Pocos componentes juegan un papel tan crucial para el cuerpo humano como el GLUT1. Este transportador de glucosa, una proteína integral de la membrana celular, es esencial para el suministro de energía a nuestras células, influenciando desde funciones cerebrales hasta el metabolismo general del cuerpo. Sin embargo, su importancia va más allá del simple transporte de glucosa, ya que este componente está implicado en diversas enfermedades y condiciones médicas, lo que lo convierte en un tema de gran interés tanto para investigadores como para profesionales de la salud. A lo largo de este artículo definiremos qué es el GLUT1, cómo funciona y por qué es tan importante para nuestro bienestar. Podéis encontrar este artículo en Microbacterium.
¿Quién es GLUT1?
El GLUT1 es un acrónimo del Glucose transporter 1 o transportador de glucosa 1, conocido también como la familia 2 de transportadores de solutos, transporte facilitado de glucosa miembro 1 o SLC2A1.
Este GLUT 1 es una proteína uniportadora, que en los seres humanos se encuentra codificada por el gen SLC2A1. GLUT1 actúa como facilitador, como puente de la difusión de glucosa a través de la membrana plasmática de las células de los mamíferos.
Historia de GLUT
En los años 70, cuando la biología celular y molecular comenzaron a tener su auge, especialmente en las investigaciones enfocadas en diabetes y otras enfermedades a la glucosa. Pues es ahí, en 1977 cuando se identifica a GLUT1 siendo así, el primer transportador de glucosa en ser caracterizado. Se encontró en eritrocitos, como veremos más adelante por Michihiro Kasahara y Meter Hinkle de la Universidad de Cornell. Posteriormente, se estudió en diversos organismos y se encontró altamente conservado en la naturaleza.
Desde su descubrimiento, se ha estudiado el GLUT1 de humanos y ratones, debido a que tienen un 98% de homología. Además, de poseer un 40% de homología con otros transportadores GLUT, por lo cual es altamente investigada.
Actualmente, se han identificado dentro de esta familia hasta el GLUT8.
¿Para qué sirve el GLUT1?
Primero que nada, situémonos en el metabolismo productor de energía en las células. Recordaréis que la glucosa llega a través de la sangre, hasta los tejidos y resto de células. En efecto, la glucosa entra en las células mediante difusión facilitada.
En segundo lugar, vamos a tomar el ejemplo de los eritrocitos los cuales introducen glucosa por difusión facilitada, usando como vía un transportador específico de glucosa, a una velocidad que es 50 000 veces mayor que la difusión a través de la membrana, por tanto, es más eficiente.
El transportador de glucosa de los eritrocitos se identifica o es llamado GLUT1 para distinguirlo de otras proteínas relacionadas que se encuentran en otros tejidos, ya que es una proteína integral de membrana. Aún no se conoce la estructura detallada de GLUT1, pero funcionaría según lo observado similar a un canal iónico.
En conclusión, la función de GLUT1 es la de ser el transportador responsable de la captación basal de glucosa requerida para sostener la respiración en todas las células. Los niveles de expresión de GLUT1 en las membranas celulares se incrementan en respuesta a concentraciones bajas de glucosa en el plasma, y viceversa, ya que disminuyen con el incremento en la glucemia.
Finalmente, aunque nos ocupa menos, GLUT1 también es el principal receptor para la captación de vitamina C, en especial en las células de mamíferos que no producen vitamina C. En los mamíferos que producen vitamina C (todos excepto humanos, cuyes y primates), a menudo se expresa el transportador GLUT4 en vez de GLUT1.
¿Dónde lo tenemos en el cuerpo?
GLUT1 se encuentra ampliamente distribuido en los tejidos fetales. Pero, en adultos se expresa en altos niveles en los eritrocitos (donde se identificaron) y además en las células endoteliales de tejidos barrera, como los de la barrera hematoencefálica.
