SGLT (proteínas de transporte sodio-glucosa)

¿Qué son las SGLT?

Las proteínas de transporte sodio-glucosa (SGLT) son las encargadas de realizar el transporte activo de glucosa en las células de mamíferos contra un gradiente de concentración. La energía requerida para hacer posible este transporte la adquieren del cotransporte de sodio en la misma dirección (simporte).

Su localización se limita a la membrana de las células que forman los tejidos epiteliales encargados de la absorción y reabsorción de nutrientes (intestino delgado y el túbulo contorneado proximal del riñón).

Hasta la fecha, se han descrito solo 6 isoformas pertenecientes a esta familia de transportadores: SGLT-1, SGLT-2, SGLT-3, SGLT-4, SGLT-5 y SGLT-6. En todas ellas, la corriente electroquímica generada por el transporte del ion sodio proporciona energía e induce el cambio conformacional en la estructura de la proteína necesario para traslocar el metabolito al otro lado de la membrana.

Sin embargo, todas estas isoformas se diferencian entre sí por presentar diferencias en:

• El grado de afinidad que tienen por la glucosa,
• La capacidad para realizar el transporte de glucosa, galactosa y aminoácidos,
• El grado en el que son inhibidas por florizina.  
• La localización tisular.

Mecanismos moleculares del transporte de glucosa

La glucosa es un monosacárido de 6 átomos de carbono que la mayoría de los tipos celulares existentes emplea para obtener energía a través de vías metabólicas de oxidación.

Dado su gran tamaño y su naturaleza esencialmente hidrofílica, es incapaz de atravesar las membranas celulares por libre difusión. Por tanto, su movilización al citosol depende de la presencia de proteínas de transporte en dichas membranas.

Los transportadores de glucosa hasta ahora estudiados realizan el transporte de este metabolito mediante mecanismos pasivos o activos. El transporte pasivo se diferencia del transporte activo en que no requiere de un suministro energético para llevarse a cabo, puesto que ocurre a favor de un gradiente de concentración.

Las proteínas involucradas en el transporte pasivo de glucosa pertenecen a la familia de transportadores de difusión facilitada GLUT, denominada así por sus siglas en inglés, Glucose Transporters. Mientras que las que realizan un transporte activo de la misma se denominan SGLT, por “proteínas de transporte sodio-glucosa”.

Estas últimas obtienen la energía libre necesaria para llevar a cabo el transporte de glucosa en contra de su gradiente de concentración del cotransporte del ion sodio. Al menos 6 isoformas de SGLT han sido identificadas y su localización parece restringirse a las membranas de células epiteliales.

Características de las SGLT

– Estructura. Son proteínas transmembrana que generalmente tienen entre 14 y 15 dominios transmembranales. Estos dominios forman un canal a través del cual la glucosa y los iones de sodio son transportados simultáneamente a través de la membrana celular.

– Familia. Pertenecen a la familia SLC5 de cotransportadores (Solute Carrier Family 5), que incluye varios miembros que comparten la capacidad de cotransportar glucosa junto con sodio.

– Ubicación. Están expresados en varios tejidos, pero son más abundantes en el intestino delgado y en los riñones. SGLT1 es predominante en el intestino delgado y en la parte final del túbulo proximal del riñón, mientras que SGLT2 se encuentra principalmente en la parte inicial del túbulo proximal renal.

– Mecanismo de transporte. Las SGLT son cotransportadores que utilizan el gradiente de sodio a través de la membrana celular para impulsar el transporte activo de glucosa en contra de su gradiente de concentración. Este proceso requiere energía indirectamente, ya que depende del gradiente de sodio mantenido por la bomba de sodio-potasio (Na+/K+-ATPasa).

– Especificidad de sustrato. Cada SGLT tiene especificidad por diferentes monosacáridos y iones. Por ejemplo, SGLT1 tiene alta afinidad por la glucosa y la galactosa, mientras que SGLT2 es más selectiva y se enfoca principalmente en la reabsorción de glucosa.

– Regulación. La actividad de las SGLT puede ser regulada por factores hormonales, así como por cambios en la concentración de sodio y glucosa en el medio extracelular. Además, ciertas condiciones patológicas pueden influir en la expresión y función de estos transportadores.

Tipos de SGLT

Hasta la fecha se han identificado seis isoformas de transportadores SGLT (SGLT-1, SGLT-2, SGLT-3, SGLT-4, SGLT-5 y SGLT-6). Todas muestran diferencias en la preferencia de transportar glucosa o galactosa, la afinidad que presentan por estos azúcares y por el sodio, y por el hecho de poder ser inhibidas por florizina.

