葡萄糖转运体

葡萄糖转运体 葡萄糖转运体是一类镶嵌在细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白质 它广泛分布 于体内各种组织 根据转运葡萄糖的方式分为两类 一类是钠依赖的葡萄糖 转运体 SGLT 以主动方式逆浓度梯度转运葡萄糖 另一类为易化扩散的葡 萄糖转运体 GLUT 以易化扩散的方式顺浓度梯度转运葡萄糖 其转运过程 不消耗能量 研究发现 GLUT 的分布及质量与 DM 糖尿病的发生发展具有极为 密切的关系 细胞的糖代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取 葡萄糖无法自由通 过细胞膜脂质双层结构进入细胞 细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的 葡萄糖转运体 glucose transporter GLUT 来完成 GLUT 结构具有以下 共同特点 具有 12 个跨膜螺旋环 螺旋环上存在 7 个保守氨基酸残基 胞膜内面存在几个酸性和碱性氨基酸残基 具有两个保守的色氨酸残基 具有两个保守的酪氨酸残基 它们是一组有着高度结构同源性的糖蛋白分 子 所有的 GLUT 都具有 12 个跨膜节段的结构特征 均含有两个较大的环形 结构 其中一个定位于第一 第二跨膜节段的细胞外区域 另一个定位于第 六 第七跨膜节段的细胞内区域 其氨基末端及羧基末端均位于细胞膜的胞 浆面 葡葡萄萄糖糖转转运运体体与与糖糖尿尿病病 自 1921 年 班廷发现胰岛素 人类一直将糖尿病治疗聚集于胰岛素 然 而 美国制药有限公司首席医学专家约翰 朗霍斯特博士通过长达 30 年的研究发现 对于糖尿病的治疗 葡萄糖转运体的地位甚至比胰岛素还要高 胰岛素的唯一作用就是降低血糖 健康人只有在进食的时候才会分泌胰 岛素 其他绝大多数时间内胰岛 细胞并不分泌胰岛素 大量临床和事实 证明 如果 胰岛素分泌过多 不仅会导致低血糖 甚至足以置人于死地 可见 胰岛素只能起到降低血糖作用 根本无法起到平衡血糖浓度的作 用 人体在正常状态下 调节并控制着葡萄糖代谢的平衡的是葡萄糖转运体 葡萄糖的代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取 然而 葡萄糖无法自由通过 细胞膜脂质双层结构进入细胞 细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡 萄糖转运蛋白 glucose transporters 简称葡萄糖转运体 GLUT 转运 功能才能得以实现 葡萄糖转运体存在于身体各个组织细胞中 24 小时不间断从高浓度像 低浓度转运葡萄糖的 用以控制人体葡萄糖代谢的平衡 而且在转运过程并 不消耗能量 如果说胰岛素是机动部队 哪里有问题去哪里 葡萄糖转运体 就是无私奉献的常驻部队 不到生命终结或任务结束的一刻 葡萄糖转运体 就会不停的工作 最为值得称道的是 无论葡萄糖转运体的数量如何增加 都只会使血糖在细胞和组织间保持相对的血糖平衡 而不会出现血糖突然降 低危及健康的现象 也因此 医学界得出结论 身体葡萄糖代谢的真正主宰 是葡萄糖转运 体 而不是胰岛素 调节身体糖代谢 必须从葡萄糖转运体入手 不仅如此 人体所有细胞均需葡萄糖的营养供给 合成胰岛素的 细 胞也不例外 特别是胰岛素的生成过程 需要大量营养供给 也就是只有葡 萄糖转运体不停转运葡萄糖供给 细胞 才能分泌出数量充足 高质量的 胰岛素 然而 葡萄糖转运体极易受人体内环境变化影响 饮食 运动 心情 服用药品等都可使葡萄糖转运出现转运障碍 进而导致胰岛 细胞无法得 到有效的营养供给 致使 