Метаболізм вуглеводів.Огляд глюкозних каналів

Вступ

GLUT(glucose transporter) та SGLT(sodium dependent glucose transporter) являються не тільки переносниками глюкози,вони беруть участь у транспорті і інших моносахаридів,але так як глюкоза - найголовніший із вуглеводів в організмі,то ось так.Тільки за допомогою цих каналів моносахариди потрапляють в цитоплазму(або виходять з цитоплазми) клітини.GLUT представляють собою звичайні канали,які впускають та випускають глюкозу ,а SGLT залежні від іонів натрію,тому працюють лише в одному напрямку.SGLT як правило,знаходяться на границі середовищ(кишечник,звивисті канальці нефрону),а GLUT забезпечують живлення клітин.

GLUT канали

GLUT1

GLUT1 забезпечує "базальний" метаболізм глюкози та галактози,так як експресується всіма клітинами,щоб забезпечити мінімальний потік глюкози до клітини.Приклади клітин,які містять цей канал:,клітини дерми,макрофаги,фібробласти,м'язи(всіх типів),лейкоцити і так далі.Важливу роль відіграє у живленні клітин ЦНС,так як знаходиться на мембрані ендотеліоцитів,які формують гематоенцефалічний бар'єр.Його активність не залежить від інсуліну.

GLUT2

GLUT2 дещо особливий,так як:по-перше,транспортує всі гексози(глюкоза,фруктоза та галактоза),по-друге,для його роботи потрібна дуже велика концентрація цих речовин(Km 15+),але після досягнення цієї концетрації починає перекачувати вуглеводи як навіжений.Його можна знайти на мембрані клітин печінки, бета-клітинах підшлункової залози а також на апікальній мембрані епітеліоцитів,які вистилають звивисті канальці нефрону.Також цей канал може транспортуватись як на базальну так і апікальну мембрани ентероцита(детальніше).Наступною особливістю буде те,що клітини які несуть цей канал мають глюкокіназу ,замість звичайної гексокінази(відрізняються тим,що у них різна спорідненість до глюкози).І так, тепер про роль цього каналу в організмі:за рахунок того,що він працює тільки у випадку великої концентрації глюкози в крові, це важливо для бета-клітин підшлункової залози,так як вони будуть отримувати глюкозу тільки коли концентрація висока,таким чином можуть зрозуміти,що пора викидати інсулін.А за рахунок того,що він ще й знаходиться в печінці,це значить що вона також буде отримувати глюкозу тільки у випадку великої її кількості в крові, це грає велику роль у підтримці нормальної кількості глікогена(глікоген не потрібно синтезувати,якщо глюкози і так не достатньо).В нирках вони знаходяться на базальній мембрані епітеліоцитів,які вистилають звивисті канальці,їх функція тут полягає в тому,щоб повернути глюкозу в кров,після того,як SGLT1/2(нижче описано) повернув її з просвіту канальця в клітину.

GLUT3

Цей канал можна знайти у великій кількості на мембрані клітин нейронів,сперматозоїдів,ембріонів,також є відомості про його наявність у міокарді.Особливість є дуже велика спорідненість до глюкози(більша,ніж у GLUT1,напевно для того,щоб забезпечити живлення цих важливих клітин,навіть у випадку гіпоглікемії).

GLUT4

Цей канал,на відміну від усіх вище згаданих, залежний від інсуліну, також має файну спорідненість до глюкози.Якщо інсуліну немає - немає і цього каналу.Ці канали містяться в цитоплазмі,а саме в спеціальних міхурцях.Після того,як інсулін провзаємодіє з рецептором це запустить ланцюг реакцій,які приведуть до активації спеціального білку Rab,який визволить GLUT4 з міхурців і перенесе їх на клітину мембрану.Дуже важливим є те,що МАЙЖЕ 90% GLUT4 ЗНАХОДИТЬСЯ В КЛІТИНАХ СКЕЛЕТНИХ М'ЯЗІВ ТА ЖИРОВОЇ ТКАНИНИ(є ще свідчення про міокард,але це не достовірно),інші клітини теж його містять,але його вклад в метаболізм глюкози в цих клітинах настільки мізерний,що про це доволі часто і не згадують.Чому саме жирова та м'язова тканина? тут доволі все логічно - якщо концентрація глюкози велика,то чому б її не відкласти про запас або ж не послати в м'язи,де вона буде забезпечувати м'язове скорочення або ж забезпечувати енергією синтез білків.

GLUT5

Здатний тільки переносити фруктозу,знаходиться в клітинах печінки,апікальній та базальній мембранах ентероцитів , майже вся фруктоза в організмі метаболізується за участі цього каналу.

SGLT

SGLT1

SGLT1 залежні від натрія,знаходяться на мембрані ентероцитів(в порожнистій кишці найбільше),беруть участь в перекачуванні глюкози з просвіту кишечника в ентероцит.Для його роботи потрібно 2 іони натрію та глюкоза або галактоза.Два іони під'єднуються до самого каналу,після чого сюди приєднується глюкоза і цей канал переносить все в клітину.На апікальній мембрані знаходиться Na/K насос,який забезпечує відтік іонів Na з клітини(викачує 3Na+ , закачує 2K+ , таким чином потенціал клітини знаходиться в мінусі,і ніяких проблем з закачкою сюди позитивних іонів не виникає).Транспортує глюкозу з неймовірною швидкістю,якщо буде перебор глюкози,то Na/K насос з тієї сторони не буде справлятися,і це буде сигналом для транспортування GLUT2 на апікальну мембрану.
Також цей канал знаходиться на апікальній мембрані епітелію звивистих канальців нефрону,але його вклад мізерний.

SGLT2

На відміну від свого "брата",він дуже широко поширений в звивистих проксимальних канальцях(95% всіх SGLT представляє саме він).Тут особливістю є те,що йому для роботи потрібен один іон Na ,а не два.Все інше ідентичне.Цей канал бере велику участь у реабсорції глюкози,тому інгібітори цього каналу використовують при діабеті 2-го типу - канагліфлозин,дапагліфлозин.