Transporte De Glucosa

ARTÍCULO DE REVISIÓN

¿Cómo se transporta la glucosa a través de la membrana celular?

HOW IS GLUCOSE TRANSPORTED THROUGH CELL MEMBRANE?

DIANA P. DÍAZ HERNÁNDEZ*; LUIS CARLOS BURGOS HERRERA**

* MD, MSc Fisiología del ejercicio

** MD, MSc Bioquímica. Profesores del Departamento de Fisiología y Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia

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LA GLUCOSA ES EL PRINCIPAL SUSTRATO ENERGÉTICO de la célula y 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). En este artículo se presenta una revisión de las principales características moleculares, bioquímicas y funcionales de los transportadores de monosacáridos que se han descrito hasta el momento.

PALABRAS CLAVE

GLUCOSA, MONOSACÁRIDOS, SGLT, GLUT, DIFUSIÓN FACILITADA, TRANSPORTADORES DE MEMBRANA

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SUMMARY

GLUCOSE IS THE MAIN ENERGY SUPPLY for the cell and requires a transport protein to enter through cell membranes. Two monosacharid transport systems have been described: SGLT (sodium-glucose transporters) and GLUT (glucose transporters). In this article we review the main molecular, biochemical and functional characteristics of these monosacharid transporters.

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INTRODUCCIÓN

PARA LA PRODUCCIÓN DEL ADENOSINTRIFOSFATO (ATP), compuesto indispensable en muchas de las reacciones que se llevan a cabo en la célula, se necesitan varios sustratos energéticos, entre los cuales la glucosa es el de mayor importancia. Debido a que ésta no difunde a través de la bicapa lipídica, debe ser transportada al interior de la célula. Este transporte lo realizan dos grupos de proteínas: los transportadores SGLT (sodiumglucose transporters) y los transportadores GLUT (glucose transporters).

TRANSPORTADORES SGLT

COMO SU NOMBRE LO SUGIERE, 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. Se aprovecha el ingreso de sodio a favor del gradiente electroquímico, entre el exterior y el interior de la célula, para transportar la glucosa en contra de un gradiente químico. Se han identificado tres transportadores SGLT (SGLT 1, SGLT 2 y SGLT 3) (Tabla 1); que se diferencian en varios aspectos como: 1) la afinidad por la glucosa y el sodio; 2) el grado de inhibición frente a la florizina; 3) la capacidad para transportar glucosa o galactosa, y 4) la ubicación tisular. Todos los SGLT tienen una estructura secundaria similar, con catorce dominios transmembranales en orientación α hélice (Figura 1).

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. Se expresa en el intestino delgado y en el segmento S3 de la nefrona proximal; en este último, por sus características cinéticas, se encarga de la reabsorción de la glucosa filtrada que no se reabsorbió en los segmentos S1 y S2. Su conformación proteica presenta catorce dominios transmembranales en orientación α hélice, con los dominios amino (N) y carboxilo (C) terminales localizados en la región extracelular de la membrana (1); presentan un sitio de glicosilación entre los dominios transmembranales seis y siete (Figura 2). Al parecer el transporte del sodio y de la glucosa se realiza a través de dos vías diferentes; el sodio ingresa por una región de la proteína cercana al extremo N-terminal y el monosacárido a través de la región C-terminal. La unión del sodio al SGLT genera un cambio de conformación que permite la unión y el transporte de la glucosa al interior de la célula; de esta manera ingresan dos moléculas de sodio, una de glucosa y 260 moléculas de agua (2,3).

El 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 (4).

El 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 (2).

TRANSPORTADORES GLUT

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 (5,6) (Tabla 1).

Los GLUT presentan una conformación proteica similar; son glicoproteínas de 45 a 55 kDa (7), con doce dominios transmembranales en estructura α hélice. Los extremos N y C terminales, al igual que una gran asa central, se localizan en el citoplasma. Además, presentan un sitio de glicosilación en la región externa de la membrana (Figura 2). Cada una de las diferentes isoformas de los GLUT tiene ubicación y características cinéticas propias, adaptadas a las necesidades metabólicas de los distintos tejidos del organismo. Al parecer los segmentos transmembranales 3, 5, 7 y 11 son hidrofílicos en una cara del cilindro α hélice e hidrofóbicos en la otra, por lo que forman un poro y, de esta manera, permiten el paso del monosacárido a favor de un gradiente de concentración (8) (Figura 2). Para que se efectúe el ingreso de la glucosa, se deben formar previamente uniones débiles (tipo puentes de hidrógeno) entre los grupos hidroxilo y carbamino del GLUT y los grupos hidroxilo de la glucosa (9).

La glucosa ingresa a la célula en cuatro etapas: 1) se une al transportador en la cara externa de la membrana; 2) el transportador cambia de conformación y la glucosa y su sitio de unión quedan localizados en la cara interna de la membrana; 3) el transportador libera la glucosa al citoplasma, y 4) el transportador libre cambia

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