细胞分泌的胰岛素数量和质量降低 胰岛素无 法正常和细胞上受体结合 降血糖机制受到影响 血糖升高 而高血糖的环 境又会进一步影响 细胞葡萄糖转运体的转运 使转运功能进一步缺失 并 最终形成恶性循环 最终导致胰岛 细胞营养供给缺失 部分细胞衰竭或 功能减弱 形成糖尿病 也就是说 葡萄糖转运体的活性减弱和数量减少 是使胰岛 细胞营 养缺乏 无法分泌高质量和高数量的胰岛素并最终引发糖尿病最终原因 只 有充分补充高质量的葡萄糖转运体 恢复胰岛 细胞营养供给 才能彻底 逆转糖尿病 所以治疗糖尿病 必须从外援补充葡萄糖转运体入手 科学恢复自身糖 代谢 并最终达到身体代谢的重新平衡 才是真正从根源上摆脱糖尿病 葡萄糖转运体与糖尿病慢性并发症的关系 1 1 葡葡萄萄糖糖转转运运体体与与糖尿病视网膜病变 糖尿病视网膜病变 DR 是糖尿病最为常见和严重的微血管并发症之一 目前已证实 葡萄糖转运体 GLUT 是葡萄糖通过血 视网膜屏障的唯 一载体 存在于视网膜内屏障的血管内皮细胞和外屏障的色素上皮细胞上 其功能是将循环中的葡萄糖转运至组织 是维持视网膜葡萄糖供给平衡的重 要因素 葡萄糖转运体出现运转异常 则糖代谢紊乱 视网膜细胞内葡萄糖 堆积 进而使糖基化终末产物 蛋白质非酶糖基化合成加速 导致内皮细胞 和周细胞损伤 使血 视网膜屏障遭到破坏 并引起微血管病变 维持糖尿病患者视网膜细胞内外糖代谢平衡 必须外援补充葡萄糖转运 体 使视网膜细胞内多余的葡萄糖被清除 重新恢复正常的细胞代谢 并逐 步逆转和修复病变 逆转视网膜病变 2 2 葡葡萄萄糖糖转转运运体体与与糖糖尿尿病病心心肌肌病病变变 糖尿病心肌病变是原发于糖尿病而引起的心肌组织代谢和结构紊乱 以心 肌细胞和微血管病理改变为主 主要表现为心脏舒张和收缩功能障碍 心肌葡萄糖转运体主要存在于心肌细胞膜 少量存在于细胞内膜 正常 情况下 当心肌葡萄糖摄入增加 胰岛素可使葡萄糖转运体从细胞内膜转位 至肌膜和细胞膜 通过添充葡萄糖转运体数量协助心肌葡萄糖摄取 加速葡 萄糖转运 形成心肌葡萄糖动态供给平衡 但糖尿病患者体内血糖过高 一方面 葡萄糖转运体受到环境改变的影 响 活性减弱 转运系统出现运转缺陷 减少了葡萄糖的跨膜转运 可直接 影响心肌葡萄糖的摄取和利用 另一方面 胰岛素的无法充分利用 会妨碍 葡萄糖转运体的转位和聚集 可起运转作用的葡萄糖转运体数量明显减少 葡萄糖转运体数量和质量的降低 导致心肌细胞的能量代谢失衡 最终引起 糖尿病心肌病 因此外援补充葡萄糖转运体 提供高质量 充足的葡萄糖转运体 增加 了心肌利用细胞外葡萄糖的能力 是保护心肌细胞的最佳方式 也是恢复心 肌原因代谢平衡 逆转糖尿病心肌病变的唯一途径 3 3 葡葡萄萄糖糖转转运运体体与与糖糖尿尿病病肾肾病病 糖尿病肾病的确切发病机制至今未被阐明 目前大多数人认为高血糖 细胞代谢紊乱是糖尿病导致组织器官损伤的一个基本病理生理改变 葡萄糖转运体在肾脏组织中 主要分布在血管平滑肌细胞 肾小球系膜 细胞 肾小管髓袢升支粗段中 体外培养的系膜细胞已证实 肾葡萄糖转运体是肾脏摄取葡萄糖的主要 转运蛋白 肾葡萄糖转运体功能状态是肾脏葡萄糖摄取的关键 肾葡萄糖转 运出现障碍 则肾脏内多余糖分无法排除体外 致系膜细胞肥大 细胞外基 质增多 肾小球基底膜增厚 出现蛋白尿 因此 葡萄糖转运体易位障碍是 糖尿病肾病发生 发展的关键因素 只有外援补充高质量的葡萄糖转运体 才能维持肾脏的糖代谢平衡 防 止或逆转糖尿病肾病的发生 葡萄糖转运体的优点 1 转运过程不耗能 葡萄糖转运体是一种被动载体 被动载体是一种 不耗能的系统 以易化扩散的方式顺浓度梯度转运葡萄糖 其转运过程不消 耗能量 2 快速百分之百被吸收 外援补充的葡萄糖转运体是以短肽形式存在 