Механизмы трансмембранного переноса глюкозы

Транспорт моносахаридов из просвета ки­шечника в клетки слизистой оболочки может осу­ществляться путемоблегченной диффузии и актив­ного транспорта. При активном транспорте глюкоза и Na⁺ проходят с люминальной стороны, связываясь с разными участками белка-переносчика. При этом Na⁺ поступает в клетку под влиянием электрохимического гради­ента и «тащит» глюкозу за собой. Следователь­но, чем больше градиент Na⁺, тем больше поступ­ление глюкозы. Если концентрация Na⁺ во внеклеточной жидкости уменьшается, транспорт глюкозы подавляется. Градиент концентрации Na⁺ являющийся движущей силой этого симпорта, создается работой Na⁺K⁺ нacoca.

Глюкоза из клетки кишечника затем перемещается во внеклеточную жидкость и далее в кровь с помощью облегченной диффузии. Поступающая из кишечника глюкоза с кровью воротной вены попадает в печень, где часть ее задерживается, а часть через общий кровоток попадает в клетки других органов и тканей.

Потребление глюкозы клетками из кровотока происходит также путем облегченной диффузии при участии специальных белков-транспортеров. Следовательно, скорость трансмембранного пото­ка глюкозы зависит только от градиента ее концентрации.

Исключением являются клетки мышц и жировой ткани, где облегченная диффузия регули­руется инсулином. В отсутствие инсулина плазматическая мемб­рана этих клеток непроницаема для глюкозы.

Белки-переносчики (транспортеры глюкозы — ГЛЮТ) обнаружены во всех тканях. Существует не­сколько разновидностей ГЛЮТ, которые пронуме­рованы по порядку их обнаружения.

Все 5 типов ГЛЮТ имеют сходную первичную структуру.

ГЛЮТ-1 служит для обеспечения стабильного потока глюкозы в мозг. В других тканях он поставляет глюкозу в клетки, когда они находятся в стоянии покоя.

ГЛЮТ-2 обнаружен в клетках органов, выделяющих глюкозу в кровь. Именно при участии ГЛЮТ-2 глюкоза переходит в кровь из энтероцитов после всасывания в кишечнике.

ГЛЮТ-3 обладает большим, чем ГЛЮТ-1, срод­ством к глюкозе. Он также обеспечивает постоян­ный приток глюкозы к клеткам нервной ткани.

ГЛЮТ-4 — главный переносчик глюкозы в мыш­цах и адипоцитах.

ГЛЮТ-5 встречается главным образом в кло­ках тонкой кишки. Его функции известны недо­статочно.

Все типы ГЛЮТ могут находиться как в плазма­тической мембране, так и в цитозольных везикулах.

В отсутствие инсулина ГЛЮТ-4 (и в меньшей мере ГЛЮТ-1) почти полностью находится в цитоплаз­ме (рис.3). Влияние инсулина на такие клетки приводит к перемещению везикул, содержащих ГЛЮТ, к плазматической мембране и их слиянию с ней, после чего возможен облегченный транспорт глюкозы в эти клетки. После снижения концентрации инсулина в крови белки-транспортеры глюкозы снова переме­щаются в цитозоль.

В клетки печени глюкоза проходит при учас­тии ГЛЮТ-2, независимого от инсулина. Концентрация глюкозы в гепатоцитах в период пище­варения повышается соответственно ее уровню в крови воротной вены. Хотя инсулин и не влияет на транспорт глюкозы, он усиливает приток глю­козы в гепатоцит в период пищеварения косвенным путем, индуцируя синтез глюкокиназы и ускоряя тем самым фосфорилирование глюкозы.

Рисунок 3

Транспорт глюкозы из первичной мочи в клет­ки канальцев происходит путем актив­ного транспорта подобно тому, как это происходит с люминальной стороны кишечника в клетки. Благодаря этому глюкоза может поступать в клет­ки даже в том случае, если ее концентрация в про­свете кишечника или в первичной моче меньше, чем в клетках. Глюкоза реабсорбируется из первич­ной мочи почти полностью (на 99%) к конечной части канальцев.