Mecanismos moleculares que intervienen en el

Resumen: Mecanismos moleculares que intervienen en el transporte de glucosa
La glucosa es el principal monosacárido en la naturaleza que proporciona energía a las
células del cuerpo humano, por lo tanto el transporte de este azúcar al interior celular
constituye un proceso esencial para el metabolismo energético y en consecuencia, para los
procesos vitales de las células. El ingreso de la glucosa a las células se realiza mediante dos
tipos de proteínas acarreadoras: los transportadores de glucosa asociados a sodio (SGLT, por
sus siglas en inglés sodium-coupled glucose transporters) y los sistemas facilitadores del
transporte de glucosa (GLUT, por sus siglas en inglés glucose transporter facilitators).
A
continuación se presentan a manera de resumen las principales características moleculares,
bioquímicas y funcionales de cada transportador.
Los transportadores de glucosa asociados a sodio (SGLT) se presentan principalmente en
epitelios encargados de la absorción y reabsorción de nutrientes, como lo son el epitelio
intestinal y el epitelio de los túbulos renales respectivamente; dichos transportadores funcionan
mediante un mecanismo de cotransporte dependiente de sodio (Na +), en donde el ión Na +
proporciona la fuerza motriz que permite el movimiento de la glucosa hacia el interior celular. El
gradiente electroquímico de Na + necesario para el movimiento de la glucosa es mantenido por
la acción de la bomba sodio/ potasio (ATPasa Na+/K+), la cual por medio de la hidrólisis de ATP
bombea hacia el exterior celular los iones Na + que ingresaron junto con la glucosa. Los
monosacáridos glucosa y galactosa son absorbidos por el epitelio intestinal mediante los SGLT
mientras que la fructosa es absorbida mediante un transporte facilitado independiente de Na +.
Los SGLT son codificado por la familia de genes acarreadores de soluto del grupo 5A
(también nombrados por sus siglas en ingles: SLC5A); esta familia incluye a los
transportadores de glucosa intestinal y renal SGLT1 (SLC5A1), SGLT2 (SLC5A2) Y SGLT3
(SLC5A4) y los transportadores de inositol SGLT4 (SLC5A3), de yodo SGLT5 (SLC5A5) y de
multivitaminas SGLT6 (SLC5A6). La estructura propuesta de los transportadores SGLT es la
siguiente: 14 cruces transmembranales de tipo α-hélice con sus grupos amino y carboxilo
terminales del lado extracelular, presenta un sitio de glicocilación entre los segmentos 6 y 7. El
ion Na+ se une a una región del transportador cercana al amino terminal, esto produce un
cambio conformacional de la proteína, lo que a su vez promueve una mayor afinidad del
transportador por la glucosa, la cual se una a este en una región cercana al grupo carboxilo
terminal.
Los GLUT son proteínas encargadas del transportar los monosacáridos al interior celular.
Los GLUT son codificados por la familia de genes acarreadores de soluto del grupo 2A
(SLC2A, por sus siglas en inglés). Estos transportadores son glicoproteínas de masa molecular
fluctuante entre 45 y 55 kDa; se predijo mediante el análisis de hidropatía una estructura con 12
cruces transmembranales conectados entre sí por asas hidrofílicas, la primera asa es externa y
en algunos GLUT presenta un sitio de glicosilación. Tienen sus grupos amino y carboxilo
terminales del lado citosólico de la membrana.
Se han identificado 14 de ellas (GLUT 1-GLUT 14), las cuales han sido divididas en tres
subfamilias de acuerdo a las similitudes en su secuencia y a sus características funcionales,
como su especificidad al sustrato, sus valores de Km, o su respuesta a los bloqueadores
específicos. Las tres subfamilias son:

Los GLUT clase I: se encuentran
los transportadores GLUT 1 a GLUT 4 y al
recientemente identificado GLUT 14.

Los GLUT clase II: se encuentran el transportador selectivo de la fructosa (GLUT 5) y a
los transportadores GLUT 7, GLUT 9 y GLUT 11.

Los GLUT clase III: comprenden a los transportadores GLUT 6, GLUT 8, GLUT 10,
GLUT 12 y al transportador de mio-inositol acoplado a protones (HMIT).
A continuación se presentan dos cuadros comparativos donde se resumen las características
principales de los distintos tipos de transportadores SGLTs y los GLUTs
CUADRO COMPARATIVO DE LA FAMILIA DE LOS TRANSPORTADORES DE GLUCOSA ASOCIADOS A Na + (SGLT)
TRANS
PORTA
DOR
GEN
CODIFICADOR
SGLT1
SLC5A1Cromosoma 22
SGLT2
SLC5A2Cromosoma 16
COMPOSICIÓN
664 aa
672 aa
Km
(mM)
LOCALIZACIÓN
TISULAR
MECANISMO
DE ACCIÓN
0.3
Intestino
delgado, corazón
y riñón
Cotransporte:
1 molécula de
glucosa o
galactosa/ 2
iones Na+
1.63
Túbulo
contornedo
proximal de las
nefronas
Cotransporte:
1 molécula de
glucosa / 1 ión
+
Na
ENFERMEDADES
RELACIONADAS
SÍNTOMAS DE
LA
ENFERMEDAD
Enfermedad
autosómica
Cuadros
recesiva: Síndrome
diarréicos
de la mala
severos
absorción de
glucosa-galactosa.
Niveles
normales de
glucosa en
Glucosuria renal
sangre y
primaria
tolerancia oral
a la glucosa,
glucosuria
persistente
SGLT3
SLC5A3Cromosoma 22
674 aa
6
Neuronas
colinérgicas del
mientérico y
submucosa del
intestino delgado
y en las uniones
neuromusculares
del músculo
esquelético
Cotransporte:
1 molécula de
glucosa / 2
iones Na+.
-
-
Nota: el SGLT3 se comporta como un sensor de la glucosa, enviando información a la célula nerviosa acerca de la concentración
externa de la glucosa directamente a través del potencial de membrana o indirectamente a través de otra molécula, como podría
ser una proteína G
CUADRO COMPARATIVO DE LA FAMILIA DE LOS SISTEMAS FACILITADORES DEL TRANSPORTE DE GLUCOSA (GLUT)
TRANS
PORTA
DOR
GLUT1
GLUT2
GEN
CODIFICADOR
SLC2A1Cromosoma 22
SLC2A2Cromosoma 3
COMPOSICIÓN
664 aa
522 aa
Km (mM)
2
17
LOCALIZACIÓN
TISULAR
Eritrocitos, células
endoteliales del
cerebro, neuronas,
riñón y linfocitos
Células β
pancreáticas, hígado,
intestino delgado y
riñon
ENFERMEDA
MECANISMO
DES
DE ACCIÓN RELACIONAD
AS
SÍNTOMAS DE
LA
ENFERMEDAD
Síndrome de
deficiencia
del
transporte
de glucosa
tipo I
Convulsiones,
retraso en el
crecimiento ,
microcefalia
adquirida, y
desordenes
motores
Enfermedad
autómica
recesiva:
Síndrome de
Fanconi Bickel
Hepatomegalia,
intolerancia a la
glucosa y
galactosa,
hipoglucemia en
ayuno,
nefropatía
tubular y
disminución
significativa de
crecimiento
Transporte
facilitado:
glucosa y
galactosa
Transporte
facilitado:
glucosa,
galactosa y
fructosa
Transporte
facilitado:
glucosa y
galactosa
Restricción
del
crecimiento
intrauterino
fetal
Hipoglucemia en
el periodo
neonatal,
aumento en el
riesgo de retraso
mental y fisico,
enfermedades
cardiovasculares
y diabetes
miellitus tipo II
GLUT3
SLC2A3Cromosoma 12
596 aa
2
Sistema nervioso
central, placenta,
hígado, riñón,
corazón y linfocitos
GLUT4
SLC2A4Cromosoma 17
509 aa
5
Tejidos sensibles a
insulina y linfocitos
Transporte
facilitado:
glucosa
Diabetes tipo
II
-
Intestino delgado,
testículo y riñón
Transporte
facilitado:
fructosa
Algunas
células
cancerígenas
+
, HPTG e
HPINS*
-
GLUT5
SLC2A5Cromosoma 1
501 aa
10
GLUT6
SLC2A6
507 aa
5
Cerebre, bazo y
leucocitos
Transporte
facilitado:
glucosa
Células
tumorales de
cáncer de
mama
-
Intestino delgado,
cólon, testículo y
próstata
Transporte
facilitado:
glucosa y
fructosa
-
-
Transporte
facilitado:
glucosa
-
-
Transporte
facilitado:
fructosa
Preimplantac
ión del
embrión
-
Transporte
facilitado:
glucosa
Síndrome de
tortuosidad
arterial
Se presentan
aneurismas
arteriales
Transporte
facilitado:
fructosa y
glucosa
-
-
Músculo esquelético,
tejido adiposo e
intestino delgado
Transporte
facilitado:
glucosa
Nefropatía
diabética,
hiperglucemi
a,
hipertensión
-
-
-
-
GLUT7
SLC2A7
524 aa
0.3 y 0.06
GLUT8
SLC2A8Cromosoma 9
447 aa
2
GLUT9
SLC2A9Cromosoma 4
540 aa
-
GLUT10
SLC2A10Cromosoma 20
541 aa
00.3
Tres isoformas
que varían en la
secuencia de
SLC2A11GLUT11
aminoácidos del
Cromosoma 22
amino terminal
(496 aa):
GLUT11-A, -B, -C
Alta
afinidad a
la fructosa
y baja a la
glucosa
GLUT12
Alta
afinidad a
la glucosa
GLUT13
SLC2A12
SLC2A13
SLC2A14GLUT14
Cromosoma 12
621 aa
Testículo y tejidos
dependientes de
insulina
Riñón, hígado,
intestino delgado,
placenta, pulmones,
leucocitos
hígado y páncreas
GLUT11-A: Corazón,
músculo y riñón.
GLUT11-B: riñón,
tejido adiposo y
placenta.
GLUT11-C: páncreas,
corazón y músculo
629 aa
0.0001
Cerebro
Transporte
facilitado:
Mio-inositol
acoplado a
H+
Dos isoformas:
GLUT-S o corto
(97 aa) y GLUT-L
o largo (520 aa)
-
Testículo
Transporte
facilitado:
glucosa
En conclusión, los transportadores de la glucosa SGLT y GLUT participan en el control
hormonal del metabolismo al ser mediadores de la entrada de la glucosa a las células. El
transporte de la glucosa es altamente regulado al expresarse de manera diferencial en los
tejidos y al depender de estímulos humorales diversos para regular su función. Por lo tanto el
conocimiento detallado de estos sistemas de transporte y el de su regulación en el futuro,
permitirá diseñar estrategias terapéuticas más eficientes en el caso de su disfunción. (Catrejón,
Carbó y Martínez 2007)
Referencia: Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Mecanismos moleculares que intervienen en
el transporte de la glucosa. REB 26(2): 49-57, 2007