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5.12: Transporte Secundário Ativo
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Secondary Active Transport
 
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5.12: Secondary Active Transport

5.12: Transporte Secundário Ativo

One example of how cells use the energy contained in electrochemical gradients is demonstrated by glucose transport into cells. The ion vital to this process is sodium (Na+), which is typically present in higher concentrations extracellularly than in the cytosol. Such a concentration difference is due, in part, to the action of an enzyme “pump” embedded in the cellular membrane that actively expels Na+ from a cell. Importantly, as this pump contributes to the high concentration of positively-charged Na+ outside a cell, it also helps to make this environment “more positive” than the intracellular region. As a result, both the chemical and electrical gradients of Na+ point towards the inside of a cell, and the electrochemical gradient is similarly directed inwards.

Sodium-glucose Cotransporters

Sodium-glucose cotransporters (SGLTs) exploit the energy stored in this electrochemical gradient. These proteins, primarily located in the membranes of intestinal or kidney cells, help in the absorption of glucose from the lumen of these organs into the bloodstream. In order to function, both an extracellular glucose molecule and two Na+ must bind to the SGLT. As Na+ migrates into a cell through the transporter, it travels with its electrochemical gradient, expelling energy that the protein uses to move glucose inside a cell—against its chemical gradient, since this sugar tends to be at a higher concentration within a cell. As a result, glucose travels uphill against its concentration gradient simultaneously with Na+ that travels down its electrochemical gradient. This is an example of secondary active transport, so-named because the energy source used is electrochemical in nature, rather than the primary form of ATP.

Therapies Targeting SGLTs

Given the role of glucose in certain diseases, scientists have begun to look at ways of interfering with glucose transport into cells. For example, diabetes is characterized by excess glucose in the bloodstream, which can lead to nerve damage and other complications. As a result, some researchers are assessing how SGLT expression differs between diabetics and non-diabetics, and whether inhibiting different SGLTs can help treat the disease. Alternatively, since cancer cells have been demonstrated to require more glucose compared to their normal counterparts, other investigators are examining whether glucose transporters can be a new target of anti-cancer therapies.

Um exemplo de como as células usam a energia contida em gradientes eletroquímicos é demonstrado pelo transporte de glicose nas células. O íon vital para este processo é o sódio (Na+), que normalmente está presente em concentrações extracelulares maiores do que no citosol. Tal diferença de concentração deve-se, em parte, à ação de uma enzima "bomba" embutida na membrana celular que expulsa ativamente Na+ de uma célula. É importante ressaltar que, como esta bomba contribui para a alta concentração de Na+ fora de uma célula, também ajuda a tornar esse ambiente "mais positivo" do que a região intracelular. Como resultado, tanto os gradientes químicos quanto elétricos de Na+ apontam para o interior de uma célula, e o gradiente eletroquímico é igualmente direcionado para dentro.

Cotransportadores de glicose de sódio

Os cotransportadores de glicose de sódio (SGLTs) exploram a energia armazenada neste gradiente eletroquímico. Essas proteínas, localizadas principalmente nas membranas das células intestinais ou renais, ajudam na absorção de glicose do lúmen desses órgãos na corrente sanguínea. Para funcionar, tanto uma molécula de glicose extracelular quanto duas Na+ devem se ligar ao SGLT. À medida que Na+ migra para uma célula através do transportador, ele viaja com seu gradiente eletroquímico, expelendo energia que a proteína usa para mover glicose dentro de uma célula — contra seu gradiente químico, já que esse açúcar tende a estar em maior concentração dentro de uma célula. Como resultado, a glicose viaja para cima contra seu gradiente de concentração simultaneamente com Na+ que viaja para baixo seu gradiente eletroquímico. Este é um exemplo de transporte ativo secundário, assim chamado porque a fonte de energia usada é de natureza eletroquímica, em vez da forma primária de ATP.

Terapias direcionadas aos SGLTs

Dado o papel da glicose em certas doenças, os cientistas começaram a olhar para maneiras de interferir no transporte de glicose nas células. Por exemplo, o diabetes é caracterizado pelo excesso de glicose na corrente sanguínea, o que pode levar a danos nos nervos e outras complicações. Como resultado, alguns pesquisadores estão avaliando como a expressão SGLT difere entre diabéticos e não diabéticos, e se a inibição de diferentes SGLTs pode ajudar a tratar a doença. Alternativamente, uma vez que as células cancerígenas têm sido demonstradas para exigir mais glicose em comparação com suas contrapartes normais, outros pesquisadores estão examinando se os transportadores de glicose podem ser um novo alvo de terapias anticâncgenas.


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