Glukostransport Flashcards
01/10, Martin (43 cards)
1
Q
Glukos är en essentiell källa till energi och byggstenar i vår kropp. På vilket sätt?
A
- Energi - ATP via glykolysen, citronsyracykeln, elektrontransportkedjan
- Byggstenar - intermediärer från glykolysen, citronsyracykeln, pentosfosfatvägen utgör grundskelett för syntes av andra viktiga biomolekyler
2
Q
Har följande organ en energireservoar? Om ja, vilken/vilka?
- Hjärnan
- Skelettmuskulatur (i vila)
- Skelettmuskulatur (vid ansträngande träning)
- Hjärtmuskulatur
- Fettvävnad
- Levern
A
- Hjärnan = ingen
- Skelettmuskulatur (i vila) = glykogen
- Skelettmuskulatur (vid ansträngande träning) = ingen
- Hjärtmuskulatur = glykogen
- Fettvävnad = triacylglycerol
- Levern = glykogen, triacylglycerol
3
Q
Vilket substrat föredrar (preferred substrate) respektive organ?
- Hjärnan
- Skelettmuskulatur (i vila)
- Skelettmuskulatur (vid ansträngande träning)
- Hjärtmuskulatur
- Fettvävnad
- Levern
A
- Hjärnan = glukos (ketonkroppar vid svält)
- Skelettmuskulatur (i vila) = fettsyror
- Skelettmuskulatur (vid ansträngande träning) = glukos från glykogen
- Hjärtmuskulatur = fettsyror
- Fettvävnad = fettsyror
- Levern = aminosyror, glukos, fettsyror
4
Q
Hur får vi tillgång till glukos?
A
- Födan - rent glukos samt disackarider och polysackarider som vid nedbrytning i mag-tarmkanalen genererar fria glukosmolekyler
- Glukoneogenes - nysyntes av glukos från “icke-kolhydratkällor” sker huvudsakligen i levern under fasta (efterhand även i njurbarken)
- Nedbrytning av leverns glykogenförråd - levern har förmågan att lagra glukosenheter som glykogen. vid behov kan sedan glykogenet brytas ned till fria glukosmolekyler som kan frisättas till cirkulationen
5
Q
Nämn tre vanliga disackarider som innehåller glukos?
A
- Sukros / rörsocker = glukos + fruktos
- Laktos / mjölksocker = galaktos + glukos
- Maltos / maltsocker = glukos + glukos
6
Q
Nämn några vanliga polysackarider som innehåller glukosenheter?
A
- Cellulosa - β-glukos
- Amylos (stärkelse) - α-glukos
- Amylopektin (stärkelse) - α-glukos
- Glykogen - α-glukos
7
Q
Hår får målcellen tillgång till glukos?
A
- Transport av glukos från tarmlumen till blodbanan - glukos från födan måste passera tarmepitelet för att ta sig ut i blodbanan
- Transport av glukos ut ur celler (som leverceller) till blodbanan - glukos som bildas via glukoneogenes eller glykogennedbrytning måste ta sig ut ur levercellen till blodet
- Transport av glukos från blodbanan in i målcellen - glukos måste slutligen kunna tas upp från blodbanan in i målcellen
8
Q
Hur sker transport över membran?
A
- Passiv transport (diffusion eller faciliterad diffusion)
- Aktiv transport (primärt eller sekundärt aktiv transport)
9
Q
Vad innebär passiv transport / diffusion?
A
En substans rör sig från en region med hög koncentration till en med lägre, dvs substansen rör sig i samma riktning som koncentrationsgradienten, och kostar inte någon energi.
10
Q
Vad innebär aktiv transport?
A
En substans rör sig från en region med lägre koncentration till en med högre, dvs substansen rör sig mot koncentrationsgradienten, och kostar energi
11
Q
Kan alla molekyler diffundera fritt över ett membran?
A
Nej, förmågan att diffundera beror på dess egenskaper
Mindre och mer hydrofoba molekyler diffunderar snabbare över membran än större och/eller polära molekyler och joner, som har svårt att ta sig över membranen
12
Q
Vilka typer av transportörer (genom membran) finns det? Vad är skillnaden på dem?
A
- Uniport - transporterar en enda molekyl
- Symport - kopplad transport av två molekyler (eller en molekyl + jon) åt samma håll
- Antiport - kopplad transport av två molekyler (eller en molekyl + jon) åt motsatt håll
13
Q
Vad karaktäriserar kinetiken för faciliterad diffusion via transportörer i jämförelse med ren diffusion?
