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El objetivo de éste trabajo es reu-
nir datos científicos acerca de la
regulación de la entrada de glu-
cosa a la célula muscular. Cuando hace poco tiempo se pensaba que dependía exclusivamente de la insulina y su receptor en la membrana , hoy se sabe que el ejercicio puede estimular el transporte de glucosa hacia el interior de la célula muscular ,sin la presencia de insulina ( por un determinado tiempo post- ejercicio).
Esto es maravilloso, no sólo para las personas que padecen de diabetes, sino también para los deportistas que dependen de sus reservas de glucógeno muscular para posponer la fatiga.

La regulación del metabolismo de la glucosa a nivel del músculo esquelético depende de muchos factores:

• Uno de ellos es la vasodilatación directamente proporcional a la intensidad del ejercicio (especialmente en los músculos que trabajan: redistribución del flujo). Gollnick y Stalin (88’) probaron que la glucosa arterial en ejercicios de alta intensidad era más elevada que en los ejercicios de baja intensidad. Posiblemente, por la vasodilatación de las arterias musculares.
• La duración del ejercicio.
• La insulina circulante es otro factor: hormona segregada por las células beta del páncreas ante el ingreso al torrente sanguíneo de glucosa proveniente y producto de degradación de los alimentos (hidratos de carbono). Por lo tanto, depende de lo que consuma en la dieta. Durante el ejercicio disminuye por estímulo adrenérgico.
• La misma contracción muscular: se reconoce al estímulo de contracción como un factor sumamente importante para la entrada de glucosa a la célula muscular. Tan importante como la presencia de insulina circulante (4).
• Otro de ellos son los receptores de insulina presentes en todos los tejidos insuli-nodependientes entre los cuales están los músculos, el hígado y el tejido adiposo.
• Por último existen los transportadores de glucosa (GLUTs): son proteínas de membrana y citoplasmáticas que han sido estudiadas últimamente como mecanismo fundamental en la homeostasis de la glucosa, y que varían con el estímulo de la actividad física. Se ha demostrado que la captación de glucosa al parar el ejercicio disminuye rápidamente, debido a la disminución del glut4 (en forma directamente proporcional).(19)
La glucosa en sangre (glucemia) trata de mantenerse constante. Depende de:
1)la absorción intestinal a partir de los alimentos;
2)de la glucogenolisis hepática (reservorio de glucosa para que el cerebro que depende casi exclusivamente de ella no se quede sin nutriente, aún cuando ayunamos al dormir);
3)de la entrada de la misma a los tejidos insulinodependientes e insulino-independientes (retina, SNC, óvulos y espermatozoides, Glóbulos Rojos). En ambos casos depende de los Gluts.

