Cómo se transporta la glucosa a través de la membrana celular
Palabras clave
- GLUCOSA
- MONOSACÁRIDOS
- SGLT
- GLUT
- DIFUSION FACILITADA
- TRANSPORTADORES DE MEMBRANA
La GLUCOSA es el principal sustrato energético de la célula y para poder ingresar requiere de una proteína transportadora en la membrana celular.
Hay dos sistemas de transporte de glucosa y de otros monosacáridos que son:
1.Transportadores de sodio y glucosa llamados SGLT
2.Transportadores de glucosa llamados GLUT
Hay dos sistemas de transporte de glucosa y de otros monosacáridos que son:
1.Transportadores de sodio y glucosa llamados SGLT
2.Transportadores de glucosa llamados GLUT
Para la producción de ATP se requieren sustratos de energéticos en el que la glucosa es la mas importante ya que esta no difunde a través de la bicapa lipídica y ya que debe ser transportada al interior de la célula.
El transporte lo realizan dos grupos de proteínas : Los transportadores SGLT y los transportadores GLUT
LA GLUCOSA: Es un carbohidrato o glúcido que el organismo es capaz de absorber a partir de alimentos y transformando en energía para realizar diversas funciones.
(Este rendimiento energético es de aproximadamente 686 kilocalorías por cada mol de la sustancia)
TRANSPORTE: para su ingreso requiere una proteína transportadora en la membrana celular. Se han descrito dos sistemas de transporte de glucosa y de otros monosacáridos: los transportadores de sodio y glucosa llamados SGLT (sodium-glucose transporters) y los transportadores de glucosa llamados GLUT (glucose transporters).
Son proteínas que efectúan un transporte acoplado, en el que ingresan conjuntamente a la célula sodio y glucosa o galactosa, en algunos casos. Se localizan en la membrana luminal de las células epiteliales encargadas de la absorción (intestino delgado) y la reabsorción (túbulo contorneado proximal) de nutrientes.
Es una proteína de 672 aminoácidos con un 59% de homología con el SGLT 1, codificada por un gen localizado en el cromosoma 16. Presenta una Km para la glucosa de 1,6 mM. Transporta una molécula de sodio por una de glucosa; su Km para el sodio es de 200 a 300 mM. Se expresa en el riñón, en los segmentos S1 y S2, pero no en el intestino. Es el encargado de reabsorber el 90% de la glucosa filtrada por el riñón.
SGLT 3
Es una proteína de 674 aminoácidos con un 70% de homología con el SGLT 1, codificada por un gen localizado en el cromosoma 22. Presenta una Km para la glucosa de 6 mM. Transporta dos moléculas de sodio por una de glucosa. No hay estudios funcionales del SGLT 3 en humanos, sólo en cerdos.
LOS TRANSPORTADORES GLUT están encargados del ingreso de los monosacáridos a todas las células del organismo. Se han identificado trece de ellos, enumerados desde GLUT 1 hasta GLUT 13.
Los GLUT presentan una conformación proteica similar; son glicoproteínas de 45 a 55 kDa (kilo unidad de masa atómica) (7), con doce dominios transmembranales en estructura α hélice.
GLUT 1
Es una proteína de 664 aminoácidos, codificada por un gen que se localiza en el cromosoma 22. Es una proteína altamente hidrofóbica Tiene una Km para la glucosa de 1,6 mM y transporta, además, galactosa. parece ser el transportador de glucosa más ampliamente distribuido en el ser humano. Se expresa en los eritrocitos, los astrocitos, las células endoteliales, las células de la retina y las barreras hematoencefálica y placentaria. En el riñón se ha encontrado en prácticamente todos los segmentos de la nefrona.
GLUT 2
Es una proteína de 522 aminoácidos, codificada por un gen ubicado en el cromosoma 3.
Su afinidad por la glucosa es baja (Km:17 mM)
Transporta galactosa y fructosa
Se expresa en células B pancreáticas, en hepatocitos, en enterocitos y en células tubulares renales. En células B pancreáticas y en hepatocitos facilita el ingreso de la glucosa como respuesta al incremento de la glicemia es muy sensible a los cambios de glicemia e incrementa su actividad cuando se aumenta la glucosa en la sangre. Las características mencionadas permiten que la entrada de glucosa sea el primer paso en el estímulo para la secreción de insulina en las células B del páncreas y en el proceso de glucogenogénesis en el hígado.
