. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00501.2016Rizo-Roca, D., Ríos-Kristjánsson, J. G., Núñez-Espinosa, C., Santos-Alves, E., Gonçalves, I. O., Magalhães, J., Ascensão, A., Pagès, T., Viscor, G., & Torrella, J. R. (2017). Intermittent hypobaric hypoxia combined with aerobic exercise improves muscle morphofunctional recovery after eccentric exercise to exhaustion in trained rats. Journal of Applied Physiology, 122(3), 580–592. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00501.2016Rousset, C. I., Leiper, F. C., Kichev, A., Gressens, P., Carling, D., Hagberg, H., & Thornton, C. (2015). A dual role for AMP-activated protein kinase (AMPK) during neonatal hypoxic-ischaemic brain injury in mice. Journal of Neurochemistry, 133(2), 242–252. https://doi.org/10.1111/jnc.13034Rousset, C. I., Leiper, F. C., Kichev, A., Gressens, P., Carling, D., Hagberg, H., & Thornton, C. (2015). A dual role for AMP-activated protein kinase (AMPK) during neonatal hypoxic-ischaemic brain injury in mice. Journal of Neurochemistry, 133(2), 242–252. https://doi.org/10.1111/jnc.13034Siques, P., Brito, J., Flores, K., Ordenes, S., Arriaza, K., Pena, E., León-Velarde, F., López de Pablo, Á. L., Gonzalez, M. C., & Arribas, S. (2018). Long-term chronic intermittent hypobaric hypoxia induces glucose transporter (GLUT4) translocation through AMP-activated protein kinase (AMPK) in the soleus muscle in lean rats. Frontiers in Physiology, 9, 799. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00799Siques, P., Brito, J., Flores, K., Ordenes, S., Arriaza, K., Pena, E., León-Velarde, F., López de Pablo, Á. L., Gonzalez, M. C., & Arribas, S. (2018). Long-term chronic intermittent hypobaric hypoxia induces glucose transporter (GLUT4) translocation through AMP-activated protein kinase (AMPK) in the soleus muscle in lean rats. Frontiers in Physiology, 9, 799. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00799Viscor, G., Torrella, J. R., Corral, L., Ricart, A., Javierre, C., Pages, T., & Ventura, J. L. (2018). Physiological and biological responses to short-term intermittent hypobaric hypoxia exposure: From sports and mountain medicine to new biomedical applications. Frontiers in Physiology, 9, 814. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00814Viscor, G., Torrella, J. R., Corral, L., Ricart, A., Javierre, C., Pages, T., & Ventura, J. L. (2018). Physiological and biological responses to short-term intermittent hypobaric hypoxia exposure: From sports and mountain medicine to new biomedical applications. Frontiers in Physiology, 9, 814. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00814Wang, Q., Sun, J., Liu, M., Zhou, Y., Zhang, L., & Li, Y. (2021). The new role of AMP-activated protein kinase in regulating fat metabolism and energy expenditure in adipose tissue. Biomolecules, 11(12), 1757. https://doi.org/10.3390/biom11121757Wang, Q., Sun, J., Liu, M., Zhou, Y., Zhang, L., & Li, Y. (2021). The new role of AMP-activated protein kinase in regulating fat metabolism and energy expenditure in adipose tissue. Biomolecules, 11(12), 1757. https://doi.org/10.3390/biom11121757Zhang, Y., Wang, J., He, M., Liu, J., Zhao, J., He, J., Wang, C., Li, Y., Xiao, C., Fan, C., Chang, J., & Liu, X. (2025). Hypobaric hypoxia-driven energy metabolism disturbance facilitates vascular endothelial dysfunction. Redox Biology, 84, 103675. https://doi.org/10.1016/j.redox.2025.103675Zhang, Y., Wang, J., He, M., Liu, J., Zhao, J., He, J., Wang, C., Li, Y., Xiao, C., Fan, C., Chang, J., & Liu, X. (2025). Hypobaric hypoxia-driven energy metabolism disturbance facilitates vascular endothelial dysfunction. Redox Biology, 84, 103675. https://doi.org/10.1016/j.redox.2025.103675

The authors declare that there are no conflicts of interest present.