被誉为生物导弹 无需经消化系统直接可进入血液循环系统 被人体全部吸收 无任何残留和排泄物产生 3 主动优先被吸收 葡萄糖转运体具有极强的活性和能量 能以自身 能量和活性作用 主动让人体吸收 同时 相比其他营养物质 葡萄糖转运 体具有被优先吸收的特点 4 全面保护氨基酸 葡萄糖转运体在被人体吸收时 对氨基酸有保护 作用 可保护氨基酸不受破坏 5 可成为营养载体 葡萄糖转运体在人体血液循环中 可将人平常所 食的营养物质 特别是钙等对人体有益的微量元素 吸附 粘贴 装载在本 体上 运载输送到人体各个细胞 器官 组织 被人体吸收和利用 发挥各 自不同的功能作用 6 可成为信使 葡萄糖转运体可作为神经递质传递信息 让人体各系 统 器官 组织发挥各自和整体作用 葡葡萄萄糖糖转转运运体体发发展展历历史史 研研究究阶阶段段 两两大大诺贝尔医学奖成成果果为为基基础础 一 1991 年 10 月 7 日在诺贝尔奖金颁奖大会上 诺贝尔医学奖授给了 德国人埃尔温 内尔 Erwin Neher 和伯特 萨克曼 Bert Sakmann 因为 他们的重大成就 细胞膜上单离子通道的发现 细胞是通过细胞膜与外界隔离的 在细胞膜上有很多通道 细胞就是通 过这些通道与外界进行物质交换的 这些通道由单个分子或多个分子组成 允许一些离子通过 被命名为离子通道 离子通道的存在能够调节细胞内外 带某些离子的进出 影响到细胞的生命和功能 离子通道的发现 是现代分子生物学史上的一次革命 在临床上 也使人 们对于一些疾病如糖尿病 囊性纤维变性等的细胞学机制 有了进一步的认识 2000 年 美国科学家 阿格雷和麦金农依据离子通道理论 研究发现了 细胞膜上还存在着特定的通道 允许特定小分子蛋白通过 并命名为细胞膜 蛋白通道简称蛋白通 蛋白通道的发现 使很多疾病的治疗出现了新的突破 葡萄糖必须依靠葡萄糖转运体的转运通过特定通道出入细胞膜 就是由此而 衍生出的最重大的医学发现 二 2002 年诺贝尔医学奖分别授予了英国科学家悉尼布雷内 美国科学家 罗伯特霍维茨和英国科学家约翰苏尔斯顿 以表彰他们发现了器官发育和 程序性细胞死亡 过程中的基因规则 研究发现细胞诞生和死亡处于一个动态平衡阶段 一个成年人体内每天 都有上万亿细胞诞生 同时又有上万亿细胞 程序性死亡 程序性细胞 死亡 是细胞一种生理性 主动性的死亡行为 这些细胞死得有规律 所以 这种细胞死亡又称为 细胞凋亡 在健康的机体中 细胞的生生死死总是 处于一个良性的动态平衡中 如果这种平衡被破坏 人就会患病 2003 年 美国制药有限公司首席医学专家约翰 朗霍斯特博士以 程 序性细胞死亡 医学理论为基础 研究发现 糖尿病患者胰岛素出现绝对或 相对不足的最主要原因就是分泌胰岛素的胰岛 细胞因为葡萄糖转运体出 现转运障碍 营养不足 胰岛 细胞出现非程序性死亡 造成胰岛 细胞 急剧衰弱或减少 胰岛分泌出现质量和数量缺失所致 应应用用阶阶段段 2003 年 美国制药团队在约翰朗 霍斯特博士的带领下成功提取出了世界 首例葡萄糖转运体 其完全从鲨鱼骨和玉米等动植物中提取 真正达到了食 品的安全级别 并且是分子量小于 1000 道尔顿的短肽 能够百分百被人体快速吸 收 2008 年葡萄糖转运体通过美国 FDA 认证 获准上市 葡萄糖转运体为分子量小于 1000 道尔顿的短肽 短肽被誉为生物导弹 能够不受人体分解酶 消化酶破换 百分百被人体快速吸收 没有任何物质 残留 因此葡萄糖转运体进入人体后能迅速发挥作用 使葡萄糖有效进入胰 岛 细胞 迅速补充胰岛 细胞营养 促进并提高其所分泌的胰岛素的质 量与数量 进而增加胰岛素与其受体的结合率 恢复人体正常的降血糖机制 使人体葡萄糖代谢稳定在健康水平 减缓和逆转因糖代谢紊乱出现