Синдром глют 1 что это
GLUT1 (ГЛЮТ-1, глюкозный транспортёр тип 1) — однонаправленный белок-переносчик глюкозы. У человека кодируется геном SLC2A1[2]. GLUT1 способствует облегченному переносу глюкозы через плазматическую мембрану клеток млекопитающих[3].
Широко распространен в фетальных тканях. У взрослых максимальная экспрессия наблюдается в эритроцитах, а также в клетках эндотелия барьерных тканей, таких как ГЭБ.
Обнаружение[править | править код]
GLUT1 был первым обнаруженным переносчиком глюкозы. GLUT1 крайне консервативен.[2] У человека и мышей гомологичность данного белка составляет 98%. Гомологичность с другими глюкозными транспортёрами составляет 40%.
Функция[править | править код]
Энергопроизводящий метаболизм в эритроцитах зависит от постоянного притока глюкозы из плазмы крови, в которой концентрация глюкозы поддерживается на уровне около 5 ммоль/л. Глюкоза проникает в эритроциты через глюкозный транспортёр благодаря облегченной диффузии, со скоростью проникновения, в 50 000 раз превышающей скорость простой трансмембранной диффузии. Глюкозные транспортёры в эритроцитах (GLUT1) — интегральные мембранные белки, имеющие 12 гидрофобных сегментов, каждый из которых, как считается, является пересекающей мембрану спиралью. Детальная структура GLUT1 пока неизвестна, но одна из перспективных моделей предполагает, что несколько расположенных друг рядом с другом спиралей формируют трансмембранный канал с гидрофильными остатками, которые могут связываться с глюкозой по ходу её движения по каналу[4].
GLUT1 отвечает за усвоение базальной глюкозы, необходимое для обеспечения процесса дыхания всех клеток. Уровни экспрессии GLUT1 в клеточных мембранах увеличиваются при уменьшении уровня глюкозы, и наоборот.
GLUT1 также является важным рецептором, участвующим в усвоении витамина C, особенно у млекопитающих, которые его не производят. У млекопитающих, производящих витамин C, вместо GLUT1 часто экспрессируется GLUT4[5].
Структура[править | править код]
GLUT1 следует уравнению Михаэлиса — Ментен и содержит 12 пересекающих мембрану альфа-спиралей, каждая из которых состоит из 20 аминокислотных остатков. Анализ показывает, что спирали являются амфифильными, с одной стороны полярными, с другой — гидрофобными. Шесть из этих альфа-спиралей связываются вместе в мембране, в центре создавая канал, через который может проходить глюкоза. Снаружи канала расположены гидрофобные регионы, рядом с хвостами жирных кислот мембраны.
Клиническая значимость[править | править код]
Мутации гена SLC2A1 ответственны за дефицит GLUT1, также известный как болезнь Де Виво, редкое аутосомно-доминантное заболевание[6]. Это заболевание характеризуется низкой концентрацией глюкозы в спинномозговой жидкости (гипогликорахия), формой нейрогликопении, возникающей из-за нарушенного транспорта глюкозы через гемато-энцефалический барьер.
GLUT1 также выступает рецептором для T-лимфотропного вируса человека, благодаря которому вирус проникает в клетки[7].
Также была продемонстрирована возможность использования GLUT1 в качестве точного гистохимического маркера для младенческой гемангиомы[8].
Взаимодействия[править | править код]
Было продемонстрировано взаимодействие GLUT1 с белком GIPC1[9].
В мозге есть два типа белка GLUT1: 45k и 55k. GLUT1 45k встречается в клетках астроглии, а GLUT1 55k в капиллярах мозга и отвечает за транспорт глюкозы из крови через гематоэнцефалографический барьер. Недостаток последнего приводит к снижению уровня глюкозы в спинномозговой жидкости (менее чем 60 mg/dl), что может приводить к судорогам.
DERL3, недавно открытый ингибитор белка GLUT1, метилируется при коллатеральном раке. При этом таком раке метилирование DERL3 по-видимому опосредует Эффект Варбурга[10].
Ингибиторы[править | править код]
Fasentin — низкомолекулярный ингибитор внутриклеточного домена GLUT1, предотвращает поглощение глюкозы[11].
См. также[править | править код]
- Углеводный обмен
Примечания[править | править код]
- ↑ Deng Dong, Xu Chao, Sun Pengcheng, Wu Jianping, Yan Chuangye, Hu Mingxu, Yan Nieng. Crystal structure of the human glucose transporter GLUT1 // Nature. — 2014. — 18 мая (т. 510, № 7503). — С. 121—125. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/nature13306. [исправить]
- ↑ 1 2 Mueckler M., Caruso C., Baldwin S.A., Panico M., Blench I., Morris H.R., Allard W.J., Lienhard G.E., Lodish H.F. Sequence and structure of a human glucose transporter (англ.) // Science : journal. — 1985. — September (vol. 229, no. 4717). — P. 941—945. — doi:10.1126/science.3839598. — PMID 3839598.
