Динамика ткане-специфичного изменения концентрации АМФК при адаптации к гипобарической гипоксии

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

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. 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. 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.

1. Крыцына, 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/10.31684/25418475-2025-4-75

2. Chun, 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/ijms22189765

3. Guo, 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/s11325-021-02297-0

4. Ke, 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.10915

5. Kim, 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/ijms26168075

6. Li, 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.12146

7. Mallet, 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/ijms24021698

8. Mulligan, 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/60.1.21

9. Rizo-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.00501.2016

10. Rousset, 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.13034

11. Siques, 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.2018.00799

12. Viscor, 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.2018.00814

13. Wang, 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/biom11121757

14. Zhang, 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