Gluts: transportadores de membrana

 Introducción

La homeostasis de la glucemia involucra tres procesos:

1) absorción de glucosa en el intestino delgado; 2) internalización y consumo de glucosa por los tejidos corporales, y 3) la producción hepática de glucosa.

Para que los procesos anteriores se lleven a cabo, es necesaria de manera primordial la internalización de glucosa a la célula. Sin embargo, la membrana celular no es permeable a moléculas polares como la glucosa, por lo que es necesaria la participación de proteínas transportadoras acopladas a la membrana4. Cada proteína transportadora, expresada en diferentes tejidos, posee una afinidad diferente para carbohidratos1. En células eucariotas existen dos tipos de proteínas transportadoras acopladas a la membrana: 1) los SGLT, localizados en intestino delgado y en tejido renal, encargados principalmente de la absorción y reabsorción de nutrientes, y 2) los GLUT, que actúan por difusión facilitada y están distribuidos diferencialmente en los tejidos corporales4-6. Estos últimos están incluidos en la familia 2 de los transportadores de solutos (SLC, Solute carriers por sus siglas en ingles).

Los transportadores de glucosa presentes en las células de los organismos superiores se clasifican en dos grandes familias, la Familia de los Gluts y la familia de los Cotransportadores de Sodio y Glucosa². La familia de los Gluts (aunque quizás sea mejor referirlos como superfamilia) es muy extensa ya que hasta la fecha se conocen más de 140 miembros distribuidos entre diferentes especies de animales, plantas, bacterias y hongos, por lo que sería un enfoque simplista circunscribir estas proteínas solo a organismos superiores como nosotros.

Todos los transportadores de membrana que median la transferencia de solutos desde el espacio extracelular hacia el citosol (o viceversa) comparten varias características:

Especificidad: en general cada transportador es específico para una sola sustancia o un grupo muy emparentado de éstas.

Saturación: La capacidad de transporte puede alcanzar un máximo cuando todos los sitios de unión para el soluto a transportar están ocupados.

Competición: ocurre cuando más de una sustancia es capaz de ser transportada por el sistema transportador. En este caso, tal como ocurre en la inhibición competitiva de enzimas, el soluto que se encuentre a mayor concentración será preferentemente transportado.

En los últimos siete años ha habido un explosivo incremento en la información sobre estos transportadores, de hecho, hasta hace diez años solo se conocían 6 transportadores, pero esta familia ha crecido rápidamente hasta llegar a 14 miembros para los Gluts y 6 miembros para los SGLT´s. El impacto de estos descubrimientos se hace notar cuando se analizan los procesos en los que se involucran estas proteínas: Control de la glicemia basal y post-prandial; mecanismos de absorción de la glucosa y fructosa en el intestino delgado; absorción de fructosa en los espermatozoides; reabsorción de glucosa a nivel tubular renal y yeyuno; maduración de la expresión de Gluts en la mama en lactación; incorporación de glucosa al músculo durante el ejercicio; mecanismo sensor en la secreción de insulina y respuestas adaptativa del metabolismo energético durante estados de estrés, etc.

Familia de los cotransportadores de Na+/Glucosa (SGLT)

En el epitelio intestinal y epitelio de los túbulos contorneados proximal y distal existen sistemas de co-transporte de glucosa acoplados a Na⁺ que permiten la absorción rápida de esta molécula desde el íleo hacia el sistema portal y además de la reabsorción de la glucosa filtrada en el glomérulo nuevamente al torrente circulatorio. Este sistema se denomina SGLT (Sodium/Glucose Transporters), del cual se conocen 6 isoformas (SGTL1-6) que aprovechan el transporte del Na⁺ a favor de su gradiente de concentración para generar una corriente electroquímica que produce los cambios conformacionales necesarios para la traslocación de la glucosa a través de la membrana plasmática.

 

Transportadores de difusión facilitada para Hexosas (GLUTS)

Si se considera cualquier Glut dentro del contexto de una gran familia de proteínas puede notarse de forma inmediata que todos poseen características comunes que en términos bioquímicos se denominan "firma molecular de los transportadores de glucosa" y que no es más que un conjunto de secuencias primarias aminoacídicas extremadamente conservadas que determinan estructuras secundarias y terciarias (dominios o motifs) que son responsables de las características funcionales de la proteína: especificidad por uno o más carbohidratos, afinidad por el sustrato, distribución tisular, ubicación celular, regulación de su actividad por hormonas, etc.

 

El 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).

·Los 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. Actualmente se han caracterizado con detalle varios aspectos de estos transportadores, como la distribución de su expresión en los tejidos, su especificidad al sustrato, su cinética, y en el caso de algunos, su papel fisiológico. Sin embargo, aún falta por conocer diversos aspectos, como, por ejemplo, los mecanismos mediante los cuales se regula su síntesis, el mecanismo de incorporación a las vesículas intracelulares, los mecanismos de translocación, internalización, degradación, etc. El conocimiento detallado de estos sistemas de transporte y el de su regulación en el futuro, nos permitirán diseñar estrategias terapéuticas más eficientes en el caso de su disfunción.

· El estímulo eléctrico aumenta el glut4.

· La fase temprana post-ejercicio: es independiente de la insulina (aumenta el RNAm del glut4 y su síntesis) 

· La suplementación con carbohidratos durante y post-ejercicio aumenta los niveles de glucógeno muscular (aunque disminuye el RNAm del glut4).

· Cuando el glucógeno muscular es muy alto, su síntesis no aumenta post-ejercicio, aunque aumente el Glut4 y la hexoquinasa, posiblemente por aumento de la sensibilidad a la insulina.