Переносчики глюкозы — важные мишени и причины болезней: инсулинорезистентность (нарушение GLUT4) при диабете 2 типа, глюкозо-галактозная мальабсорбция (дефект SGLT1), почечная глюкозурия (дефект/ингибирование SGLT2). Ингибиторы SGLT2 (глифлозины) — современные препараты при диабете.

В кишечнике глюкоза проходит через энтероцит в два этапа: со стороны просвета (апикальная мембрана) её вместе с Na⁺ втягивает SGLT1 (против градиента), а со стороны крови (базолатеральная мембрана) — выпускает GLUT2 (по градиенту). Градиент Na⁺ поддерживает Na⁺/K⁺-АТФаза базолатеральной мембраны.

В почках глюкоза фильтруется в мочу, но затем почти полностью возвращается в кровь (реабсорбируется) в проксимальных канальцах. Основную работу выполняет SGLT2 (Na⁺-глюкозный симпорт) на апикальной мембране, а в кровь глюкоза выходит через GLUT2. В норме глюкозы в моче нет.

GLUT4 — инсулинозависимый переносчик глюкозы в мышцах и жировой ткани. В покое он спрятан в пузырьках внутри клетки; при действии инсулина пузырьки встраиваются в мембрану, и клетка начинает активно захватывать глюкозу из крови. Так инсулин снижает уровень глюкозы.

Главный регулятор захвата глюкозы мышцами и жировой тканью — инсулин: он вызывает выход GLUT4 на мембрану, усиливая захват глюкозы после еды. В других тканях (мозг, эритроциты) захват через GLUT1/GLUT3 идёт постоянно и от инсулина не зависит.

GLUT — семейство белков, переносящих глюкозу путём облегчённой диффузии (по градиенту, без затрат энергии). Разные GLUT работают в разных тканях: GLUT1 (эритроциты, мозг — постоянный захват), GLUT2 (печень, β-клетки — «сенсор» глюкозы), GLUT3 (нейроны), GLUT4 (мышцы, жир — зависит от инсулина), GLUT5 (переносит фруктозу).

Фруктоза всасывается облегчённой диффузией через переносчик GLUT5 (без Na⁺, по градиенту) — медленнее, чем глюкоза. Галактоза, как и глюкоза, всасывается активно через SGLT1 (симпорт с Na⁺). Из энтероцита в кровь все они выходят через GLUT2.

SGLT переносит глюкозу против её градиента, используя энергию градиента Na⁺ (вторично-активный транспорт, симпорт). Na⁺ входит в клетку по своему градиенту и «тянет» с собой глюкозу внутрь. Так глюкоза всасывается из просвета кишки и реабсорбируется в почках даже при её низкой концентрации.

После входа в клетку глюкоза сразу фосфорилируется (глюкоза → глюкозо-6-фосфат) ферментом гексокиназой/глюкокиназой. Заряженный фосфат «запирает» глюкозу внутри (она уже не может выйти через GLUT) и активирует её для дальнейшего обмена.

Глюкоза — полярная молекула и сама через липидный бислой не проходит, поэтому её переносят специальные белки. Есть две системы: облегчённая диффузия через переносчики GLUT (по градиенту, без энергии) и вторично-активный транспорт через SGLT (симпорт с Na⁺, против градиента).