GLUT 3
Es una proteína de 596 aminoácidos, codificada por un gen localizado en el cromosoma 12, con una Km para la glucosa de 2 mM; transporta además galactosa. Su mayor expresión, en los humanos, se da en neuronas del sistema nervioso central; también está presente en la placenta, el hígado, el riñón y el corazón (8,13). En el tejido muscular humano su expresión comienza a las 18 semanas de gestación y desaparece luego del nacimiento.
GLUT 4
Es una proteína de 509 aminoácidos, codificada por un gen ubicado en el cromosoma 17. Tiene una Km para la glucosa de 5 mM. Se expresa en los tejidos donde el transporte de glucosa es dependiente de insulina: el músculo (cardíaco y esquelético) y el tejido adiposo.
GLUT 5
Es una proteína de 501 aminoácidos, codificada por un gen localizado en el cromosoma 1, es un transportador de fructosa, ya que su afinidad por otros monosacáridos, incluyendo la glucosa, es mínima. Se localiza en el yeyuno membrana luminal, los espermatozoides, las células tubulares renales y las células de la microglia.
GLUT 6
Era el nombre que se le daba previamente a un supuesto producto que se encontró por análisis de secuencias; posteriormente se demostró que correspondía a un pseudogén. El que antes se llamaba GLUT 9 se llama actualmente GLUT 6; es una proteína de 507 aminoácidos que se expresa en cerebro, bazo y leucocitos.
GLUT 7
Originalmente fue descrito como un transportador del retículo endoplásmico de tejidos gluconeogénicos , pero posteriormente se demostró que éste era un artefacto de laboratorio y por lo tanto no existía, un grupo de investigadores de la Universidad de Dundee, Escocia, se dieron a la tarea de analizar posibles secuencias génicas capaces de codificar dicho transportador, lográndose finalmente el aislamiento de un nuevo cDNA en hígado de rata que mostraba gran similaridad con las secuencias de los Glut´s1-6, pero haciéndose notar que dicha homología era mayor para el Glut 2. Para este momento se decidió que este cDNA correspondía al elusivo transportador Glut 7.
GLUT 8
Es una proteína de 477 aminoácidos que posee un 30% de homología con el GLUT 1 y se expresa en testículos y placenta.
GLUT 9
Es una proteína de 540 aminoácidos cuyo gen está ubicado en el cromosoma 4 es un transportador perteneciente a la Clase II con una homología de un 55 % con el Glut 5, con el que comparte la pérdida del aminoácido Triptófano en la hélice 10 Se expresa principalmente en riñón e hígado y en menor concentración en bazo, leucocitos, cerebro y corazón.
GLUT 10
Tiene 541 aminoácidos, es codificado por un gen ubicado en el cromosoma 20, con un 35% de homología con los GLUT 3 y 8. El gen del GLUT 10 se ha relacionado con susceptibilidad para presentar diabetes mellitus no insulino dependiente. El GLUT 10 se expresa principalmente en hígado y páncreas.
GLUT 11
Es una proteína de 496 aminoácidos, codificada por un gen ubicado en el cromosoma 22; e ha determinado que el Glut 5 es el pariente más cercano de este transportador con el que comparte un 41,7% de homología. la actividad del transporte de glucosa del Glut 11 es inhibida en gran medida por la fructosa, lo que lleva a pensar que este es un transportador para fructosa con baja afinidad para la glucosa. Se expresa en corazón y músculo esquelético.
GLUT 12
Es una proteína de 617 aminoácidos. Se expresa en músculo esquelético, tejido adiposo e intestino delgado. Se considera un segundo sistema de transporte de glucosa dependiente de insulina. Se ha demostrado que el transportador tiene una localización perinuclear en ausencia de insulina.
GLUT 13
Tiene 629 aminoácidos; presenta una homología de secuencia de 36% con el GLUT 8 se expresa fuertemente en células de la glía y en algunas neuronas con la capacidad de transportar mioinositol y glucosa cuando se encuentra a una alta concentración.
El transporte lo realizan dos grupos de proteínas : Los transportadores SGLT y los transportadores GLUT
LA GLUCOSA: Es un carbohidrato o glúcido que el organismo es capaz de absorber a partir de alimentos y transformando en energía para realizar diversas funciones.
(Este rendimiento energético es de aproximadamente 686 kilocalorías por cada mol de la sustancia)
TRANSPORTE: para su ingreso requiere una proteína transportadora en la membrana celular. Se han descrito dos sistemas de transporte de glucosa y de otros monosacáridos: los transportadores de sodio y glucosa llamados SGLT (sodium-glucose transporters) y los transportadores de glucosa llamados GLUT (glucose transporters).
