Η δράση της ινσουλίνης, οι υποδοχείς της ινσουλίνης και οι μεταφορείς γλυκόζης GLUTs
Όλα τα κύτταρα του σώματος έχουν την ανάγκη να προσλάβουν γλυκόζη για την παραγωγή της αναγκαίας ενέργειας για την διασφάλιση της ζωής τους αλλά και του συνόλου του οργανισμού. Πρόσληψη σημαίνει την διαπίδυση των μορίων της γλυκόζης στον ενδοκυττάριο χώρο του κυττάρου όπου με δυο σειρές αντιδράσεων –η πρώτη σειρά πραγματοποιείται στο κυτταρόπλασμα και αφορά αντιδράσεις αναερόβιες, ήτοι αντιδράσεις οι οποίες δεν χρειάζονται οξυγόνο και η δεύτερη σειρά πραγματοποιείται στα μιτοχόνδρια με την κατανάλωση οξυγόνου – έχει ως τελικό αποτέλεσμα την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, νερού και ενέργειας.
Η ενσωμάτωση της γλυκόζης στο κύτταρο, για την καύση του, απαιτεί την συνεργική δράση των υποδοχέων της ινσουλίνης και των μεταφορέων της γλυκόζης GLUTs.
Η δράση της ινσουλίνης ασκείται σε όλα τα κύτταρα μέσω της δέσμευσης της ορμόνης σε υποδοχείς (ειδικές ουσίες πρόσδεσης) της κυτταρικής μεμβράνης των κυττάρων. Οι ουσίες / υποδοχείς της ινσουλίνης έχουν γνωστή χημική δομή. Μπορούν να προσδεθούν με τα μόρια της ινσουλίνης τα οποία βρίσκονται στον εξωκυττάριο χώρο, οπότε συμπεριφέρονται με τον εξής τρόπο:
Μέσω μιας σειράς χημικών ενεργοποιήσεων, κατορθώνεται η ενεργοποίηση ενός ενδοκυττάριου διαμερίσματος πρωτεϊνών –όπως ο μεταφορέας της γλυκόζης GLUT-4. Οι GLUT-4 μετακινούνται προς την επιφάνεια του κυτταρικής μεμβράνης και διευκολύνουν την μεταφορά της γλυκόζης.
Το φαινόμενο της «ρύθμισης προς τα κάτω» (down regulation) των υποδοχέων της ινσουλίνης
Η συνεχώς αυξημένη συγκέντρωση των τιμών ινσουλίνης στον εξωκυττάριο χώρο, έχει για συνέπεια την απώλεια ενός ικανού αριθμού υποδοχέων ινσουλίνης στις κυτταρικές μεμβράνες. Καταστάσεις με αυξημένα επίπεδα γλυκόζης και ελαττωμένη δέσμευση προκαλεί η παχυσαρκία, η αυξημένη λήψη υδατανθρακών και η εξωγενής χορήγηση μεγάλων δόσεων ινσουλίνης. Αντίθετα «ρύθμιση προς τα πάνω» των υποδοχέων της ινσουλίνης προκαλούν η φυσική/μυική άσκηση και η νηστεία.
Η μεταφορά της γλυκόζης μέσα στα κύτταρα επιτελείται με τους μεταφορείς της γλυκόζης (GLUT, glucose transporter), δεδομένου ότι η κυτταρική μεμβράνη είναι αδιαπέραστη στη γλυκόζη. Oι GLUT μεταφορείς είναι μια ομάδα πρωτεϊνών της κυτταρικής μεμβράνης, οι οποίες επιτυγχάνουν την μεταφορά της γλυκόζης στο εσωτερικό του κυττάρου ενάντια στην υφιστάμενη διαφορά πυκνότητας. Έχουν περιγραφεί πέντε τύποι μεταφορέων της γλυκόζης GLUT 1,2,3,4,5.
Ο τύπος 1 ανευρίσκεται στα ερυθρά κύτταρα του αίματος, ο τύπος 2 στα κύτταρα συναντάται στα κύτταρα του ήπατος και τα β-κύτταρα του παγκρέατος. Ο τύπος 3 των GLUTs βρίσκεται κυρίως στα κύτταρα του εγκεφάλου, ο 4 στα κύτταρα των μυών και των λιποκυττάρων, ενώ ο τύπος 5 των GLUTs βρίσκεται στα κύτταρα του λεπτού εντέρου.
Ο τύπος GLUT 4 των μεταφορέων της γλυκόζης είναι πολύ σημαντικός για την κατανόηση του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2. Οι GLUT 4 εκφράζονται σε ιστούς όπως οι μύες και το λίπος, ιστοί οι οποίοι προσ
λαμβάνουν την μεταγευματική γλυκόζη με την δράση της ινσουλίνης. Η πρόσληψη της γλυκόζης πραγματοποιείται με την συνεργική δράση της ινσουλίνης, η οποία κινητοποιεί προσχηματισμένα κυτταροπλασματικά μόρια GLUT-4, τα οποία μεταφέρονται στην επιφάνεια του κυττάρου.
Είναι δυνατόν να διαπιστωθούν γενετικές διαταραχές του υποδοχέα της ινσουλίνης ή και μεταδεσμευτικές διαταραχές γενετικού τύπου στο υπόλοιπο μονοπάτι αλυσιδωτών αντιδράσεων, που συνέπεια έχουν την ελλειμματική είσοδο της γλυκόζης στο κύτταρο, περιλαμβανομένων και των διαταραχών του υποδοχέα GLUT. Διαταραχές τέτοιων τύπων καταλήγουν στο φαινόμενο της αντίστασης της ινσουλίνης το οποίον είναι το γενεσιουργό αίτιο του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2.
