Captación de glucosa

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El método de captación de glucosa difiere en los tejidos en función de dos factores: las necesidades metabólicas del tejido y la disponibilidad de glucosa . Las dos formas en que puede tener lugar la captación de glucosa son la difusión facilitada (un proceso pasivo) y el transporte activo secundario (un proceso activo que se basa en el gradiente iónico que se establece a través de la hidrólisis del ATP , conocido como transporte activo primario ). El transporte activo es el movimiento de iones o moléculas en contra del gradiente de concentración.

Existen más de 10 tipos diferentes de transportadores de glucosa; sin embargo, los más importantes para el estudio son GLUT1-4.

GLUT1 y GLUT3 se encuentran en la membrana plasmática de las células de todo el cuerpo, ya que son responsables de mantener una tasa basal de captación de glucosa. El nivel basal de glucosa en sangre es de aproximadamente 5 mM ( 5 milimolar ). El valor Km (un indicador de la afinidad de la proteína transportadora por las moléculas de glucosa; un valor Km bajo sugiere una alta afinidad) de las proteínas GLUT1 y GLUT3 es de 1 mM; por lo tanto, GLUT1 y GLUT3 tienen una alta afinidad por la glucosa y la captación desde el torrente sanguíneo es constante.

Por el contrario, GLUT2 tiene un valor Km elevado (15-20 mM) y, por lo tanto, una baja afinidad por la glucosa. Se encuentran en las membranas plasmáticas de los hepatocitos y las células beta pancreáticas (en ratones, pero GLUT1 en las células beta humanas; véase la Referencia 1). El alto valor Km de GLUT2 permite la detección de glucosa; la velocidad de entrada de glucosa es proporcional a los niveles de glucosa en sangre.

Los transportadores GLUT4 son sensibles a la insulina y se encuentran en el tejido muscular y adiposo . Como el músculo es un lugar de almacenamiento principal para la glucosa y el tejido adiposo para los triglicéridos (en los que se puede convertir la glucosa para su almacenamiento), el GLUT4 es importante en la absorción posprandial del exceso de glucosa del torrente sanguíneo. Además, varios artículos recientes muestran que el GLUT 4 también está presente en el cerebro. El fármaco metformina fosforila el GLUT4, aumentando así su sensibilidad a la insulina.

Durante el ayuno, algunos transportadores GLUT4 se expresarán en la superficie de la célula. Sin embargo, la mayoría se encontrarán en vesículas citoplasmáticas dentro de la célula. Después de una comida y en la unión de la insulina (liberada de los islotes de Langerhans ) a los receptores en la superficie celular, comienza una cascada de señalización activando la actividad de la fosfatidilinositolquinasa que culmina en el movimiento de las vesículas citoplasmáticas hacia la membrana de la superficie celular. Al llegar al plasmalema, las vesículas se fusionan con la membrana, aumentando el número de transportadores GLUT4 expresados ​​en la superficie celular y, por lo tanto, aumentando la captación de glucosa.

La difusión facilitada puede ocurrir entre el torrente sanguíneo y las células ya que el gradiente de concentración entre los entornos extracelular e intracelular es tal que no se requiere hidrólisis de ATP.

Sin embargo, en el riñón, la glucosa se reabsorbe a partir del filtrado en el lumen del túbulo, donde se encuentra en una concentración relativamente baja, pasa a través del epitelio cúbico simple que recubre el túbulo renal y llega al torrente sanguíneo, donde la glucosa se encuentra en una concentración comparativamente alta. Por lo tanto, el gradiente de concentración de glucosa se opone a su reabsorción y se requiere energía para su transporte.

El transporte activo secundario de glucosa en el riñón está ligado al Na ⁺ , por lo que debe establecerse un gradiente de Na ^{+ . Esto se consigue mediante la acción de la bomba Na +} /K ⁺ , cuya energía se obtiene mediante la hidrólisis del ATP. Tres iones Na ⁺ se extruyen de la célula a cambio de dos iones K ⁺ que entran a través de la enzima intramembrana Na+/K+-ATPasa ; esto deja una deficiencia relativa de Na ⁺ en el compartimento intracelular. Los iones Na ⁺ se difunden a favor de su gradiente de concentración hacia los epitelios columnares, cotransportando glucosa. Una vez dentro de las células epiteliales, la glucosa vuelve a entrar en el torrente sanguíneo mediante difusión facilitada a través de los transportadores GLUT2.

Por lo tanto, la reabsorción de glucosa depende del gradiente de sodio existente, que se genera mediante el funcionamiento activo de la NaKATPasa. Como el cotransporte de glucosa con sodio desde el lumen no requiere directamente la hidrólisis de ATP, sino que depende de la acción de la ATPasa, se lo describe como transporte activo secundario.

Existen dos tipos de transportadores activos secundarios que se encuentran dentro del túbulo renal: cerca del glomérulo , donde los niveles de glucosa son altos, el SGLT2 tiene una baja afinidad pero una alta capacidad para el transporte de glucosa. Cerca del asa de Henle y en el túbulo contorneado distal de la nefrona , donde se ha reabsorbido gran parte de la glucosa en el torrente sanguíneo, se encuentran los transportadores SGLT1. Estos tienen una alta afinidad por la glucosa y una baja capacidad. Al funcionar en conjunto, estos dos transportadores activos secundarios garantizan que solo se desperdicien cantidades insignificantes de glucosa a través de la excreción en la orina.

1. De Vos, A., H. Heimberg, et al. (1995). "Las células beta humanas y de rata difieren en el transportador de glucosa, pero no en la expresión del gen de la glucoquinasa". The Journal of Clinical Investigation 96(5): 2489–2495.