56. Bases moleculares de la mala absorción de glucosa-galactosa.

La malabsorción de glucosa-galactosa (GGM, por sus siglas en inglés) es quizás el trastorno genético más entendido de un transportador de membrana. Es una enfermedad rara que causa diarrea severa y deshidratación en los recién nacidos, y estudios clínicos realizados por dos grupos europeos establecieron que fue el resultado de la malaabsorción de monosacáridos. Estudios cuidadosos realizados por Meeuwisse en Suecia establecieron que la GGM es una enfermedad hereditaria y que probablemente fue causada por un defecto en el transporte activo de glucosa y galactosa. La evidencia, en parte, fue que la diarrea severa se acompaña de una malabsorción de glucosa y galactosa , pero no fructosa, y que la diarrea cesa rápidamente al eliminar la glucosa y la galactosa de la dieta. La glucosa y la galactosa, pero no la fructosa, normalmente se transportan a través de la membrana del borde del epitelio intestinal por transporte activo. La hipótesis de que la GGM es causada por un defecto en el transporte de azúcar activo se vio reforzada por estudios in vitro realizados en biopsias duodenales.

Mecanismo

Los hidratos de carbono en la dieta de un recién nacido provienen como lactosa en la leche materna. La lactosa, 50–90 g / L, se hidroliza en el intestino delgado mediante lactasa en la superficie externa de la membrana del borde del cepillo. La glucosa y la galactosa liberadas se transportan luego a través del borde de la membrana por el cotransportador de Na + / glucosa (SGLT1) y se acumulan dentro del enterocito (ver Fig. 1).

   Los hidratos de carbono se difunden fuera de la célula a través de la membrana basolateral a través del portador facilitado (GLUT2). La bomba basolateral de Na / K mantiene la baja concentración de sodio intracelular bombeando sodio fuera de la célula; esto se traduce en el transporte neto de sodio (cloruro) y azúcar a través del epitelio. Debido a que el transporte neto de solutos a través del intestino se acompaña de agua, esto explica por qué aumenta la absorción de glucosa en el fluido intestinal.

SGLT1 es un miembro de una gran familia de genes (> 250 miembros) responsable de la acumulación de azúcares sodiumdependent, aminoácidos, aniones y vitaminas en las células. Es responsable del acoplamiento apretado de dos iones Na + y una molécula de azúcar a través de la membrana durante un recambio catalítico. La dirección y la tasa de cotransporte de Na + / azúcar dependen de la magnitud y la dirección de el potencial de membrana y los gradientes de concentración del ligando (el cotransportador es completamente reversible). D-Glucosa y D-galactosa son los sustratos naturales para SGLT1.
Mutaciones

Se han encontrado 56 mutaciones en 82 pacientes en 74 familias. Un poco más de la mitad de los pacientes eran mujeres, y los pacientes provenía de todos los grupos raciales más importantes del mundo. El primer punto a destacar es que en 30 pacientes, se encontraron mutaciones idénticas en ambos alelos, mientras que en otros 16, se localizaron diferentes mutaciones en cada alelo (heterocigotos compuestos). No hubo mutaciones en otros 16 pacientes, varios de los cuales tienen otras enfermedades diarreicas (por ejemplo, deficiencia de lactasa o alergia a la proteína de la leche de vaca). En solo tres casos de GGM se falló en identificar mutaciones. Prácticamente todos los pacientes, excepto aquellos que son hermanos, tienen una mutación única.

Se identificaron tres pacientes no relacionados y otras siete mutaciones en dos pacientes diferentes. La mayoría de las mutaciones son malentendidas, pero se registraron 6 mutaciones sin sentido, 7 con cambio de cuadro, 7 de empalme y 2 de promotor. Las mutaciones sin sentido, de cambio de marco y de empalme producen proteínas con errores, que se espera no sean funcionales. Usando el ensayo de expresión de ovocitos, se confirmó que las proteínas truncadas más cortas, Y191X y más largas, R379X, no son funcionales.
Curiosamente, R135 se conserva en todos los miembros de la familia SGLT informados hasta la fecha, y se ha encontrado que en Vibrio parahaemolyticus, la sustitución SGLT de lisina por arginina en esta posición desactiva completamente el transporte de azúcar. Esto apunta a un papel esencial de esta arginina en la función de los transportadores de SGLT en todos menos uno de los 22 transportadores mutantes sin sentido que perjudican gravemente el transporte de azúcar, el defecto es simplemente el hecho de que el transportador no alcanzó la membrana plasmática. En todos los casos, los ARNc se traducen en el ovocito y los niveles de proteína son comparables a los del transportador de tipo salvaje.

El análisis de transferencia Western también muestra que las proteínas mutantes están glicosiladas: todas tienen glicosilación central, pero varias no muestran una glicosilación compleja. Aunque la glicosilación no es necesaria para la expresión funcional, estos estudios muestran que todas las proteínas mutantes están insertadas en el retículo endoplásmico (ER), y muchos se transfieren a través de la red trans Golgi (TGN) (Fig. 2).

Se han localizado varios mutantes SGLT1 dentro de las vesículas de transporte, pero solo un mutante GGM (Q457R) llega a la membrana plasmática. En ovocitos y en las muestras de biopsia examinadas hasta la fecha, el nivel de proteína SGLT1 mutante en la célula es comparable a la cantidad de SGLT1 de tipo salvaje en la membrana plasmática. Esto se toma como evidencia contra la degradación anormal de SGLT1. En un caso, SGLT1 mutante D28N, la proteína está completamente activa cuando se purifica y se reconstituye en liposomas, lo que sugiere que la proteína distorsionada es activa.

Una pregunta importante que aún no se ha resuelto es la frecuencia de las mutaciones de SGLT1 GGM en la población general. Nuestro interés en esto se deriva de nuestra observación de que aproximadamente el 35% de los pacientes con GGM estudiados hasta el momento son heterocigotos compuestos y el informe de que aproximadamente el 10% de una población adulta normal (estudiantes de medicina) muestra síntomas de malabsorción de glucosa después de la ingestión de azúcar. Los autores del articulo proponen resolver esta cuestión seleccionando las variantes de la población general en el gen SGLT1 y seleccionando a los pacientes con malabsorción de glucosa para detectar mutaciones de GGM en un alelo.