The Effects and Role of Different Exercise Modalities on AMPActivated Protein Kinase (AMPK) Activity: A Review of Underlying Mechanisms

Abstract

AMP-activated protein kinase (AMPK) is a central regulator of cellular energy homeostasis and plays a critical role in metabolic adaptation to exercise. During skeletal muscle contraction, increases in the AMP/ATP ratio activate AMPK signaling pathways, promoting glucose uptake, fatty acid oxidation, and mitochondrial biogenesis while inhibiting energy-consuming anabolic processes. These molecular adaptations contribute to improved metabolic health and reduced risk of chronic diseases such as obesity, type 2 diabetes, and cardiovascular disorders. In addition, the interaction between AMPK and the mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway represents an important mechanism explaining the distinct adaptations to endurance and resistance training. Endurance exercise predominantly activates AMPK-mediated metabolic pathways, whereas resistance training stimulates mTOR-dependent protein synthesis and muscle hypertrophy. Therefore, understanding the molecular interaction between these pathways is essential for optimizing both athletic performance and metabolic health. This review aims to summarize the structure and function of AMPK, its role in exercise metabolism, and its potential implications in the prevention and treatment of metabolic dis.

AMP ile aktive olan protein kinaz (AMPK), hücresel enerji homeostazının düzenlenmesinde merkezi bir rol oynayan önemli bir enerji sensörüdür. İskelet kası kasılması sırasında hücre içi AMP/ATP oranındaki artış AMPK sinyal yolunu aktive ederek glukoz alımını, yağ asidi oksidasyonunu ve mitokondriyal biyogenezi artırırken enerji tüketen anabolik süreçleri baskılar. Bu moleküler adaptasyonlar, metabolik sağlığın iyileşmesine katkıda bulunmakta ve obezite, tip 2 diyabet ve kardiyovasküler hastalıklar gibi kronik metabolik hastalıkların riskini azaltmaktadır. Ayrıca AMPK ile memeli rapamisin hedefi (mTOR) sinyal yolu arasındaki etkileşim, dayanıklılık ve direnç egzersizlerine verilen farklı hücresel adaptasyonların açıklanmasında önemli bir mekanizma olarak kabul edilmektedir. Dayanıklılık egzersizleri ağırlıklı olarak AMPK aracılı metabolik yolları aktive ederken, direnç egzersizleri mTOR aracılı protein sentezi ve kas hipertrofisini desteklemektedir. Bu nedenle söz konusu iki sinyal yolu arasındaki moleküler etkileşimin anlaşılması hem atletik performansın optimize edilmesi hem de metabolik sağlığın geliştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu derleme çalışmasının amacı AMPK’nın yapısını ve fonksiyonlarını, egzersiz metabolizması ile ilişkisini ve metabolik hastalıkların önlenmesi ve tedavisindeki potansiyel rolünü güncel literatür ışığında incelemektir.