SGLT1 tiene la capacidad de transportar galactosa además de glucosa con una cinética muy parecida, mientras que SGLT2 solo transporta glucosa.

Estructura de las SGLT

La longitud de la secuencia peptídica de las proteínas SGLT oscila entre los 596 a 681 residuos de aminoácidos. Mientras, los porcentajes de homología entre las secuencias varía entre 50 y 84% en relación con SGLT-1, encontrándose el mayor grado de divergencia en las secuencias que se corresponden con el dominio extracelular, amino terminal y carboxilo terminal.

La estructura general coincide con la de una proteína integral multipaso, es decir, que atraviesa la membrana múltiples veces a través de dominios transmembrana ricos en aminoácidos hidrofóbicos.

Estos dominios transmembrana son 14 en total y cada uno de ellos presenta una estructura secundaria α-hélice. Los segmentos 1, 2, 5, 7 y 9 se encuentran organizados espacialmente en una posición central, dando lugar a la formación del poro hidrofílico.

A través del poro hidrofílico transita la glucosa, así como cualquiera de los otros metabolitos para los que el transportador pueda tener afinidad. Los fragmentos helicoidales restantes se organizan paralelamente para conferirle mayor estabilidad estructural al canal.

Funciones de las SGLT

• Absorción de glucosa en el intestino. SGLT1 es esencial para la absorción de glucosa y galactosa en el intestino delgado. Se encuentra en la membrana apical de las células epiteliales intestinales, donde utiliza el gradiente de sodio para facilitar la entrada de glucosa desde el lumen intestinal hacia las células. Esto es indispensable para la digestión y absorción de los carbohidratos consumidos en la dieta.
• Reabsorción de glucosa en los riñones. SGLT2 es responsable de la reabsorción de la mayor parte de la glucosa filtrada en el túbulo proximal del riñón. Aproximadamente el 90% de la glucosa filtrada por los riñones es reabsorbida por SGLT2, permitiendo que esta glucosa vuelva a la circulación sanguínea y evitando su pérdida en la orina. Por su parte, aunque la función de SGLT1 en el riñón es menor en comparación con SGLT2, se encarga de reabsorber el resto de la glucosa que no fue captada por SGLT2 en las porciones más distales del túbulo proximal.
• Mantenimiento de la homeostasis glucémica. Las SGLT, especialmente SGLT2 en los riñones, juegan un papel crítico en la regulación de los niveles de glucosa en sangre. Al reabsorber la glucosa filtrada en los riñones, estos transportadores evitan que se pierda en la orina, ayudando a mantener niveles normales de glucosa en el cuerpo.
• Soporte en condiciones de alta demanda energética. En situaciones donde se requiere un aporte rápido de energía, como durante el ejercicio o en estados de hipoglucemia, la actividad de las SGLT en el intestino y los riñones asegura que la glucosa esté disponible de manera eficiente para utilizarse por el cuerpo.
• Contribución a la osmolaridad urinaria. La reabsorción de glucosa mediada por SGLT también contribuye a la osmolaridad de la orina. Cuando los niveles de glucosa en sangre son muy altos (como en la diabetes), las SGLT pueden llegar a saturarse, lo que resulta en la excreción de glucosa en la orina (glucosuria), lo que a su vez afecta la osmolaridad y el volumen de la orina.
• Participación en la regulación del balance de sodio. Las SGLT son cotransportadores que dependen del gradiente de sodio. Por lo tanto, su actividad también influye en el balance de sodio en el cuerpo. La entrada de sodio en las células junto con la glucosa puede afectar la reabsorción renal de sodio y, en consecuencia, la regulación del volumen extracelular y la presión arterial.

Referencias 

1. Abramson, J., Wright, E.M. Structure and function of Na symporters with inverted repeats. Curr. Opin. Struct. Biol. 
2. Charron, F.M., Blanchard, M.G., Lapointe, J.Y. Intracellular hypertonicity is responsible for water flux associated with Na_/glucose cotransport. Biophys. J. 
3. Dyer, J., Wood, I.S., Palejwala, A., Ellis, A., Shirazi-Beechey, S.P. Expression of monosaccharide transporters in intestine of diabetic humans. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 
4. Turk, E., Wright, E.M. Membrane topology motifs in the SGLT cotransporter family. J. Membr. Biol. 
5. Wright, E.M., Loo, D.D., Hirayama, B.A. Biology of human sodium glucose transporters. Physiol. Rev.