Insulina lub jej brak, a transport glukozy do komórek

Czy insulina jest niezbędna w transporcie glukozy do tkanek?

Powszechnym jest twierdzenie jakoby insulina jest niezbędna w transporcie glukozy do tkanek. Tak naprawdę oprócz popularnego, wrażliwego na insulinę transportera GLUT4 w komórkach istnieją jeszcze inne typy transporterów, np. GLUT1, GUT2, które są niezależne od insuliny. Jak dowodzą różne eksperymenty na gryzoniach wyniki testu tolerancji glukozy są niezależne od insuliny oraz od istnienia „insulinowrażliwych” transporterów GLUT4. Wniosek nasuwa się taki, że za spadek poziomu glukozy po posiłku odpowiada głównie zmniejszenie wątrobowej produkcji glukozy.

W jednym badaniu myszy, które zostały pozbawione receptorów glukagonu poddano testowi tolerancji glukozy. Okazało się, że wynik u myszy, którym  zniszczono komórki beta trzustki (produkujące insulinę) był bardzo podobny do myszy, których trzustka nadal produkowała insulinę [1]. Dla potwierdzenia wyniku przeprowadzono dootrzewnowy test tolerancji glukozy, żeby  wyeliminować ewentualne różnice związane z przyswajaniem glukozy w przez układ pokarmowy.

 

 

 

 

 

Na powyższych obrazkach widać wynik testu tolerancji glukozy u myszy bez insuliny (trójkąty) oraz u myszy produkujących insulinę (kwadraty). Wykres dla insuliny pokazuje, że wzrost insuliny nie miał praktycznie wpływu na rozdysponowanie glukozy w ciele myszy ze zniszczonymi komórkami beta trzustki.

Jedynym z transporterów glukozy wrażliwych na insulinę w komórkach jest GLUT4. Wzrost poziomu insuliny powoduje, że większa liczba transporterów GLUT4 pojawia się w błonie komórkowej i jest zdolna do przenoszenia cząsteczek glukozy z krwi do wnętrza komórek. Podobny wynik jak w powyżej prezentowanym badaniu uzyskali badacze na myszach genetycznie pozbawionych transportera GLUT4. Poziom glukozy na czczo oraz po posiłkowy u osobników żeńskich nie różnił się zasadniczo od poziomu glukozy u osobników normalnych. W przypadku osobników męskich bez GLUT4 poziom glukozy na czczo był niższy, a po posiłkowy nieznacznie podwyższony, w przypadku osobników żeńskich nie było prawie żadnej różnicy. W myszach pozbawionych GLUT4 zaobserwowano zwiększoną ekspresję transporterów GLUT1 i GLUT2 w wątrobie i w sercu, ale nie w mięśniach szkieletowych.

Na powyższym rysunku widać krzywą cukrową u osobników pozbawionych GLUT4 (kwadraty) oraz osobników normalnych (kółka). Inne badanie transportu glukozy u myszy pozbawionych GLUT4 doprowadziło do podobnych wniosków. [6]

U ludzi oszacowane wartości wychwytu glukozy niezależnego od insuliny wyniosły w granicach 75 do 85% glukozy. Oznacza to, że na czczo około 80% glukozy trafia do komórek niezależnie od insuliny[3].

Transportery GLUT1 i GLUT4 odpowiadają za transport glukozy w komórkach czułych na insulinę. Zakłada się, że sam transporter GLUT1 wystarczy, żeby utrzymać wystarczające dostawy glukozy do mięśni. Interesujące jest to, że glukoza wchodząca do komórek przez GLUT4 (transporter insulinozależny) jest dostępna jedynie do syntezy glikogenu i glikolizy, natomiast glukoza, która wejdzie do komórki transporterem GLUT1 (niezależnym  od insuliny) jest dostępna dla wszystkich szlaków metabolicznych [4].

Inne badania wykazały, że podczas testu tolerancji glukozy głównym źródłem rozdysponowania glukozy po tkankach jest transport glukozy niezależny od insuliny, choć transport insulinozależny także odgrywa dużą rolę w tolerancji glukozy. [5]

Tak naprawdę trudno stwierdzić ile glukozy w trakcie testu tolerancji glukozy trafia do komórek przy pomocy insuliny, a ile niezależnie od niej. Powyższe badania pozwalają bezpiecznie założyć, że przeważająca większość glukozy w teście tolerancji glukozy trafia do komórek niezależnie od insuliny. W połączeniu z innymi czynnikami takimi jak szybkość wchłaniania glukozy w układzie pokarmowym i czynnikami genetycznymi trudno określić na ile testem tolerancji glukozy można określić obwodową (np. tkanki mięśniowej czy tłuszczowej) wrażliwość na insulinę. W warunkach hiperglikemii ilość glukozy przenikającej do komórek wzrasta mimo obniżonej wrażliwości komórek na insulinę. Wobec powyższych danych można stwierdzić, że transport glukozy do komórek jest tak naprawdę niezależny od insuliny, choć insulina pełni ważną rolę w homeostazie glukozy.

Źródła:

  1. Lee Y, Wang MY, Du XQ, Charron MJ, Unger RH. Glucagon receptor knockout prevents insulin-deficient type 1 diabetes in mice. Diabetes. 2011;60(2):391-7.
  2. Katz EB, Stenbit AE, Hatton K, Depinho R, Charron MJ. Cardiac and adipose tissue abnormalities but not diabetes in mice deficient in GLUT4. Nature. 1995;377(6545):151-5.
  3. Gottesman I, Mandarino L, Gerich J. Estimation and kinetic analysis of insulin-independent glucose uptake in human subjects. Am J Physiol. 1983;244(6):E632-5.
  4. Ebeling P, Koistinen HA, Koivisto VA. Insulin-independent glucose transport regulates insulin sensitivity. FEBS Lett. 1998;436(3):301-3.
  5. Kahn SE, Prigeon RL, Mcculloch DK, et al. The contribution of insulin-dependent and insulin-independent glucose uptake to intravenous glucose tolerance in healthy human subjects. Diabetes. 1994;43(4):587-92.
  6. Fam BC, Rose LJ, Sgambellone R, Ruan Z, Proietto J, Andrikopoulos S. Normal muscle glucose uptake in mice deficient in muscle GLUT4. J Endocrinol. 2012;214(3):313-27.

 

2 komentarze

  • „Oznacza to, że na czczo około 80% glukozy trafia do komórek niezależnie od insuliny”
    No wiec jak to w końcu jest z tą insulinoopornością, skoro udział insuliny w trasporcie glukozy to tylko ~20%? Czemu ma taki wpływ na zdrowie metaboliczne?
    Jak to jest z ludźmi z cukrzycą typu I, gdzie organizm w ogóle nie produkuje insuliny? Po zjedzeniu węglowodanów muszą przyjąć insulinę bo inaczej zabije ich wysoki poziom cukru.

    • Główną przyczyną wysokiego poziomu glukozy we krwi jest nadprodukcja glukozy przez wątrobę, a nie problem z transportem glukozy do komórek. Nawet w cukrzycy typu I glukoza normalnie dostaje się do komórek, a nawet w większej ilości niż normalnie (wysoki poziom glukozy we krwi). Głównym problemem w insulinooporności i cukrzycy jest słaba reakcja wątroby na insulinę, a wobec czego brak wyhamowania produkcji glukozy lub wyższy poziom insuliny potrzebny do tego. Poza tym insulina pełni całą gamę funkcji w organizmie i jej nadmiar powoduje zachwianie równowagi w różnych procesach.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *