El modelo clásico de absorción secundaria de glucosa intestinal activa

Los transportadores son importantes ya que ayudan a las tres hexosas (glucosa, galactosa y fructosa),  para entrar y salir de los enterocitos. El transporte activo secundario de la  glucosa es a través de la membrana apical del enterocito siendo impulsado por una gradiente descendiente de Na+, mantenido por el Na+/ K+ ATPase baso lateral.

La activación de esta vía en enterocitos después de una comida rica en azúcar se muestra en la Figura 1. Cuando la glucosa es transportada al enterocito por SGLT1, se induce un reordenamiento del citoesqueleto, de modo que el enterocito cambia de un estado no absorbente a un estado de absorción con respecto a la glucosa, caracterizado por el ensanchamiento de los espacios intercelulares.

Cuando la glucosa luminal es más baja que la glucosa en sangre  es decir, entre comida, SGLT1 tiene la capacidad de transportar glucosa en contra de su gradiente de concentración. Y una vez en el enterocito, la glucosa, galactosa y fructosa  atraviesan la membrana basolateral hacia la circulación a través del transportador GLUT 2.  La fructosa se transporta a través de la membrana apical mediante GLUT 5, por lo que es muy específica en el intestino. Debido que la fructosa es insignificante en comparación con la glucosa, solo se necesita un transportados facilitador. A diferencia de GLUT5, GLUT2 transporta la glucosa y la fructosa, proporcionando una vía de salida común desde el enterocito.

El papel nutricional y fisiológico de GLUT2 apical se confirmó en estudios que compararon la absorción de fructosa en anillos intestinales de ratones normales y GLUT2 nulos.

Ratones de tipo salvaje se les administró un bolo gástrico de azúcares simples. Después un ayuno nocturno, hubo un gran aumento en la inserción de GLUT2 apical y la absorción asociada dentro de los 30 minutos, siempre que los ratones se adaptaron primero a una dieta rica en fructosa o glucosa a largo plazo.

El aumento no se produjo en los ratones nulos para GLUT2, que mostraron solo el mismo nivel de absorción de fructosa mediada por GLUT5 que se observó en ratones de tipo salvaje en presencia del inhibidor de GLUT2. La absorción máxima de fructosa o glucosa mediada por GLUT2 fue aproximadamente tres veces mayor que la de GLUT5 y SGLT1, respectivamente. Los defectos genéticos pueden alterar el transporte transepitelial de azúcar en las membranas tanto apical como basolateral.

La figura 1 resume el control de la inserción de GLUT2 apical en enterocitos yeyunales después de una comida rica en azúcar. La despolarización de la membrana por SGLT1 produce una gran afluencia de Ca2 + a través de Cav1.3, lo que induce un reordenamiento citoesquelético global, permitiendo el tráfico de proteínas a través de la red terminal en ambas direcciones. Se necesita más investigación para delinear los próximos pasos con precisión. En la vista más simple, sin embargo, altas concentraciones de azúcares, tanto glucosa como fructosa, luego activan el receptor T1R2 + T1R3 en la membrana apical. En las células no estimuladas, tanto el PLC β2 como el PKC βII residen como formas inactivas en el citosol, pero se dirigen rápidamente a su membrana diana en la estimulación. Por lo tanto, en respuesta a la señal de sabor, PLC β2 y PKC βII se dirigen a la membrana apical, donde PLC β2 genera diacilglicerol para completar la activación de PKC βII, lo que da como resultado la inserción apical de GLUT2. La fructosa no es transportada por SGLT1; sin embargo, en principio puede despolarizar la membrana apical mediante una ruta metabólica a través del cierre de los canales KATP.

Estos datos se obtuvieron en ratones conscientes dentro de las dos horas posteriores a la perfusión de insulina en condiciones de pinzamiento euglucémico estables. Además, la insulina fue capaz de prevenir la inserción de GLUT2 en la membrana apical, incluso cuando la glucosa luminal era alta. La insulina atenuó la absorción transepitelial, lo que limita la magnitud de las excursiones posprandiales de la glucosa en plasma. Estos resultados se confirmaron in vitro en células enterocíticas Caco-2 / TC7 humanas incubadas durante 15 a 30 minutos con insulina en presencia de una concentración de glucosa fija. La falta de insulina y la hiperglucemia asociada en la diabetes experimental y en los pacientes diabéticos humanos aumenta la abundancia del transportador de azúcar. El GLUT2 apical también se incrementó dramáticamente en la diabetes experimental caracterizada por hiperfagia, hiperglucemia e insulinopenia; Grandes cantidades de GLUT2 estaban localizadas permanentemente en la membrana apical, de modo que la absorción de fructosa estaba mediada por GLUT5 y GLUT2 . Por lo tanto, se mantiene una alta tasa de absorción de azúcar a pesar de la glucosa en sangre anormalmente elevada. En el yeyuno de rata normal, la inhibición y activación simultáneas de las vías ERK y p38, respectivamente, dieron lugar a la absorción de fructosa con un fenotipo diabético. El GLUT2 apical en células renales de ratas diabéticas se correlaciona con altas concentraciones de glucosa en filtrados glomerulares. Los ratones sensibles a la insulina alimentados con Chow expresan GLUT2 apical de forma transitoria. Sin embargo, la resistencia a la insulina puede inducirse alimentando una dieta rica en fructosa durante 30 días o una dieta saturada alta en grasas durante 12 semanas. La acción de la insulina deteriorada da como resultado una inserción permanente de GLUT2 en la membrana apical y la redistribución celular. La presencia de GLUT2 en la membrana apical no estaba relacionada con la proteína GLUT2 total. De hecho, en ratones resistentes inducidos por fructosa, el GLUT2 total fue tres veces mayor que en los ratones resistentes alimentados con grasa que expresaron solo los niveles basales de GLUT2. GLUT2 no solo estaba presente en la membrana apical de los ratones en ayunas durante la noche, sino que también la perfusión de insulina no pudo internalizar GLUT2 en condiciones de pinzamiento hiperinsulinémico-euglucémico. En conjunto, estos resultados resaltan una acción hipoglucémica de la insulina previamente desconocida sobre los enterocitos. El resultado final es suavizar las excursiones glucémicas durante el transcurso de una comida, un factor de riesgo conocido para la enfermedad cardiovascular en pacientes con diabetes tipo 2. La acción defectuosa de la insulina, ya sea por la disminución de la producción pancreática o por la resistencia del tejido, conduce a la presencia permanente de GLUT2 funcional en la membrana apical de los enterocitos, lo que refuerza la falta de control glucémico en la diabetes.

Referencia: Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Sugar absorption in the intestine: the role

of GLUT2. Annu Rev Nutr 2008;28:35–54.