Transportadores de Glucosa

Bioquímica

Transportadores de Glucosa

SGLTs• SGLT-1.

– Intestino delgado y nefrona S3 proximal– codificado en el crom 22– Alta afinidad por Glucosa (Km baja)– Ingresan 1 Na+ + 1 Glu + 260 H2O

• SGLT-2.– Nefrona S1 y S2 (NO en intestino) reabsorbe 90% de la

glucosa filtrada.– codificado en crom 16

• SGLT-3– No hay referencia en humanos sólo en cerdos– Codificado en crom 22– Transporta 1 Na + 2 Glu

SGLUTs: Proteínas Multifuncionales

Modelo de Transporte SGLT

Transporte en ID

Glut 1: ( Km para la glucosa bajo) se ha encontrado en el cerebro, eritrocitos, endotelio, retina, riñón (reabsorción) y barreras hematoencefálica y placentaria. Permite el ingreso basal de la glucosa. Transporta, además galactosa

Glut 2 : ( Km alto) es el transportador de glucosa en hígado, riñón, intestino y en células Beta del páncreas facilitan el ingreso de glucosa como respuesta a la hiperglucemia. Muy sensible a los cambios de glicemia

Glut 3 : (Km bajo): mayor expresión en SNC, se ven en placenta, riñón y corazón en cerebre trabaja en secuencia con Glut 1.

GLUTs

Glut 4: Es la isoforma dependiente de insulina, presente en el músculo y en las células adiposas; permanece almacenado en vesículas; la insulina aumenta el número de transportadores en la membrana plasmática.

Glut 5: Se encuentra en el intestino delgado, espermatozoides, riñon, células de la microglia. Transporta fructosa.

Distribución de residuos polares y apolares en la

superficie de un segmento helicoidal

Los aa adyacentes en la secuencia primaria

están conectados con flechas

Hélice anfipática

Asociación de 5 hélices anfipáticas, la cara polar está

orientada hacia la cavidad interna. La glucosa puede interaccionar

con la proteína mediante puentes de H

Tomado de: Lenhinger, “Fundamentos de Bioquímica””

12 dominios transmembrana

N-glucosilación

GLUT: Estructura Propuesta

Ingreso de Glucosa a la Célula

Cambio conformacional

Unión de la Glucosa

Liberación de la Glucosa al espacio intracelular

Recuperación de la conformación original

Tomado de: Uldry and Thorens, Eur. J. Physiol. 447: 480-489 (2004)

Insulina• La insulina es una hormona con efectos

hipoglucemiante, antilipolítico y anabólico proteico.

• Se síntesiza a través de una prohormona, la proinsulina que es clivada en los gránulos de la célula β para dar insulina y péptido C.

• El gen de la insulina se encuentra en el brazo corto del cromosoma 11 y codifica la síntesis de una proteína precursora llamada preproinsulina.

• En el retículo endoplásmico se cliva un péptido señal y se forma la proinsulina.

SS

S

S

A (21 aa)

B (30 aa)

(péptido C, 31 aa)Molécula de insulina

Proinsulina: 15-20% activiad de In (> Vida media)Péprtido C: secreción equimolar con Insulina

Insulina

• La proinsulina es empaquetada por el sistema de Golgi en forma de gánulos llamados inmaduros que tienen un alto contenido en zinc y enzimas proteolíticas.

• El páncreas libera una escasa cantidad de gránulos inmaduros que continen proinsulina, pero la mayor parte sufre un proceso de maduración y se convierten en gránulos máduros.

• En este proceso de conversión participan las endopeptidasas I yII y carboxipeptidasa que transforman la proinsulina en insulina y peptido C.

Insulina• La activación de las proteasas se inicia cuando el

interior del gránulo se acidifica a través del acoplamiento de las reacciones redox, generación de ATP y de una ATPasa translocadora de protones hacia el gránulo.

• El proceso de exocitosis produce también la liberación de 20% de proinsulina de escasa actividad biológica, y de péptido C, (utilizado como marcador de secreción endógena de insulina).

• El peptido C carece de actividad biológica y es secretado en cantidades equimoleculares a las de la insulina.

• La medición de peptido C permite estimar la secreción residual de las células β pancreáticas.

Producción de insulina pos ingesta: Patrón bifásico

““pico rápido” pico rápido” El segundo pico es de menor El segundo pico es de menor liberación de insulina, de liberación de insulina, de duración prolongada. Es duración prolongada. Es insulina de síntesis de novo o insulina de síntesis de novo o de gránulos más centrales de gránulos más centrales de la celula de la celula ββ..

Pico rápido o fase inicial: Insulina acumulada en gránulos cercanos a la membrana plasmatica

El segundo pico se mantiene mientras persiste el estímulo hiperglucémico

Sec

reci

ón d

e in

sulin

a

Tiempo

Síntesis y Secreción de Insulina

AdrenalinaNoradrenalinaSomatostatina

acetilcolina

secretinaGIP

Incretinas (Ileon y Yeyuno) reguladores posprandiales

calmodulina

PK C

Ca2+

Ca2+

Estimulación de las células β

Glucosa

G-6-P

Glucoquinasa

GLUT-2

Glucosa

Piruvato

NADH

NAD+

ADP + Pi

ATP

Canal sensible ATP-K+

-

Canal de Ca2+ voltaje dependiente

Gránulos β maduros

Sulfonilurea

Insulina:secreción

• Secreción normal:40-50 U/d

• Concentración sérica en ayunas:10 uU/ml

• Concentración sérica Posprandial:100 uU/ml

• Pico inicial:8-10 min

• Pico posterior:30-45 min

Efectos biológicos de la Insulina

Metabolismo de los lípidos:-Efecto lipogénico y antilipolítico.-Aumento de la síntesis de ácidos grasos.-Aumento de la captación de acidos grasos en tejido adiposo.-Aumento de la síntesis de triglicéridos.