A
Ren diffusion (simple diffusion)
- Transporthastigheten ökar linjärt med ökad koncentration av molekylen
Faciliterad diffusion via transportör (transporter-mediated diffusion)
- Kinetiken liknar den som ses vid enzym-substrat reaktioner
- Bindningsaffiniteten för molekylen reflekteras av Km (lågt Km = hög affinitet / högt Km = låg affinitet)
- Km är den koncentration där halva den maximala transporthastigheten (Vmax) uppnåtts
- Vmax erhålls när alla transportörens bindningsställen är upptagna (bindningen är mättad)
- Bindningen kan inhiberas
14
Q
Är glukos en polär eller opolär molekyl?
A
Polär
15
Q
I vilka huvudgrupper kan glukostransportörer delas in i?
A
- Glukostransportörer - GLUT
- Natrium-glukostransportörer - SGLT (Sodium/glucose cotransporters)
16
Q
Vad är GLUT?
A
En grupp glukostransportörer som medierar passiv transport av glukos via faciliterad diffusion
17
Q
Hur skiljer sig de olika GLUT-proteinerna åt?
A
- De kodas av separata gener som uttrycks på ett vävnadsspecifikt sätt
- Egenskaper skiljer sig åt (tex Km; vilket gör att vissa transportörers glukosupptag påverkas mer än andras när tex glukoskoncentrationen stiger i blodet efter en måltid)
18
Q
Vart kan man hitta GLUT?
A
- De flesta transportörerna sitter i cellernas cellmembran och glukostransporten sker normalt sett utifrån och in i cellen (dvs glukoskoncentrationen är högre blodet än inne i cellen)
- Det finns dock undantag när det gäller både cellulär lokalisation och transportriktning
19
Q
GLUT1
- Huvudsaklig lokalisering?
- Km
- Vad ansvarar den för / kommentar?
A
- Finns i de flesta celler i kroppen
- 1 - 2 mM
- Ansvarar för ett lågt basalt glukosupptag som inte är beroende av insulinsignalering. Huvudtransportören av glukos i erytrocyter. Det låga Km‐värdet gör att glukos transporteras i cellerna även vid låga glukosnivåer i blodet
20
Q
GLUT2
- Huvudsaklig lokalisering?
- Km
- Vad ansvarar den för / kommentar?
A
- Levern, pankreas, insulinproducerande beta-celler, tarmen och njuren
- 15 - 20 mM
- Det höga Km‐värdet gör att cellerna endast tar upp glukos med en biologiskt signifikant hastighet när blodets glukoskoncentration är hög. Detta gör att GLUT2 kan fungera som en glukossensor i pankreas β‐celler samt att levern snabbt kan ta upp glukos från blodet efter en måltid. GLUT2 ansvarar också för utflödet av glukos från tarmcellerna till blodet när cellerna tagit upp glukos från födan. GLUT2 medierar även utflödet av glukos från levern vid glukoneogenes och nedbrytning av glykogen
21
Q
GLUT3
- Huvudsaklig lokalisering?
- Km
- Vad ansvarar den för / kommentar?
A
- Hjärnan, njuren, placenta
- 1 mM
- Ansvarar för ett lågt basalt glukosupptag som inte är beroende av insulinsignalering. Huvudtransportör i hjärnan. Det låga Km‐värdet gör att glukos transporteras in i cellerna även vid låga glukosnivåer i blodet
22
Q
GLUT4
- Huvudsaklig lokalisering?
- Km
- Vad ansvarar den för / kommentar?
A
- Muskel och fettceller
- 5 mM
- Antalet GLUT4 transportörer i cellmembranet av muskel och fettceller ökar vid insulinsignalering (även uthållighetsträning ökar antalet GLUT4 transportörer cellmembranet av muskel)
23
Q
Hur går glukosupptaget i erytrocyter till?
A
- Det låga Km-värdet i förhållande till blodets normala glukoskoncentrationer (4-6 mM i fasta) gör att glukos hela tiden transporteras in i cellen
- Transporthastigheten förändras väldigt lite inom spannet för fysiologiska glukoskoncentrationer (ökar ex. väldigt lite efter en måltid, då blodets glukoskoncentration kan stiga påtagligt, eftersom transport redan sker nära Vmax)
24
Q
Vilken glukostransportör sköter insulinstimulerat glukosupptag i muskel och fettceller, och hur går det till?
