I Trasportatori del Glucosio (GLUT)

I trasportatori del glucosio: che cosa sono e a cosa servono?

Come fa lo zucchero ad entrare nelle cellule?

In questo articolo verranno trattate le molecole trasportatrici del glucosio, chiamate anche glucose transporters (GLUT).

Il trasporto dello zucchero nelle cellule: un meccanismo indispensabile per la salute cellulare

Quando ingeriamo dei carboidrati, questi vengono assorbiti grazie ad alcuni veicolatori che migrano dall’interno della cellula alla membrana plasmatica. Ciò permette l’ingresso del glucosio nelle cellule. Non abbiamo molti sistemi che permettano agli zuccheri di entrare nelle cellule. Questi trasportatori sono i responsabili, a livello di diversi tessuti, del rifornimento di energia alle cellule.

Come si classificano i trasportatori del glucosio?

Per identificare i diversi trasportatori possiamo contare sui numeri che li categorizzano, in base al tessuto e al meccanismo d’azione:

GLUT-1: esso si posiziona principalmente nel cervello e a livello dei globuli rossi del sangue (eritrociti). In piccole quantità è presente anche nel cuore, nei reni, nella retina. Resta poco espresso a livello del tessuto adiposo e del fegato (Arienti 2011; Mueckler 1994);

GLUT-2: lo si trova principalmente nel fegato, ma è rintracciabile anche a livello del rene, del pancreas, dell’intestino tenue. Questo trasportatore è più consistente nel fegato per la necessità di questo organo di favorire l passaggio del glucosio con un meccanismo insulino-indipendente. In altre parole: non c’è bisogno dell’insulina per l’ingresso del glucosio nel tessuto epatico. Inoltre, il GLUT-2è indispensabile anche  per fare uscire il glucosio, in seguito del processo di neoglucogenesi epatico. Esso può trasportare anche il fruttosio (insieme al GLUT-5), il mannosio e il galattosio.

GLUT-3: è espresso in cervello, rene e placenta.

GLUT-4: è un trasportatore insulino-dipendente ed si manifesta a livello del tessuto adiposo, del muscolo scheletrico e  del tessuto cardiaco.

GLUT-5: è il trasportatore principale del fruttosio presente soprattutto nell’intestino.
Piccole concentrazioni si possono evidenziare nel rene, nel tessuto adiposo e negli spermatozoi maturi: questi utilizzano il fruttosio come principale fonte energetica.

GLUT-6: espresso  in stato digiuno (intestino tenue).

GLUT-7: è un trasportatore intracellulare e, al contrario degli altri trasportatori, non permette il passaggio del glucosio dall’esterno all’interno della cellula, ma tra strutture intracellulari. È presente a livello intestinale ed  è un trasportatore facilitato degli zuccheri esosi, sebbene non sembri interessare il colon (Cheeseman 2008).

GLUT-8: identificato nei testicoli animali, sembra coinvolto nel processo di steroidogenesi. L’ormone luteinizzante (LH) pare abbia un’influenza sull’espressione dei GLUT-8 nei topi (Banerjee et al. 2014).

GLUT-9: presente principalmente in fegato e rene, importante per le concentrazioni di acido urico. Si è potuto osservare come l’inattivazione di questo trasportatore provochi iperuricemia, con sviluppo di insulino-resistenza, ipertensione o aterosclerosi, come suggeriscono alcuni studi epidemiologici sul modello murino (Thorens, Mueckler 2010).

GLUT-12: presente nel miocardio. Il meccanismo di regolazione e traslocazione non sia stato ancora chiarito (Waller et al. 2013).

È bene ricordare come il GLUT-4, 1 e 8 siano quelli maggiormente presenti nel ventricolo sinistro dei murini (Aerni-Flessner et al. 2012).

L’esercizio fisico e i trasportatori dello zucchero

È oramai chiaro. Com’è emerso da diverse ricerche, che l’esercizio fisico sia in grado di modulare il trasporto del glucosio e il suo utilizzo nelle cellule.

Esercizi ad alta intensità sono in grado di consumare grandi quote di glicogeno muscolare. Più in generale, è l’attività fisica che permette di incentivare una miglior sensibilità insulinica cellulare fino alle 48 ore seguenti l’allenamento (Mul et al. 2015). Al contrario, la traslocazione dei GLUT-4 con un meccanismo insulino-indipendente, sembrerebbe verificarsi al termine dell’esercizio fisico e può durare per circa 3 ore (Sato et al. 2017).

Questo tipo di meccanismo sembra essere difficoltoso nel caso di pazienti diabetici: difatti, sembra esserci un difetto nel rifornimento cellulare di glucosio in caso di ipoglicemia (Sato et al. 2017).
Infine, nei ratti affetti da diabete mellito di tipo 1, sembra invece che l’esercizio aerobico aumenti la traslocazione cellulare dei GLUT-4 sulla membrana plasmatica (Sato et al. 2017).

A cura del Dr. Giulio Merlini

BIBLIOGRAFIA – REFERENCES:

1. Aerni-Flessner L et al. (2012). GLUT4, GLUT1, and GLUT8 are the dominant GLUT transcripts expressed in the murine left ventricle, Cardiovasc Diabetol; 11:63
2. Arienti G (2011). Le basi molecolari della nutrizione, Piccin Editore, Padova; pp.121-123
3. Banerjee A et al. (2014). Testicular glucose and its transporter GLUT8 as a marker of age-dependent variation and its role in steroidogenesis in mice; J Exp Zool A Ecol Genet Physiol; 321(9): 490-502
4. Cheeseman C (2008). GLUT7: a new intestinal facilitated hexose transporter, AM J Phys Endocrinol Metab; 295(2): E238-E241
5. Gould GW, Holman GD (1993). The glucose transporter family: structure, function and tissue-specific expression, Biochem J; 295, 329-341
6. Mueckler M (1994). Facilitative glucose transporters, FEBS Journal; DOI: 10.1111/j.1432-1033.1994.tb18550.x
7. Mul JD et al. (2015). Exercise and Regulation of Carbohydrate Metabolism, Prog Mol Biol Transl Sci; 135: 17-37
8. Sato K et al. (2017). Acute bout of exercise induced prolonged muscle glucose transporter-4 translocation and delayed counter-regulatory hormone response in type 1 diabetes, PLOS One; 1-13
9. Thorens B, Mueckler M (2010). Glucose transporters in the 21st Century, AM J Phys Endocr Metab; 298(2): E141-E145
10. Waller et al. (2013). GLUT12 functions as a basal and insulin-independent glucose transporter in the heart, Biochim Biophys Acta; 1832(1): 121-127.