SGLT2 (KOTRANSPORTÉR GLUKÓZY SODNÉHO) - BIOLÓGIE - 2025

SGLT2 , sú proteíny, ktoré patria do rodiny SGLT dopravníky sodný / glukózy. Preto vykonávajú aktívny transport molekuly glukózy proti koncentračnému gradientu. Transport je možný, pretože energia sa získava spoločným transportom sodíka (symport).

V SGLT2, rovnako ako vo všetkých izoformách patriacich do rodiny SGLT, je v proteíne indukovaná konformačná zmena. To je nevyhnutné na premiestnenie cukru na druhú stranu membrány. To je možné vďaka prúdu generovanému sodíkom, okrem toho, že poskytuje potrebnú energiu na transport.

Transportér glukózy vykonáva transport glukózy a sodíka proti jeho koncentračnému gradientu. Autor: NuFS, San Jose State University, modifikovaná Wikimedia Commons.

Tento transportér, na rozdiel od SGLT1 (transportné proteíny sodík-glukóza), má len schopnosť transportovať glukózu. Kinetika dopravy je však v oboch dosť podobná.

SGLT2 je exprimovaný hlavne v bunkách proximálne stočeného tubulu obličkového nefrónu a jeho funkciou je reabsorbovať glukózu nachádzajúcu sa v glomerulárnom filtráte, ktorý produkuje moč.

Transport glukózy na bunkovej úrovni

Glukóza je hlavným cukrom, prostredníctvom ktorého väčšina buniek získava energiu na vykonávanie rôznych metabolických procesov.

Pretože ide o veľký a vysoko polárny monosacharid, nemôže sám osebe prechádzať cez bunkovú membránu. Preto sa vyžaduje prechod na cytosol, ktorý vyžaduje komponenty membrány nazývané transportné proteíny.

Transportéry glukózy, ktoré boli doteraz študované a charakterizované, transportujú tento metabolit rôznymi transportnými mechanizmami.

Uvedené transportné proteíny patria do dvoch rodín: GLUT (transportéry glukózy) a SGLT (rodina transportérov sodík / glukóza). GLUT sú zapojené do transportu glukózy uľahčenou difúziou, zatiaľ čo SGLT vykonávajú transport monosacharidov aktívnym transportom.

Štruktúra SGLT2

Podľa analýzy primárnej štruktúry proteínov pomocou komplementárnych knižníc DNA (cDNA) vykazujú transportéry oboch rodín podobnú štruktúru.

To znamená 12 transmembránových domén v prípade GLUT a 14 transmembránových domén v SGLT. Všetky majú tiež glykozylačný bod na jednej z rúčok orientovaných smerom k extracelulárnej strane.

SGLT2 je integrálny proteín kódovaný génom SLC5A2 a má 672 aminokyselín so štruktúrou 14 a-helixov. Inými slovami, sekundárna štruktúra je dosť podobná štruktúre ostatných členov rodiny SGLT.

Zo 14 a-helixov, ktoré tvoria trojrozmernú štruktúru transportéra, je päť z nich priestorovo usporiadaných v jeho strede, pričom jedna z bočných plôch každej helixu je obohatená o hydrofóbne domény usporiadané smerom k vonkajšej strane v kontakte s hydrofóbne jadro membrány.

Naopak, vnútorná strana bohatá na hydrofilné zvyšky je umiestnená dovnútra, čím sa vytvára hydrofilný pór, cez ktorý substráty prechádzajú.

Funkcie SGLT2

SGLT2 je vysokokapacitný nízkoafinitný transportér, ktorého expresia je obmedzená na proximálne stočený kanálik obličky, ktorý je zodpovedný za 90% glukózovú reabsorpciu.

Transport glukózy pomocou SGLT2 sa uskutočňuje pomocou symportového mechanizmu, to znamená, že sodík a glukóza sa transportujú v rovnakom smere cez membránu proti koncentračnému gradientu. Energia uložená elektrochemickým gradientom sa používa na vykonávanie pohybu glukózy proti jej gradientu.

Inhibícia SGLT2 je spojená so znížením hladiny glukózy a so stratou hmotnosti a kalórií v dôsledku eliminácie glukózy v moči.

Funkcie SGLT2

Funkciou tohto transportéra je reabsorpcia glukózy, tiež sa podieľa na reabsorpcii sodíka a vody na úrovni obličiek.