A
- Efter en måltid stiger blodets glukoskoncentration vilket inducerar insulinsekretion från pankreas β-celler
- Insulinsignalering stimulerar glukosupptag i muskelceller och fettceller genom att öka antalet GLUT4 transportörer i cellmembranet
- Insulinsignaleringen rekryterar GLUT4 från intracellulära vesiklar till cellmembranet där de nu kan ta upp glukos från omgivningen
25
När och hur sker glukosupptag via GLUT2?
**I fasta** (dvs blodets glukoskoncentration är 4-6 mM) är glukosupptaget via GLUT2 lågt
**Efter en måltid**, då blod-glukoskoncentrationen stiger, transporterar GLUT2 in glukos i celler som leverceller och pankreas β-celler. Intransporten ökar med ökande blod-glukoskoncentration.
* Pankreas β-celler kan fungera som glukossensorer
* Levern kan lagra energi i form av glykogen och fett när tillgången på energi (glukos) är hög.
26
När sker glukosutflöde via GLUT2?
GLUT2 ansvarar för utflödet av glukos till blodbanan då den intracellulära glukoskoncentrationen blir hög
27
Ge exempel på tillfällen och platser då GLUT2 ansvarar för utflödet av glukos till blodbanan?
* Levern vid glykogennedbrytning och glukoneogenes
* Tunntarmsepitelet efter en måltid
* Epitelcellerna i njurtubuli vid glukosåterupptag från urinen
28
Vad gör GLUT2-transportörer med glukos i levern efter måltid, respektive i fasta?
* **Efter måltid** - Glukos tas upp via GLUT2 då blodets glukoskoncentration är hög. Insulin stimulerar glykogensyntes, glykolys mm
* **Fasting** - Glukos släpps ut i blodet via GLUT2 då blodets glukoskoncentration är låg medans den intracellulära koncentrationen av glukos är hög till följd av glukagon-inducerad glykogennedbrytning och glukoneogenes
29
Hur fungerar GLUT2 i pankreas β-celler?
Det är en "glukossensor" som reglerar insulinsekretion
* Den enskilt viktigaste faktorn som reglerar insulinsekretion är blodets glukoskoncentration.
* Insulinsekretion induceras vid förhöjd blodglukoskoncentration
* GLUT2:s transport av glukos in i β-cellen är proportionell mot blodglukoskoncentrationen
* Den intracellulära koncentrationen av glukos avgör hur mycket insulin som utsöndras
* Vid högre blodglukoskoncentration transporterar GLUT2 in mer glukos i cellen vilket i sin förlängning leder till en högre insulinsekretion
30
Vad har GLUT2 för roll i tunntarmsepitelet?
Spelar en viktig roll för glukosupptaget från tarmen
Glukosupptag från tarmen till blodbanan kräver två typer av glukostranportörer (SGLT1 och GLUT2) samt ett Na+/K+-ATPas
31
Vad är SGLT?
SGLT - sodium / glucose linked transporters
* Finns minst 6 olika SGLT-proteiner som fungerar som symport-transportörer av Na+-joner och glukos (2 Na+ och 1 glukos)
* SGLT medierar **indirekt (sekundärt) aktiv transport** av glukos som drivs av den Na+-gradient som byggs upp av basolateralt belägna Na+/K+-ATPaser
32
Hur går indirekt aktiv glukostransport via SGLT till?
* Upptaget av glukos i cellen via SGLT drivs av [Na+]-gradient över cellens apikala membran (hög [Na+] extracellulärt; låg [Na+] intracellulärt)
* Na+/K+-ATPaser i det basolaterala cellmembranet av cellen skapar [Na+]-gradienten genom att transportera ut Na+-joner och in K+-joner i cellen; aktiv transport som kostar ATP
* Inflödet av Na+ i cellen, via faciliterad diffusion genom SGLT, drar med sig glukos in i cellen
* En energikrävande transport av Na+-joner driver alltså glukosupptaget via SGLT; glukosupptaget via SGLT är således en indirekt aktiv transport (sekundärt aktiv transport)
* Transporten av glukos kan ske mot en koncentrationsgradient av glukos (dvs från en lägre glukoskoncentration till en högre)
33
Vilken roll har SGLT1 i glukosupptaget i tunntarmen?
