Поглощение глюкозы
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Способ поглощения глюкозы различается в разных тканях в зависимости от двух факторов; метаболические потребности тканей и доступность глюкозы . Двумя способами, которыми может происходить поглощение глюкозы, являются облегченная диффузия (пассивный процесс) и вторичный активный транспорт (активный процесс, который на ионном градиенте устанавливается посредством гидролиза АТФ , известный как первично -активный транспорт ). Активный транспорт – это движение ионов или молекул против градиента концентрации.
Облегченная диффузия
[ редактировать ]Существует более 10 различных типов переносчиков глюкозы; однако наиболее значимыми для изучения являются GLUT1-4.
GLUT1 и GLUT3 расположены в плазматической мембране клеток по всему организму, поскольку они отвечают за поддержание базовой скорости поглощения глюкозы. Базальный уровень глюкозы в крови составляет примерно 5 мМ ( 5 миллимолярных ). Величина Km (показатель сродства белка-переносчика к молекулам глюкозы; низкое значение Km предполагает высокое сродство) белков GLUT1 и GLUT3 составляет 1 мМ; поэтому GLUT1 и GLUT3 имеют высокое сродство к глюкозе, и их поглощение из кровотока является постоянным.
GLUT2 , напротив, имеет высокое значение Km (15-20 мМ) и, следовательно, низкое сродство к глюкозе. Они расположены в плазматических мембранах гепатоцитов бета - и поджелудочной железы клеток (у мышей, но GLUT1 в бета-клетках человека; см. Ссылку 1). Высокий Km GLUT2 позволяет определять уровень глюкозы; Скорость поступления глюкозы пропорциональна уровню глюкозы в крови.
GLUT4 Транспортеры чувствительны к инсулину и обнаружены в мышечной и жировой ткани. Поскольку мышцы являются основным местом хранения глюкозы, а жировая ткань — триглицеридов (в которые глюкоза может превращаться для хранения), GLUT4 важен для постпрандиального поглощения избыточной глюкозы из кровотока. Более того, несколько недавних работ показывают, что GLUT 4 также присутствует в мозге. Препарат метформин фосфорилирует GLUT4, тем самым повышая его чувствительность к инсулину.
Во время голодания некоторые транспортеры GLUT4 будут экспрессироваться на поверхности клетки. Однако большинство из них обнаруживается в цитоплазматических везикулах внутри клетки. После еды и при связывании инсулина (высвобождаемого из островков Лангерганса ) с рецепторами на поверхности клетки начинается сигнальный каскад путем активации активности фосфатидилинозитолкиназы, которая завершается движением цитоплазматических везикул к поверхностной мембране клетки. Достигнув плазмалеммы, везикулы сливаются с мембраной, увеличивая количество транспортеров GLUT4, экспрессируемых на поверхности клетки, и, следовательно, увеличивая поглощение глюкозы.
Вторичный активный транспорт
[ редактировать ]Между кровотоком и клетками может происходить облегченная диффузия, поскольку градиент концентрации между внеклеточной и внутриклеточной средой таков, что гидролиз АТФ не требуется.
Однако в почках глюкоза реабсорбируется из фильтрата в просвете канальцев , где она находится в относительно низкой концентрации, проходит через простой кубический эпителий, выстилающий почечные канальцы, и попадает в кровоток, где глюкоза находится в сравнительно высокой концентрации. Следовательно, градиент концентрации глюкозы препятствует ее реабсорбции, и для ее транспорта требуется энергия.
Вторичным активным транспортом глюкозы в почках является Na. + связанный; следовательно, Na + градиент должен быть установлен. Это достигается за счет действия Na + /К + насос, энергия для которого обеспечивается за счет гидролиза АТФ. Три На + ионы вытесняются из клетки в обмен на два K + ионы, поступающие через внутримембранный фермент Na+/K+-АТФазу ; это оставляет относительный дефицит Na + во внутриклеточном отсеке. На + ионы диффундируют вниз по градиенту концентрации в столбчатый эпителий, совместно транспортируя глюкозу. Попав внутрь эпителиальных клеток, глюкоза снова попадает в кровоток посредством облегченной диффузии через транспортеры GLUT2.
Следовательно, реабсорбция глюкозы зависит от существующего градиента натрия, который создается за счет активного функционирования NaKATPазы. Поскольку совместный транспорт глюкозы с натрием из просвета не требует непосредственно гидролиза АТФ, а зависит от действия АТФазы, его называют вторично-активным транспортом.
В почечных канальцах обнаружено два типа вторично активных переносчиков; вблизи клубочков , где уровень глюкозы высок, SGLT2 имеет низкое сродство, но высокую способность к транспорту глюкозы. Рядом с петлей Генле и в дистальных извитых канальцах нефрона , где большая часть глюкозы реабсорбируется в кровоток, обнаруживаются транспортеры SGLT1. Они имеют высокое сродство к глюкозе и низкую емкость. Функционируя совместно, эти два вторичных активных переносчика гарантируют, что лишь незначительное количество глюкозы будет потрачено впустую посредством выведения с мочой.
Ссылки
[ редактировать ]1. Де Вос А., Х. Хаймберг и др. (1995). «Бета-клетки человека и крысы различаются по транспортеру глюкозы, но не по экспрессии гена глюкокиназы». Журнал клинических исследований 96 (5): 2489–2495.