Química y clasificación
Los Gluts son una familia de proteínas con una secuencia determinada, codificada por diferentes genes.
Se han identificado 7 Gluts. Se numeran según su orden de descubrimiento. El Glut1 se identificó en 1985. Algunos se ubican en todas las células, mientras que otros sólo en algunos tejidos u órganos. Los más relacionados con el ejercicio son el Glut1 y Glut4.
Todos los Gluts tienen una estructura en común de 12 zonas hidrófobas que permanecen en contacto con una membrana (citoplasmática o del sistema retículo endoplasmático) de las células, mientras que las terminaciones amino en un extremo y carboxi en otro extremo son intracitoplasmáticas.
GLUT1: Se encuentran en todas las células. Tiene una elevada afinidad por la glucosa, aunque también por la galactosa.
Su función principal sería la de mantener la glucosa basal en la célula y posibilitar la entrada de glucosa en reposo. No aumenta en el músculo con el entrenamiento. Ni ayunando, ni consumiendo carbohidratos durante y posterior al entrenamiento. Sí aumenta la hexoquinasa postejercicio, para que la glucosa se fosforile y quede atrapada en la célula muscular.(6) Aumentan su expresión en las hipoglucemias por lo que trataría de proteger al cerebro de las mismas. (Se encuentra disminuido en algunas epilepsias refractarias al tratamiento en niños con glucemias normales por reducción de la glucosa cerebroespinal).
El glut1 y glut2 se han hallado en cerebros de fetos de 10 a 21 semanas (etapas tempranas del desarrollo), con lo que se sugiere que intervienen en el desarrollo del SNC. (10) Y tanto el glut1 como el glut4 aumentan su expresión en la isquemia de miocardio, quizás para protegerlo de la injuria (8) y por mecanismos diferentes al de la insulina (posiblemente como respuesta adaptativa a la hipoxia prolongada (9). También aumentaría el glut3.
La insulina estimula el Glut4 que se halla en túbulos transversos y los estimula para que se dirijan a la membrana celular para captar glucosa (2). Sin embargo, no parecería alterar la posición o distribución de los Glut1 ya presentes en el sarcolema. La glucosa, una vez dentro del músculo, se queda para unirse a un fosfato, y luego, depositarse como glucógeno.
GLUT2: Se encuentra en hígado, riñón, intestino delgado, células beta pancreáticas (podría estar relacionado a la sensibilidad a la glucosa de las células beta), y algunas células hipotalámicas. Actuaría más como sensor. Se ha estudiado el glut2 en hipotálamo (en ratas)y su posible rol en la regulación del consumo de alimentos y la reserva de energía corporal(5).
En la DBT, la expresión glut2 es reducida primariamente y no secundaria de la hipoglucemia o el hiper-insulinismo. Una disminución del glut2 de la célula beta conduce a la DBT. (El Sme. de Fanconi-Bickel: insulinopenia, nefro y hepatomegalia, es debido a la ausencia de glut2. Los niños no pueden incorporar glucosa al hígado, ni producir glucosa en el ayuno, los depósitos de glucógeno aumentan al no poder ser usados produciendo una gran hepatomegalia, y se produce una tubulopatía por glucosuria y aminoaciduria masiva; todo esto sumado al riesgo de hipoglucemias). Sin embargo, no se halló relación entre la DBT tipo 2 y la expresión de glut2 o glut4.