* Upptaget av glukos i tarmepitelcellerna från tarmlumen drivs av Na+-gradienten som byggts upp över cellernas apikala membran (hög [Na+] i tarmlumen; låg [Na+] intracellulärt) med hjälp av basolateralt belägna Na+/K+-ATPaser.
* Na+/K+-ATPaserna transporterar ut Na+-joner och in K+-joner i cellerna; kostar energi (ATP).
* Glukosupptaget via SGLT1 är således en indirekt aktiv transport (sekundärt aktiv transport)
34
Hur sker glukosåterupptaget från urin?
* Urinbildningen i njurarna sker i njurarnas nefron
* Inkommande blod filtreras över glomerulus kapillärvägg och filtratet, den så kallade primärurinen, samlas i Bowmans kapsel som är början på nefronets rörsystem (tubuli) som senare mynnar ut i urinvägarna
* Primärurinen består av blodplasmans alla beståndsdelar med undantag av plasmaproteiner som är för stora för att filtreras. Glukoskoncentrationen i primärurinen är således identisk med den i blodet
* Då glukos är en viktig resurs för kroppen (källa till energi och byggstenar) tas i princip allt glukos tillbaka till blodet genom återupptag i njurtubuli
* Det finala urinet hos en frisk människa innehåller därför inget glukos
35
Varför behövs reabsorptionen av glukos från njurtubuli?
Lättlösliga ämnen har samma koncentration i Bowmans kapsel som i blodet, vilket skulle innebära att hälften av allt glukos skulle kissas ut
Därför behövs reabsorptionen
36
Hur går glukosåterupptaget i njurtubuli till?
* Återupptaget av glukos från primärurinet till blodet sker främst via SGLT2
* SGLT2 återfinns i epitelcellerna i första delen av njurtubuli (proximala tubuli)
* SGLT2 svarar för mer än 90% av glukosåterupptaget
37
På vilket sätt liknar mekanismen för glukosåterupptaget i njurtubuli den för glukosupptaget i tunntarmen?
* Epitelcellerna i proximala tubuli uttrycker SGLT2, GLUT2 och Na+/K+-ATPas
* Transportörerna samverkar för att mediera glukosåterupptaget till blodet (analog mekanism som för SGLT1-medierat glukosupptag i tunntarmen)
38
Vilken av våra glukostransportörer behövs påverkas vid typ 2 diabetes? Vad måste ske med den?
SGLT2 måste inhibieras
39
Hur och när kan man, med läkemedel, påverka SGLT2?
* Typ 2 diabetes; förhöjd blodglukoskoncentration till följd av insulinresistens och relativ insulinbrist
* Behandling av typ 2 diabetes; vill sänka blodglukosnivån till det normala intervallet
* SGLT2-inhibitorer (t ex dapagliflozin) hämmar glukosåterupptaget i njurtubuli
* Ett minskat glukosåterupptag från primärurinet gör att mer glukos går ut med urinet
* Behandlingen minskar blodets glukoskoncentration genom att åstadkomma en relativt kraftig glukosuri (dvs att mycket glukos går ut med urinet)
40
Vad kan ej transporteras med GLUT eller SGLT?
Glukos-6-fosfat
41
Varför kan inte glukos-6-fosfat inte transporteras med GLUT eller SGLT?
* Hexokinas (första enzymet i glykolysen) fosforylerar glukos som kommer in i cellen; glukos-6-fosfat bildas
* Glukos-6-fosfat kan ej transporteras med varken GLUT- eller SGLT transportörer
* Hexokinaserna låser på så sätt inne glukos i cellen
* Vissa celltyper (tex leverceller) uttrycker enzymet glukos-6-fosfatas och kan därför återbilda glukos från glukos-6-fosfat; glukos kan sedan ta sig ut ur cellen via GLUT2
42
I vilka vävnader kan glukostransportörer hittas, och i vilken form?
* **Levern** - GLUT2
* **Fettceller** - GLUT4
* **Njuren** - GLUT2 och SGLT2
* **Pankreas** β-**celler** - GLUT2
* **Hjärna** - GLUT3
* **Hjärta** - GLUT4
* **Tarmen** - GLUT2 och SGLT1
* **Skelettmuskel** - GLUT4
43
Vad kan det vara användbart att detektera en vävnads glukosupptag *in vivo*?
Användbart vid canceruppföljning - cancervävnad har högt energibehov och kommer ta åt sig mycket glukos ⇒ kan detekteras med PET-CT
Vid glykogenin-brist
