SGLT2 (KOTRANSPORTER SODOWO-GLUKOZOWY) - BIOLOGIA - 2026

SGLT2 , to białka należące do rodziny SGLT transportu sodu / glukozy. Dlatego przeprowadzają aktywny transport cząsteczki glukozy w zależności od gradientu stężeń. Transport jest możliwy, ponieważ energia pozyskiwana jest z kotransportu sodu (symport).

W SGLT2, podobnie jak we wszystkich izoformach należących do rodziny SGLT, w białku indukowana jest zmiana konformacyjna. Jest to niezbędne do przeniesienia cukru na drugą stronę membrany. Jest to możliwe dzięki prądowi wytwarzanemu przez sód, oprócz tego, że dostarcza niezbędnej energii do transportu.

Transporter glukozy przeprowadza transport glukozy i sodu w zależności od gradientu stężeń. NuFS, San Jose State University, zmodyfikowane przez Wikimedia Commons.

Ten transporter, w przeciwieństwie do SGLT1 (białka transportujące glukozę sodu), ma jedynie zdolność transportu glukozy. Jednak kinetyka transportu jest w obu przypadkach dość podobna.

SGLT2 ulega ekspresji głównie w komórkach kanalika proksymalnego krętego nefronu nerkowego, a jego funkcją jest ponowne wchłanianie glukozy znajdującej się w przesączu kłębuszkowym wytwarzającym mocz.

Transport glukozy na poziomie komórkowym

Glukoza jest głównym cukrem, przez który większość komórek pozyskuje energię do przeprowadzania różnych procesów metabolicznych.

Ponieważ jest to duży i wysoce polarny monosacharyd, nie może samodzielnie przenikać przez błonę komórkową. Dlatego aby przejść do cytozolu, potrzebne są komponenty błonowe zwane białkami transporterowymi.

Badane i scharakteryzowane dotychczas transportery glukozy transportują ten metabolit za pomocą różnych mechanizmów transportowych.

Wspomniane białka transporterowe należą do dwóch rodzin: GLUT (transporterów glukozy) i SGLT (rodzina kotransporterów sodu / glukozy). GLUT biorą udział w transporcie glukozy poprzez ułatwioną dyfuzję, podczas gdy SGLT zajmują się transportem monosacharydów poprzez transport aktywny.

Struktura SGLT2

Jak wynika z analizy pierwotnej struktury białek za pomocą komplementarnych bibliotek DNA (cDNA), transportery obu rodzin mają podobną strukturę.

To znaczy 12 domen transbłonowych w przypadku GLUT i 14 domen transbłonowych w SGLT. Podobnie, wszystkie mają punkt glikozylacji na jednym z uchwytów skierowany w stronę zewnątrzkomórkową.

SGLT2 jest integralnym białkiem kodowanym przez gen SLC5A2 i ma 672 aminokwasy o strukturze 14 α-helis. Innymi słowy, struktura drugorzędowa jest dość podobna do struktury innych członków rodziny SGLT.

Spośród 14 α-helis, które tworzą trójwymiarową strukturę transportera, pięć z nich jest rozmieszczonych przestrzennie w jego środku, z jedną z bocznych powierzchni każdej helisy wzbogaconą w domeny hydrofobowe ułożone w kierunku strony zewnętrznej w kontakcie z hydrofobowy rdzeń membrany.

W przeciwieństwie do tego, powierzchnia wewnętrzna bogata w resztki hydrofilowe jest skierowana do wewnątrz, tworząc hydrofilowe pory, przez które przechodzą substraty.

Funkcje SGLT2

SGLT2 to transporter o dużej pojemności i niskim powinowactwie, którego ekspresja jest ograniczona do proksymalnego krętego kanalika nerkowego i odpowiada za 90% reabsorpcję glukozy.

Transport glukozy przez SGLT2 odbywa się za pomocą mechanizmu symportowego, to znaczy, że sód i glukoza są transportowane w tym samym kierunku przez membranę wbrew gradientowi stężeń. Energia zmagazynowana przez gradient elektrochemiczny jest wykorzystywana do przemieszczania glukozy wbrew jej gradientowi.

Hamowanie SGLT2 jest związane ze spadkiem poziomu glukozy oraz utratą masy ciała i kalorii w wyniku eliminacji glukozy z moczem.

Funkcje SGLT2

Funkcją tego transportera jest reabsorpcja glukozy, uczestniczy również w reabsorpcji sodu i wody na poziomie nerek.