TRANSPORTADORES
SGLT
(transportadores
sodio-glucosa
Son proteínas que efectúan un transporte acoplado, en el que ingresan conjuntamente a la célula sodio y glucosa o galactosa, en algunos casos. Se localizan en la membrana luminal de las células epiteliales encargadas de la absorción (intestino delgado) y la reabsorción (túbulo contorneado proximal) de nutrientes.
SGLT 1 (SLC5A1)
El SGLT 1 es una proteína de 664 aminoácidos codificada por un gen
localizado en el cromosoma 22; tiene una alta afinidad por la glucosa, con una
constante de Michaelis (Km) de 0,3 mM la Km corresponde a la concentración
de sustrato que semisatura el sistema de transporte. Transporta
dos moléculas de sodio por una de glucosa o galactosa, con una Km, para el
sodio, de 32 mM.
SGLT 2
Es una proteína de 672 aminoácidos con un 59% de homología con el SGLT 1, codificada por un gen localizado en el cromosoma 16. Presenta una Km para la glucosa de 1,6 mM. Transporta una molécula de sodio por una de glucosa; su Km para el sodio es de 200 a 300 mM. Se expresa en el riñón, en los segmentos S1 y S2, pero no en el intestino. Es el encargado de reabsorber el 90% de la glucosa filtrada por el riñón.
SGLT 3
Es una proteína de 674 aminoácidos con un 70% de homología con el SGLT 1, codificada por un gen localizado en el cromosoma 22. Presenta una Km para la glucosa de 6 mM. Transporta dos moléculas de sodio por una de glucosa. No hay estudios funcionales del SGLT 3 en humanos, sólo en cerdos.
TRANSPORTADORES GLUT
(TRANSPORTE DE GLUCOSA)
LOS TRANSPORTADORES GLUT están encargados del ingreso de los monosacáridos a todas las células del organismo. Se han identificado trece de ellos, enumerados desde GLUT 1 hasta GLUT 13.
Los GLUT presentan una conformación proteica similar; son glicoproteínas de 45 a 55 kDa (kilo unidad de masa atómica) (7), con doce dominios transmembranales en estructura α hélice.
GLUT 1
Es una proteína de 664 aminoácidos, codificada por un gen que se localiza en el cromosoma 22. Es una proteína altamente hidrofóbica Tiene una Km para la glucosa de 1,6 mM y transporta, además, galactosa. parece ser el transportador de glucosa más ampliamente distribuido en el ser humano. Se expresa en los eritrocitos, los astrocitos, las células endoteliales, las células de la retina y las barreras hematoencefálica y placentaria. En el riñón se ha encontrado en prácticamente todos los segmentos de la nefrona.
GLUT 2
Es una proteína de 522 aminoácidos, codificada por un gen ubicado en el cromosoma 3.
Su afinidad por la glucosa es baja (Km:17 mM)
Transporta galactosa y fructosa
Se expresa en células B pancreáticas, en hepatocitos, en enterocitos y en células tubulares renales. En células B pancreáticas y en hepatocitos facilita el ingreso de la glucosa como respuesta al incremento de la glicemia es muy sensible a los cambios de glicemia e incrementa su actividad cuando se aumenta la glucosa en la sangre. Las características mencionadas permiten que la entrada de glucosa sea el primer paso en el estímulo para la secreción de insulina en las células B del páncreas y en el proceso de glucogenogénesis en el hígado.
GLUT 3
Es una proteína de 596 aminoácidos, codificada por un gen localizado en el cromosoma 12, con una Km para la glucosa de 2 mM; transporta además galactosa. Su mayor expresión, en los humanos, se da en neuronas del sistema nervioso central; también está presente en la placenta, el hígado, el riñón y el corazón (8,13). En el tejido muscular humano su expresión comienza a las 18 semanas de gestación y desaparece luego del nacimiento.
GLUT 4
Es una proteína de 509 aminoácidos, codificada por un gen ubicado en el cromosoma 17. Tiene una Km para la glucosa de 5 mM. Se expresa en los tejidos donde el transporte de glucosa es dependiente de insulina: el músculo (cardíaco y esquelético) y el tejido adiposo.
GLUT 5
Es una proteína de 501 aminoácidos, codificada por un gen localizado en el cromosoma 1, es un transportador de fructosa, ya que su afinidad por otros monosacáridos, incluyendo la glucosa, es mínima. Se localiza en el yeyuno membrana luminal, los espermatozoides, las células tubulares renales y las células de la microglia.
GLUT 6
Era el nombre que se le daba previamente a un supuesto producto que se encontró por análisis de secuencias; posteriormente se demostró que correspondía a un pseudogén. El que antes se llamaba GLUT 9 se llama actualmente GLUT 6; es una proteína de 507 aminoácidos que se expresa en cerebro, bazo y leucocitos.