Objav akvaporínov 2 a 6 v proximálnom tubule a zberných tubuloch však naznačuje, že je potrebné vykonať komplexné skúmanie mechanizmov zahrnutých vo vodnom a transportnom procese rozpustených látok v tubulárnom epiteli obličky.

Okrem účasti na absorpcii glukózy sa GSLT2 podieľa na aktívnej absorpcii vody obličkami. Henry Vandyke Carter, (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), z Wikimedia Commons.

Renálna funkcia a SGLT2

Obličky filtrujú približne 180 litrov tekutiny a 160 - 180 gramov glukózy. Táto filtrovaná glukóza sa reabsorbuje na úrovni proximálneho tubulu, čo znamená, že tento cukor chýba v moči.

Tento proces je však obmedzený obličkovým prahom pre glukózu. Bolo navrhnuté, že tento transportný limit je to, čo umožňuje udržiavať potrebný doplnok glukózy, keď sú dostupné koncentrácie uhľohydrátov nízke.

Tento mechanizmus je ovplyvnený u diabetických pacientov, pretože v nefróne sa vyskytujú funkčné zmeny. V tejto patológii spôsobuje zvýšenie koncentrácií glukózy saturáciu transportérov, čo spôsobuje glukosúriu, najmä na začiatku choroby.

Výsledkom je, že oblička prechádza modifikáciami alebo úpravami, ktoré vedú k nesprávnej funkcii, medzi ktoré patrí zvýšenie schopnosti transportovať glukózu.

Zvýšenie kapacity pre transport glukózy vedie k zvýšeniu reabsorpcie na úrovni renálneho tubulu, čo je spojené s nadmernou expresiou v počte a aktivite transportérov SGLT2.

Paralelne k zvýšeniu reabsorpcie glukózy dochádza so zvýšením reabsorpcie NaCI. Zvýšenie reabsorpcie glukózy v dôsledku skutočnosti, že nefón pracuje núteným spôsobom, vedie k zväčšeniu veľkosti a zápalovému stavu, ktorý vedie k rozvoju diabetickej nefropatie.

Referencie

1. Bakris GL, Fonseca V, Sharma K, Wright E. Renálny transport sodíka a glukózy: úloha pri diabetes mellitus a potenciálne klinické implikácie. Kidney Int. 2009; 75: 1272-1277.
2. DeFronzo RA, Hompesch M, Kasichayanula S, Liu X, Hong Y, Pfister M, a kol. Charakterizácia reabsorpcie glukózy v obličkách v reakcii na dapagliflozín u zdravých jedincov a pacientov s cukrovkou 2. typu. Starostlivosť o cukrovku. 2013; 36 (10): 3169-3176.
3. Hediger MA, Rhoads DB. SGLT2 sprostredkuje reabsorpciu glukózy v obličkách. Physiol Rev. 1994; 74: 993 - 1026.
4. Rahmoune H, Thompson PW, Ward JM, Smith CD, Hong G, Brown J. Glukózové transportéry v ľudských obličkových proximálnych tubulárnych bunkách izolované z moču pacientov s cukrovkou nezávislou od inzulínu. Diabetes. 2005; 54 (12): 3427 - 3434.
5. Rieg T, Masuda T, Gerasimova M, Mayoux E, Platt K, Powell DR, a kol. Zvýšenie transportu sprostredkovaného SGLT1 vysvetľuje reabsorpciu glukózy v obličkách počas genetickej a farmakologickej inhibície SGLT2 pri euglykémii. Am J Physiol Renal Physiol. 2014; 306 (2): F188-193.
6. Vallon V, Gerasimova M., Rose MA, Masuda T., Satriano J., Mayoux E., a kol. Inhibítor SGLT2 empagliflozín znižuje renálny rast a albuminúriu v pomere k hyperglykémii a zabraňuje glomerulárnej hyperfiltrácii u diabetických myší Akita. Am J Physiol Renal Physiol. 2014; 306 (2): F194-204.
7. Wells RG, Mohandas TK, Hediger MA. Lokalizácia génu kottoransportéra Na + / glukózy SGLT2 na ľudský chromozóm 16 v blízkosti centroméry. Genomics. 1993; 17 (3): 787 - 789.
8. Wright, EM. Renálny Na (+) - glukózový kotransportér. Am J Physiol Renal Physiol. 2001; 280: F10-18.
9. Wright EM, Hirayama BA, Loo DF. Aktívny transport cukru v zdraví a chorobách. J Intern Med. 2007; 261: 32-43.