Debido a esto, realmente los tejidos o célula endoteliales, así como los eritrocitos, están en todos los vasos sanguíneos por lo que encontrarla en cualquier parte del cuerpo, es común.
¿De qué se compone la GLUT1?
GLUT1 se comporta como una enzima de Michaelis-Menten (que determina que estas enzimas tienen una concentración máxima o punto de saturación) y contiene 12 hélices alfa transmembrana, cada una de las cuales contiene 20 residuos aminoacídicos.
Un análisis de estas hélices muestra que las hélices alfa transmembrana son anfipáticas, con un lado polar y el otro hidrofóbico. Se cree que seis de estas hélices alfa transmembrana se unen juntas para formar un canal polar en el centro a través del cual la glucosa puede difundir.
Deficiencia de GLUT1
Por si aún no os parece importante o interesante, resulta que la proteína GLUT1 tiene un gen SLC2A1 responsable de su síntesis. Por ello, se encontró que cuando el gen GLUT1 presenta deficiencia de GLUT1 o Enfermedad de De Vivo, también llamada así. Esta enfermedad es una rara enfermedad autosómica recesiva, que se caracteriza por una baja concentración de glucosa en el líquido cefalorraquídeo, que es un tipo de neuroglucopenia, que desemboca en una afectación del transporte de glucosa a través de la barrera hematoencefálica.
Por ello, el diagnóstico de la misma, solo se puede hacer mediante análisis genético. En cuanto a los síntomas del Glut1 pueden variar, pero generalmente incluyen: retraso en el desarrollo, convulsiones, dificultades del habla y del lenguaje, problemas de coordinación, movimientos anormales y alteraciones cognitivas. Estos síntomas suelen aparecer durante la infancia temprana o la niñez.
El tratamiento para la deficiencia de Glut1 consiste en una dieta cetogénica, que es alta en grasas y baja en carbohidratos. De esta manera, la dieta cetogénica proporciona al cerebro una fuente alternativa de energía en forma de cuerpos cetónicos, que pueden ser utilizados por el cerebro como combustible en ausencia de glucosa.
El GLUT1 también es el receptor utilizado por el virus linfotrópico T humano (HTLV) para ganar acceso a las células diana, a través de la barrera heamotoencefálica. Además, GLUT1 ha mostrado ser un poderoso marcador histoquímico para el hemangioma de la infancia.
En el cerebro, el GLUT1 presenta dos tipos significativos en cerebro 45k y 55k. Por un lado, el GLUT1 45k se encuentra presente en astroglías. Por otro lado, GLUT1 55k se encuentra presente en los capilares del cerebro donde es responsable del transporte de glucosa a través de la barrera hematoencefálica, y donde su deficiencia causa los niveles bajos de glucosa en el LCR (menores a 60 mg/dl) que se puede manifestar como convulsiones en los individuos afectados.
Dado que la glucosa que consumimos, el 20% es consumido por el cerebro, como entenderéis es esencial que, ante esta enfermedad, el cerebro no recibe mediante GLUT1 suficiente glucosa, generando problemas de desarrollo y funcionamiento del cerebro de modo correcto.
Conclusión
El GLUT1 es un transportador esencial para el cerebro, dada su alta demanda de glucosa. La glucosa necesita del GLUT1 para poder llegar a todo nuestro organismo, pues como ya hemos visto en los artículos de diabetes, glucosa y sus efectos, necesitamos de la glucosa para obtener energía y con ello, cumplir las funciones vitales.
El día 10 de julio, es el día de GLUT1 para dar visibilidad a esta enfermedad rara, provocada por su déficit, con el que esperemos este artículo contribuya a su divulgación.
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Podéis seguir aprendiendo de enfermedades raras en este otro artículo de María Cristina Quintana González y de diabetes o cosas relacionadas en este glosario de diabetes.
Gracias por leer, que la ciencia y la fuerza os acompañe.
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