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论葡萄糖运载体

(2019-07-12 13:32:20) 下一个

论葡萄糖运载体 - draft 

葡萄糖是人体的最主要能源原料,来源于食物中的碳水化合物,在体内,糖的水平是有严格的调控的,血液中的糖的浓度与主要由胰岛素控制,血糖过高过低都不行,同样,糖在细胞内的水平也是比较稳定的,细胞内的糖会被利用来生产细胞活动所需要的能量,这个过程可以在有氧和无氧的情况下进行,不管是哪种情况最后都会产生一种叫ATP三磷酸储能电池,以供细胞的能量供应。

作为细胞的主要能源原料,葡萄糖对维持一个细胞以及整个人体的正常生命和功能都是至关重要的。但是葡萄糖不是随便就可以进出细胞的,它进入细胞是经过严格的控制的,要经过细胞膜上的葡萄糖运载体。体内的葡萄糖运载体一共有两大类,一类叫钠 - 葡萄糖连接的转运体(钠糖共运体, SGLT),另一类叫促进或辅助扩散葡萄糖转运体 (GLUT)。

SGLT运输时葡萄糖是和钠离子一起运的,每运输一个葡萄糖,都需要一个钠离子陪同,这种转运的机理主要是依靠细胞内外的钠离子浓度之差,由钠向低处流带动的,本身不需要外能,但是当细胞内钠离子达到一定的水平需要排出的时候,就需要钠钾泵驱动下和细胞外的钾交换将钠离子排出,这个过程需要外能(ATP)。这种钠 - 葡萄糖连接的转运体主要在人体的肠道(主要是一型, SGLT1),和肾脏的小管里(主要是二型, SGLT2),前者负责吸收由吃喝摄入到肠道的葡萄糖,而后者负责从原始的尿液中回收葡萄糖(见下图),需要指出的是要跨过肠道和肾小管的细胞仍然要GLUT2帮忙,吸收多少,也和体内的糖有关,如果太多,譬如说在糖尿病的情况下,就会排出多一些。值得提出的是这两个SGLT都被用来作为药物的靶子开发抑制剂型的药物。两类都被用于糖尿病的治疗。  

GLUT运输靠得是所谓得“促进扩散”。扩散是顺着浓度差从高到低传递的意思,在这里是糖由高往低散,由于是顺差而散的,这种运输形式也不用能源(ATP),不过和普通扩散不一样,这种扩散要经过自己的专门通道,所以叫促进或辅助扩散转运。这种葡萄糖转运体就是最近两Yan争执的那类。在人类,这种葡萄糖转运体或者通道有14个,被分为三个亚型(Classes)。不同的细胞有各自的葡萄糖转运体,有的细胞还有几种不同的葡萄糖转运体,负责葡萄糖的供应或者运输。

为什么要这么多不同的转运体呢?这个除了便于调节外,还能够预防突变引起的恶果,因为体内的基因很多有突变的可能,有些突变会让基因的产物即蛋白质失去功能。葡萄糖转运体也是有基因翻译出来的蛋白,也会突变,如果体内只有一种葡萄糖转运体的话,一旦突变了,全身的细胞都没有葡萄糖供应了,那么有突变的这个人就会必死无疑。即使有多种,突变也是有严重的后果的,因为有些细胞上只有一种葡萄糖转运体,没有了,细胞的生命或功能就会受到影响。

实际上,很多葡萄糖转运体都可以突变并引起疾病。常见的有:

SGLT1基因突变,葡萄糖从肠道的吸收就会发生障碍,引起一种叫做葡萄糖-半乳糖吸收不良症,病人除了不能好好地吸收葡萄糖外,一吃或者喝有乳糖,葡萄糖或半乳糖的东西还会拉稀。治疗办法就是用其它单糖替代品。

SGLT2突变导致肾脏葡萄糖回收障碍,高尿糖,并会引起结缔组织疾病。

GLUT1基因突变可以导致一种神经系统的疾病,婴儿期可以引起抽疯症状,以后脑部和头都会变小,并且引起智障。

GLUT2基因突变可能导致严重的Fanconi-Bickel综合征。有这种病的人,不吃时低血糖,一吃高血糖,并会因肝肾糖原积聚导致肝肿大,近端肾小管功能障碍和侏儒症等。 

从这些突变引起的疾病可以看出这些葡萄糖运载体对我们的身体有多么重要,这也是为什么科学家会花那么多时间和精力去研究这些基因,动不动还因谁先发现了机理而吵架的原因。有人可能说研究它们干吗,真是没有事情做,哈哈,不研究科学家怎么会有工作呢?怎么会有名有利呢?

说认真的,只有研究清楚,我们才能知道它们的工作原理,并可以通过调整或纠正它们的功能去治病救人。打个比方,人就像汽车一样,不知道哪里坏了,如何修呢?所以,科研还是要搞的,就是别吵架,就像城里,博还是要写的,就是别吵架!

肠子和肾脏里的钠糖共运体

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评论
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'Fanreninus' 的评论 :
关于GLUT13 加注: Madej引得是这篇文章
Uldry M et al. (2001) Identification of a mammalian H(+)-myo-inositol symporter expressed predominantly in the brain. EMBO J 20 (16):4467-4477.
SwiperTheFox 回复 悄悄话 我也想写一篇的, 被你抢了。。。还好这个课题大,你写你的,我写我的。。。

SGLT= H Symporter, 促进扩散= Uniporter?

GLUT运输靠得是所谓得“促进扩散”--这句稍有问题: GlUT一共14个, 有个例外:GLUT13=H Symporter (Madej 2014: Functional architecture of MFS D-glucose transporters)

建议找/画个简单的图放前面,用小蓝点代表钠离子,用大红点代表葡萄糖, 并清楚标记哪个是钠糖共运体,哪个是扩散, 一目了然,延长吃瓜的注意力。

cowwoman 回复 悄悄话 回复 'Fanreninus' 的评论 : 我的生活宗旨是远离大夫和药品。
老泉 回复 悄悄话 静观这方面实用研究的进展。
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