El transporte de glucosa al interior de las células
ocurre por medio de un proceso de difusión facilitada que es mediado por una
familia de transportadores de glucosa (GLUT), que presentan 12 dominios
transmembranales. Cada uno de los miembros de esta familia es expresado en
tejidos y células específicas, por lo que difieren en sus características cinéticas
de transporte y la activación por la cascada de la insulina [1]. Hoy en día,
se conocen 13 proteínas transportadoras de hexosas clasificadas GLUT-1 al
GLUT-12 y el HMIT [2].
GLUT-4 es una proteína de 509 aminoácidos
con un peso molecular de 45 kDa [2] caracterizado por ser el transportador
principal de glucosa en células musculares y adipocitos. Este transportador de
glucosa es expresado principalmente en tejidos periféricos con mayores
concentraciones en la grasa parda, corazón, músculo rojo, músculo blanco y
grasa blanca, aunque también ha sido encontrado en la pituitaria y el
hipotálamo. La constante de Michaelis-Menten para este transportador es de
36-179 mg dL-1 (2-10 mmol L-1), la cual se encuentra
entre el rango fisiológico de concentraciones de glucosa sanguínea [3]. La
expresión de GLUT-4 en la superficie de la membrana es altamente sensible a la
insulina [1], de manera que la mayoría de GLUT-4 está localizado
principalmente en un subcomponente del retículo trans-Golgi y en vesículas
recubiertas de clatrina al interior de la célula. Sin embargo, cuando la
insulina u otro estímulo interactúan con las células que contienen este
transportador se llevan a cabo procesos de endocitosis y exocitosis en la
membrana plasmática que generan una rápida
redistribución de GLUT-4 en la superficie celular [1] (Figura 1).
Figura 1. Translocación y almacenamiento de los
GLUT-4 desde la membrana celular. En
la ausencia de insulina, cerca del 90% de los GLUT-4 es secuestrado
intracelularmente en distintas vesículas que contienen proteínas como la
aminopeptidasa sensible a insulina, la sinaptobrevina (también conocida como
proteína-2 membranal asociada a vesículas o v-SNARE) y la pequeña proteína
Rab-4 ligada a GTP. En respuesta a la insulina o ejercicio las vesículas que
contienen GLUT-4 se trasladan a la membrana plasmática formando un complejo que
involucra la sintaxin-4 (también conocida como el objetivo del receptor
proteico asociado al sinaptosoma o t-SNARE) y la sinaptobrevina. Las vesículas
se fusionan con la membrana plasmática incrementando el número de moléculas de
GLUT-4 en la membrana y de esta manera aumentando el transporte de glucosa al
interior de las células. La Rab-4 abandona las vesículas y se mueve al citosol
en respuesta a la estimulación de la insulina. Cuando cesa la estimulación de
la insulina los GLUT-4 se internalizan mediante la formación de vesículas
recubiertas de clatrina desde la membrana plasmática, así los GLUT-4 ingresan
en forma de endosomas reorganizándose con las vesículas intracelulares de
GLUT-4. Tomado y traducido de: Shepherd PT & Kahn BB.
Referencias
[1] Schulingkamp RJ, Pagano TC, Hung D & Raffa RB. (2000). Insulin Receptors and Insulin Action in The
Brain: Review and Clinical Implications. Neuroscience and Biobehavioral
Reviews 24; 855-872
[2] Gianinet RA. (2011).
GLUT4; Glucose Transport. http://flipper.diff.org/app/pathways/info/3470
[3] Shepherd PT & Kahn BB. (1999). Glucose
Transporters and Insulin Action; Implications for Insulin Resistance and
Diabetes Mellitus. The New England Journal of Medicine Volume 341 Number 4;
248-257