Jednak odkrycie akwaporyn 2 i 6 w kanalikach proksymalnych i kanalikach zbiorczych wskazuje, że należy przeprowadzić kompleksowe badanie mechanizmów zaangażowanych w procesy transportu wody i substancji rozpuszczonych w nabłonku kanalikowym nerki.

Oprócz udziału we wchłanianiu glukozy GSLT2 uczestniczy w aktywnym wchłanianiu wody przez nerki. Henry Vandyke Carter, (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), z Wikimedia Commons.

Czynność nerek i SGLT2

Nerka filtruje około 180 litrów płynu i 160-180 gramów glukozy. Ta przefiltrowana glukoza jest ponownie wchłaniana na poziomie kanalika proksymalnego, co oznacza, że ​​cukier ten nie występuje w moczu.

Jednak proces ten jest ograniczony przez próg nerkowy dla glukozy. Sugerowano, że ten limit transportu pozwala na utrzymanie niezbędnego uzupełnienia glukozy, gdy dostępne stężenia węglowodanów są niskie.

Mechanizm ten jest zaburzony u pacjentów z cukrzycą, ponieważ w nefronie występują zmiany czynnościowe. W tej patologii wzrost stężenia glukozy powoduje wysycenie transporterów, powodując cukromocz, zwłaszcza na początku choroby.

W efekcie nerka ulega modyfikacjom lub adaptacjom prowadzącym do nieprawidłowego funkcjonowania, między innymi wzrostu zdolności do transportu glukozy.

Zwiększenie zdolności transportu glukozy powoduje wzrost wchłaniania zwrotnego na poziomie kanalików nerkowych i to ostatnie jest związane z nadekspresją liczby i aktywności transporterów SGLT2.

Równolegle wzrost wchłaniania zwrotnego glukozy następuje wraz ze wzrostem wchłaniania zwrotnego NaCl. Wzrost reabsorpcji glukozy, ze względu na wymuszoną pracę nefronu, powoduje zwiększenie wielkości i stan zapalny prowadzący do rozwoju nefropatii cukrzycowej.

Bibliografia

1. Bakris GL, Fonseca V, Sharma K, Wright E.Nerkowy transport sodu i glukozy: rola w cukrzycy i potencjalne implikacje kliniczne. Kidney Int.2009; 75: 1272-1277.
2. DeFronzo RA, Hompesch M, Kasichayanula S, Liu X, Hong Y, Pfister M, i wsp. Charakterystyka reabsorpcji glukozy w nerkach w odpowiedzi na dapagliflozynę u osób zdrowych i osób z cukrzycą typu 2. Opieka diabetologiczna. 2013; 36 (10): 3169-3176.
3. Hediger MA, Rhoads DB. SGLT2 pośredniczy w reabsorpcji glukozy w nerkach. Physiol Rev. 1994; 74: 993-1026.
4. Rahmoune H, Thompson PW, Ward JM, Smith CD, Hong G, Brown J. Glucose transporter in human nerki proximal tubular cells izolowane z moczu pacjentów z cukrzycą insulinoniezależną. Cukrzyca. 2005; 54 (12): 3427–3434.
5. Rieg T, Masuda T, Gerasimova M, Mayoux E, Platt K, Powell DR, i wsp. Wzrost transportu, w którym pośredniczy SGLT1, wyjaśnia reabsorpcję glukozy w nerkach podczas genetycznego i farmakologicznego hamowania SGLT2 w euglikemii. Am J Physiol Renal Physiol. 2014; 306 (2): F188-193.
6. Vallon V, Gerasimova M, Rose MA, Masuda T, Satriano J, Mayoux E, i wsp. Inhibitor SGLT2, empagliflozyna, zmniejsza wzrost nerek i albuminurię proporcjonalnie do hiperglikemii i zapobiega hiperfiltracji kłębuszkowej u myszy Akita z cukrzycą. Am J Physiol Renal Physiol. 2014; 306 (2): F194-204.
7. Wells RG, Mohandas TK, Hediger MA. Lokalizacja genu kotransportera Na + / glukoza SGLT2 do ludzkiego chromosomu 16 w pobliżu centromeru. Genomics. 1993; 17 (3): 787–789.
8. Wright, EM. Nerkowy kotransporter Na (+) - glukozy. Am J Physiol Renal Physiol. 2001; 280: F10-18.
9. Wright EM, Hirayama BA, Loo DF. Aktywny transport cukru w ​​zdrowiu i chorobie. J Intern Med.2007; 261: 32-43.