Bioquimica

El GLUT4: efectos de la actividad física y aspectos nutricionales en los mecanismos de captación de glucosa y sus aplicaciones en la diabetes tipo 2

GLUT4: effects of physical activity and nutrition on glucose uptake mechanisms and their application in type 2 diabetes

Saioa Gómez-Zorita a, Aritz Urdampilleta b, ,

a Departamento de Farmacia y Ciencias de Alimentos, Universidad del País Vasco, Vitoria-Gasteiz, España

b Departamento de Educación Física y el Deporte, Universidad de Pais Vasco (UPV-EHU), Vitoria-Gasteiz, España

Palabras Clave

GLUT4. Diabetes tipo 2. Actividad física. Nutrición.

Keywords

GLUT4. Type 2 diabetes. Physical activity. Nutrition.

Resumen

La diabetes mellitus tipo 2 (DM2) es una enfermedad muy frecuente a escala mundial y representa una gran causa de morbimortalidad. Su prevalencia ha aumentado enormemente en las últimas décadas y si no se toman medidas la magnitud del problema crecerá, con consecuencias para el paciente, para el sistema de salud y para los factores socioeconómicos. Está demostrado que los cambios en el estilo de vida pueden prevenir el desarrollo de DM2 siempre y cuando se optimice la prescripción de actividad física y aspectos nutricionales para este tipo de pacientes. Así, esta revisión trata del principal transportador de glucosa en el músculo esquelético, el GLUT4, y pretende conseguir un mejor entendimiento de su implicación a nivel molecular y su rol frente a distintos estímulos de nutrición y actividad física. Finalmente, se proponen aplicaciones prácticas para la prescripción de actividad física en la DM2.

Artículo

Resistencia a la insulina y diabetes mellitus tipo 2

La diabetes mellitus (DM) es un trastorno metabólico causado por una combinación variable de deficiencia de insulina e insulinorresistencia, lo cual resulta en un incremento de la glucemia con una alteración en el metabolismo de los hidratos de carbono, de los lípidos y de las proteínas1. Las estimaciones indican que para el año 2030 la prevalencia de la DM2 alcanzará proporciones epidémicas y afectará a 366 millones de personas en todo el mundo2.

Por otro lado, la resistencia a la insulina (RI) es un concepto teórico que se puede determinar mediante varios ensayos de laboratorio como la prueba de tolerancia a la glucosa o el pinzamiento normoglucémico, aunque ninguna de ellas puede aplicarse clínicamente para detectar la RI en la población general. Estas pruebas permiten el cálculo del índice insulina-glucosa como el índice HOMA que estima la RI [Índice HOMA=Insulina de suero de ayuno (μU/ml)×glucosa plasmática en ayunas (mmol/l)/22,5]3. Esta alteración podrá dar lugar a la aparición de DM tipo 2 (DM2). A nivel molecular, se asocia con un insuficiente reclutamiento de GLUT-4 a la membrana plasmática4. En ratones knockout se ha demostrado que el GLUT-4 juega un papel crucial en la RI y en la DM2 a nivel adiposo y del músculo esquelético5, por lo que resulta de gran interés la compresión del mecanismo molecular que regula el transporte de glucosa para desarrollar estrategias que mejoren la homeostasis de la glucosa en pacientes DM2 y así reducir la glucemia.

Para el tratamiento de la RI y la DM2 se puede recurrir a fármacos, principalmente biguanidas, sulfonilureas e inhibidores α-glucosidasa, dieta y actividad física6, 7, y es necesario hacer mayor hincapié en estos dos últimos.

GLUT4: funciones y su funcionamiento

El principal transportador de glucosa es el GLUT, presente en numerosos tejidos, y posee varias isoformas. El GLUT1 y el GLUT3 son los principales transportadores de glucosa en estado basal y se encuentran en las células neuronales, astrocitos, tejido adiposo y muscular8. El GLUT2 se encuentra en los enterocitos, en los riñones y en las células hepáticas y pancreáticas9.

Los GLUT4 se encuentran principalmente en los tejidos sensibles a la insulina, como el músculo y los adipocitos, y son la única isoforma regulada, además de por la insulina, por la contracción muscular10. Es el mayor responsable de la captación de glucosa en el músculo esquelético, responsable de hasta un 80% de ella. El incremento de la acción de la insulina sobre los transportadores de glucosa en el músculo esquelético se asocia con un incremento de la expresión proteica del GLUT4 así como con una respuesta adaptativa de las enzimas involucradas en la oxidación y la fosforilación de la glucosa11.

La insulina y la contracción muscular tienen efectos aditivos12. La insulina aumenta el transporte de la glucosa a través de un mecanismo de señalización por transducción de señales a través del receptor de la insulina13. La contracción muscular aumenta directamente el transporte de glucosa y su metabolismo por un mecanismo insulino-independiente14, 15, incrementando la utilización de glucosa en la célula muscular.

La mayor parte de los GLUT4 se encuentran en vesículas en el interior de la célula, y estas vesículas son sensibles a la insulina, al ejercicio físico y a las situaciones de hipoxia12. Las vesículas son translocadas desde la membrana plasmática celular al citoplasma, y viceversa, mediante procesos de endocitosis y exocitosis, permitiendo regular el número de transportadores presentes en la membrana para la captación de glucosa. Tanto la contracción muscular como la insulina aumentan el número de transportadores en la membrana y reducen el número presente en

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