GLUT 7
Originalmente fue descrito como un transportador del retículo endoplásmico de tejidos gluconeogénicos , pero posteriormente se demostró que éste era un artefacto de laboratorio y por lo tanto no existía, un grupo de investigadores de la Universidad de Dundee, Escocia, se dieron a la tarea de analizar posibles secuencias génicas capaces de codificar dicho transportador, lográndose finalmente el aislamiento de un nuevo cDNA en hígado de rata que mostraba gran similaridad con las secuencias de los Glut´s1-6, pero haciéndose notar que dicha homología era mayor para el Glut 2. Para este momento se decidió que este cDNA correspondía al elusivo transportador Glut 7.
GLUT 8
Es una proteína de 477 aminoácidos que posee un 30% de homología con el GLUT 1 y se expresa en testículos y placenta.
GLUT 9
Es una proteína de 540 aminoácidos cuyo gen está ubicado en el cromosoma 4 es un transportador perteneciente a la Clase II con una homología de un 55 % con el Glut 5, con el que comparte la pérdida del aminoácido Triptófano en la hélice 10 Se expresa principalmente en riñón e hígado y en menor concentración en bazo, leucocitos, cerebro y corazón.
GLUT 10
Tiene 541 aminoácidos, es codificado por un gen ubicado en el cromosoma 20, con un 35% de homología con los GLUT 3 y 8. El gen del GLUT 10 se ha relacionado con susceptibilidad para presentar diabetes mellitus no insulino dependiente. El GLUT 10 se expresa principalmente en hígado y páncreas.
GLUT 11
Es una proteína de 496 aminoácidos, codificada por un gen ubicado en el cromosoma 22; e ha determinado que el Glut 5 es el pariente más cercano de este transportador con el que comparte un 41,7% de homología. la actividad del transporte de glucosa del Glut 11 es inhibida en gran medida por la fructosa, lo que lleva a pensar que este es un transportador para fructosa con baja afinidad para la glucosa. Se expresa en corazón y músculo esquelético.
GLUT 12
Es una proteína de 617 aminoácidos. Se expresa en músculo esquelético, tejido adiposo e intestino delgado. Se considera un segundo sistema de transporte de glucosa dependiente de insulina. Se ha demostrado que el transportador tiene una localización perinuclear en ausencia de insulina.
GLUT 13
Tiene 629 aminoácidos; presenta una homología de secuencia de 36% con el GLUT 8 se expresa fuertemente en células de la glía y en algunas neuronas con la capacidad de transportar mioinositol y glucosa cuando se encuentra a una alta concentración.
CONCLUSIÓN
oEl ingreso de la glucosa a las células se realiza mediante dos tipos de proteínas acarreadoras: los transportadores de glucosa asociados a sodio (SGLT) y los sistemas facilitadores del transporte de glucosa (GLUT).
oLos transportadores de la glucosa SGLT y GLUT participan en el control hormonal del metabolismo al ser mediadores de la entrada, utilización y almacenamiento de la glucosa. Permiten un transporte de la glucosa altamente regulado al expresarse de manera diferencial en los tejidos y al depender de estímulos humorales diversos para regular su función.
oEl estímulo eléctrico aumenta el glut4.
oLa fase temprana post-ejercicio: es independiente de la insulina (aumenta el RNAm del glut4 y su síntesis)
oLa suplementación con carbohidratos durante y postejercicio aumenta los niveles de glucógeno muscular (aunque disminuye el RNAm del glut4).
o Cuando el glucógeno muscular es muy alto, su síntesis no aumenta post-ejercicio aunque aumente el Glut4 y la hexoquinasa, psiblemente por aumento de la sensibilidad a la insulina.
oLos transportadores de la glucosa SGLT y GLUT participan en el control hormonal del metabolismo al ser mediadores de la entrada, utilización y almacenamiento de la glucosa. Permiten un transporte de la glucosa altamente regulado al expresarse de manera diferencial en los tejidos y al depender de estímulos humorales diversos para regular su función.
oEl estímulo eléctrico aumenta el glut4.
oLa fase temprana post-ejercicio: es independiente de la insulina (aumenta el RNAm del glut4 y su síntesis)
oLa suplementación con carbohidratos durante y postejercicio aumenta los niveles de glucógeno muscular (aunque disminuye el RNAm del glut4).
o Cuando el glucógeno muscular es muy alto, su síntesis no aumenta post-ejercicio aunque aumente el Glut4 y la hexoquinasa, psiblemente por aumento de la sensibilidad a la insulina.