Transportan glucosa y galactosa, aunque tiene baja afinidad por la glucosa (comparado con el glut4) pero una alta capacidad de transporte.
Se ha demostrado que en animales, la hiperglucemia y la dislipemia reducen la expresión Glut2 en la célula pancreática (lo que demostraría la glucotoxicidad y la lipotoxicidad a tener en cuenta, para la DBT).
También la DBT tipo Mody, presentaría una mutación genética heterozigota en el gen PDX-1 que controla no solo la expresión de la insulina sino también la expresión del glut2 (si fuera homocigota, presentaría agenesia de páncreas).
GLUT3: Se encuentra en todas las células, aunque se expresa especialmente en cerebro, riñón, placenta y células beta. Estaría relacionado con el transporte basal de glucosa (gran afinidad por glucosa) y utilizaría un mecanismo sodio dependiente.
GLUT4: Se expresa en tejido adiposo y en el músculo (cardíaco y esquelético).
Estaría relacionado a la incorporación de glucosa mediada por insulina, que afecta los túbulos transversos en la fibra muscular, pero algunos estudios prueban que existe un mecanismo no insulino dependiente como veremos más adelante.
Glut4 está presente en vesículas citoplasmáticas. Ante la ingesta de alimentos se segrega insulina y se dirigen a la membrana celular donde se fusionan (quedando expuesto al medio extracelular) capturando la glucosa.
Sin embargo, el ejercicio aumenta la expresión de glut4 permitiendo éste mecanismo de traslocación y aumentando la captación de glucosa a través de un mecanismo no dependiente de la insulina (2).
También se estudió el estímulo con clembuterol (beta 2 adrenérgico) en ratas obesas entrenadas , y se encontraron algunas diferencias entre los diferentes tipos de fibra, lentas y rápidas. Hallándose que el estímulo (clenbuterol, insulina y glucosa) en las fibras rápidas aumenta la captación de glucosa y los glut4, pero en las fibras lentas no, a pesar del aumento del glut4, por lo que la captación de glucosa dependería de muchos otros factores.(15)
El músculo denervado tiene menor concentración de Glut4, lo que sugiere una relación directa del Glut4 con la actividad neuromuscular. La estimulación eléctrica de éstos músculos denervados (10 Hz, 8 hs/d por 20 días) aumentan su contenido de Glut4 y citrato sintetasa. La estimulación por 30-40 días no aumenta más los Glut4 pero sí continúa aumentando la citrato sintetasa. A los 60-90 días se encuentra el plateau de la citrato sintetasa. Esto sugiere que el Glut4 y la citrato sintetasa aumentan con la actividad neuro-muscular, aunque su vida media sea diferente (17).
Sería la disminución en la concentración de ATP intramuscular inducida por el ejercicio, lo que estimula el aumento de Glut4 y de la enzima Citrato sintetasa (enzima que transforma la Acetyl CoA en citrato iniciando el ciclo de Krebs, precursor de ácidos grasos. Ciertos ácidos grasos no esterificados, inhiben a la citrato sintetasa)(12)
Otro estudio demuestra el efecto de la estimulación eléctrica sobre la célula muscular de sujetos con parálisis por lesión medular (30 min, 3veces por semana, durante 8 semanas) aumenta la expresión de glut1 y glut4(7).
También el ejercicio mejora la distribución de las vesículas reclutándolas en la superficie celular. Importante para tener en cuenta en pacientes con insulino resistencia(14).
En ratas obesas insulinorresistentes se probó que la bradikinina facilita la traslocación de glut1 y glut4(3).
En la DBT tipo 2 estaría fallando éste mecanismo de traslocación (no la cantidad de glut4 muscular, sino su mecanismo: Garvey y col, 98. Sí se hallaron anomalías genéticas en la expresión del Glut4 en tejido adiposo, mas no en el muscular).
Se ha sugerido que un aumento de su expresión a través del ejercicio, también mejoraría la sensibilidad a la insulina (Kahn, 96)
Un trabajo de Hayashi, Goodyear del Am J Physiol. 1997, demuestra el aumento de la expresión de Glut 4 y aumento de la sensibilidad a la insulina, con un ejercicio de 4 veces por semana durante 3 meses. Esto se debe a que la insulina y el ejercicio tienen diferentes mecanismos de activación para la traslocación del Glut4. Si uno falla, el otro puede compensar. Cuando se descubran o identifiquen todas las moléculas implicadas en la vía de señalización celular, hasta la translocación, podrán usarse diferentes recursos para tratar una diabetes, ya que existen diferentes cascadas de activación. Ya que en la insulino-resistencia no sólo hay disminución de glut4, sino un defecto en la estimulación de la insulina para activar esta proteína; pero con el ejercicio muscular, la glut4 se transloca y se activa en forma normal. (16)
Aparentemente, el ayuno postejercicio aumenta el RNAm del Glut4, pero es la disponibilidad de glucosa la que aumenta la expresión de Glut4 en la membrana. Los dos mecanismos regularían la captación muscular de glucosa y protegerían al músculo contra la hipoglucemia postejercicio (11).

Resultados:
1) Luego del ejercicio, se redujo un 50% el glucógeno en ambas fibras.
2) Post ejercicio las fibras tipo I se vaciaron más que las rápidas, (pero 16 hs después, en ayunas las fibras lentas se replecionaron más que las rápidas).
3) La suplementación con carbohidratos post ejercicio, aumentó un 76% el glucógeno en las fibras lentas y un 42% en las rápidas. Pero en las sedentarias la suplementación aumentó sólo un 40% en las lentas y un 15% en las rápidas.
4) El Glut4 post ejercicio con 16 hs de ayuno, aumento un 43% en ambas fibras. Pero al suplementar con carbohidratos , aumentó un 88% en las lentas y un 68% en las rápidas.
5) En las ratas sedentarias, ni la suplementación ,ni el ayuno; aumentaron el RNAm o el glut4.
6) En ambas fibras el ejercicio suplementado, aumentaron el Glut4 y el glucógeno.
7) El RNAm (fibras lentas) postejercicio en ayunas aumentó un 80%, mientras que con suplementación aumentó sólo el 40%.


 
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