Metabolismo de las proteínas:-Efecto anabólico proteico-Aumento de la captación de aminoacidos.-Aumento de la síntesis de proteínas.

Crecimiento y reproducción celular:-Efecto proliferativo-Aumento de la síntesis de DNA y RNA-Aumento del crecimiento y replicación celular

Efectos metabólicos en el hígado

• Aumenta la glucogenogénesis (glicokinasa y glucogeno sintasa)

• Disminuye glucogenolisis (fosforilasa)• Aumenta la glicolisis(FFK, PK, PD)

• Diminuye conversión de AGL a CC• Disminuye incorporación de aa • Inhibe gluconeogénesis (Pcarboxilasa,

PEPcarboxilasa, F16DP)

• Aumenta síntesis de TG y VLDL

Efectos metabólicos en músculo

• Aumenta síntesis de proteinas (incorporación de aa y síntesis ribosomal)

• Disminuye liberación de aa• Transporte de G (GLUT-4)• Aumenta síntesis de glucógeno (transporte

de G, glucogeno sintasa)• Disminuye glucogenolisis (fosforilasa)• Activa glicólisis (FFK y PD)

Efectos metabólicos en tej. adiposo

• Transporte de G (GLUT-4)• Activa glicólisis (FFK y PD)• Activa lipasa endotelial: hidrólisis de TG

circulante• Aumenta transporte de AGL• Aumenta aporte de Glicerofosfato• Aumenta almacenamiento de TG• Inhibe lipasa celular

Receptor de Insulina• Es una proteína tetramérica formada por dos

subunidades α y dos subunidades β unidas por puentes disulfuro. Ambas subunidades están glicosiladas.

• La subunidad α está situada por completo en el exterior de la célula y contiene el sitio de unión a la insulina.

• La subunidad β con tres dominios (extracelular, transmembrana e intracelular) es una tirosiquinasa que se activa por cambio conformacional que se produce cuando la insulina se une a la subunidad α .

• Cuando la insulina se une al receptor se produce la autofosforilación de éste por hidrólisis de ATP.

Receptor de Insulina

• Luego de la internalización del complejo hormona-receptor algunos receptores son degradados en el citoplasma, mientras que la mayoría son reciclados hacia la membrana celular.

• Los niveles circulantes de la hormona son capaces de modificar o regular sus propios receptores.

• El receptor activado fosforila sustratos, denominados IRS, y a partir de este paso las señales siguen 2 vías

Vías de Estimulación de la Insulina

Activación de Enzimas

Transcripción de Genes

Señalización del R de insulina

POPO4--4--

IRS-1 IRS-1 + ATP+ ATP IRS-1IRS-1--POPO44

Insulina se une a la subunidad α y activa a la subunidad β

InsulinaInsulina

Autofosforilación de la subunidad β

GLUT4

GLUT4

Fosforilación de otros sustratos

⇑ actividad TK

Activación de la fosfoinosítidoquinasa 3

PI3K

Traslocación del transportador de Glucosa a la membrana

POPO4-4-

IRS-1 IRS-1 + ATP+ ATP IRS-1IRS-1--POPO44

InsulinaInsulina

GLUT4

Fosforilación de las quinasas

mitogénicas (MAPKKMAPK)

MAPK MAPK + +

ATPATP

MAPKMAPK--POPO44

Regulación transcripcional

Síntesis Proteica, proliferación y diferenciación

Insulina se une a la subunidad α y activa a la β

Autofosforilación de la subunidad β

Fosfosforilación de otros sustratos

⇑ actividad TK

Señalización del R de insulina

↑ expresión de GLUT 4

Glucagon

• La hipoglucemia es el principal estímulo para la secreción de glucagon.

• Es una hormona hiperglucemiante y catabólica.

• Su función es movilizar reservas energéticas (glucógeno, triglicéridos)

• El glucagon actúa a través de receptores ligados a adenilato ciclasa (Gs) produciendo aumento del AMPc.

• El péptido precursor es el preproglucagon, da origen, a varios péptidos con distinta actividad biológica.

• Es un péptido monocatenario sintetizado en las células α del islote de Langerhans.

• El preproglucagon se forma también en las células L del intestino delgado y algunas neuronas hipotalámicas.

• Las celulas intestinales no tienen las enzimas para formar glucagon, y ante la llegada de alimentos liberan los péptidos glucagonoides 1 y 2 (GLP-1 y GLP-2) a partir de la molécula precursora.

Síntesis de Glucagon

Secreción de glucagon

Aumento• Arginina• Alanina• Catecolaminas• CCK,

GIP,glucocorticoides

• Estimulo colinérgico

Disminución• glucosa• AGL

Glucagon

Receptor con 7 dominios

GTP

Adenilciclasa

AMPc

Mecanismo de acción del glucagon

Glucagon

Adenilciclasa

AMPc

Proteinkinasa

Lipasa inactiva Lipasa activa

TGGlicerol

Glicerol

Acción lipolítica de glucagon

Acciones biológicas de glucagon en el hígado y tejido adiposo

HIGADO

• Aumenta la glucogenolisis (fosforilasa)• Disminuye la formación de glucógeno(glucógeno

sintasa)• Disminuye la glicólisis (FFK, PK, PD)• Aumenta la gluconeogénesis

(Pcarboxilasa,PEPcarboxikinasa, F16DP)• Aumenta captación de aa• Aumenta cetogénesis (acetil carnitin transferesa

mitocondrial)ADIPOCITO

• Aumenta la lipólisis (lipasa celular)