- ↑ Olson A.L., Pessin J.E. Structure, function, and regulation of the mammalian facilitative glucose transporter gene family (англ.) // Annu. Rev. Nutr. (англ.)русск. : journal. — 1996. — Vol. 16. — P. 235—256. — doi:10.1146/annurev.nu.16.070196.001315. — PMID 8839927.
- ↑ Nelson D. L., Cox M. M. Lehninger, Principles of Biochemistry (неопр.). — W. H. Freeman and Company (англ.)русск., 2008. — ISBN 978-0-7167-7108-1. Архивная копия от 19 марта 2015 на Wayback Machine
- ↑ Montel-hagen A., Kinet S., Manel N et al. Erythrocyte Glut1 Triggers Dehydroascorbic Acid Uptake in Mammals Unable to Synthesize Vitamin C (англ.) // Cell : journal. — Cell Press (англ.)русск., 2008. — Vol. 132, no. 6. — P. 1039—1048. — doi:10.1016/j.cell.2008.01.042. — PMID 18358815.
- ↑ Seidner G., Alvarez M.G., Yeh J.I., et al. GLUT-1 deficiency syndrome caused by haploinsufficiency of the blood–brain barrier hexose carrier (англ.) // Nat. Genet. : journal. — 1998. — Vol. 18, no. 2. — P. 188—191. — doi:10.1038/ng0298-188. — PMID 9462754.
- ↑ Manel N., Kim F.J., Kinet S., Taylor N., Sitbon M., Battini J.L. The ubiquitous glucose transporter GLUT-1 is a receptor for HTLV (англ.) // Cell : journal. — Cell Press (англ.)русск., 2003. — November (vol. 115, no. 4). — P. 449—459. — doi:10.1016/S0092-8674(03)00881-X. — PMID 14622599.
- ↑ North P.E., Waner M., Mizeracki A., Mihm M.C. GLUT1: a newly discovered immunohistochemical marker for juvenile hemangiomas (англ.) // Hum. Pathol. (англ.)русск. : journal. — 2000. — January (vol. 31, no. 1). — P. 11—22. — doi:10.1016/S0046-8177(00)80192-6. — PMID 10665907.
- ↑ Bunn R.C., Jensen M.A., Reed B.C. Protein interactions with the glucose transporter binding protein GLUT1CBP that provide a link between GLUT1 and the cytoskeleton (англ.) // Molecular Biology of the Cell : journal. — 1999. — April (vol. 10, no. 4). — P. 819—832. — doi:10.1091/mbc.10.4.819. — PMID 10198040.
- ↑ Lopez-Serra, P. et al. A DERL3-associated defect in the degradation of SLC2A1 mediates the Warburg effect. Nat. Commun. 5:3608
doi: 10.1038/ncomms4608 (2014). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24699711 - ↑ Wood T.E., Dalili S., Simpson C.D., Hurren R., Mao X., Saiz FS et al. A novel inhibitor of glucose uptake sensitizes cells to FAS-induced cell death (англ.) // Mol Cancer Ther : journal. — 2008. — Vol. 7, no. 11. — P. 3546—3555. — doi:10.1158/1535-7163.MCT-08-0569. — PMID 19001437.
Литература[править | править код]
- North P.E., Waner M., Mizeracki A., Mihm M.C. GLUT1: a newly discovered immunohistochemical marker for juvenile hemangiomas (англ.) // Hum. Pathol. (англ.)русск. : journal. — 2000. — January (vol. 31, no. 1). — P. 11—22. — doi:10.1016/S0046-8177(00)80192-6. — PMID 10665907.
- Hruz P.W., Mueckler M.M. Structural analysis of the GLUT1 facilitative glucose transporter (review) (англ.) // Mol. Membr. Biol. (англ.)русск. : journal. — 2002. — Vol. 18, no. 3. — P. 183—193. — doi:10.1080/09687680110072140. — PMID 11681785.
- Baumann M.U., Deborde S., Illsley N.P. Placental glucose transfer and fetal growth (неопр.) // Endocrine. — 2003. — Т. 19, № 1. — С. 13—22. — doi:10.1385/ENDO:19:1:13. — PMID 12583599.
- Mobasheri A., Richardson S., Mobasheri R., et al. Hypoxia inducible factor-1 and facilitative glucose transporters GLUT1 and GLUT3: putative molecular components of the oxygen and glucose sensing apparatus in articular chondrocytes (англ.) // Histol. Histopathol. (англ.)русск. : journal. — 2006. — Vol. 20, no. 4. — P. 1327—1338. — PMID 16136514.
- Кожанова Т.В. ,Жилина С.С.,Мещерякова Т.И., Айвазян С.О., Осипова К.В., Сушко Л.М., Лукьянова Е.Г., Притыко А.Г. Синдром дефицита транспортера глюкозы I типа (болезнь де Виво): клинические и генетические аспекты // Медицинская генетика. — 2016. — № 7. — С. 28—32. — ISSN 2073-7998.
Источник
Синдром дефицита GLUT1 , также известный как GLUT1-DS , болезни De Vivo или синдром глюкозы типа Транспортер 1 дефицита, является аутосомно доминирующим , генетическое метаболическое расстройство , связанное с дефицитом GLUT1 , белка , который транспортирует глюкозу через гематоэнцефалический барьер. Глюкоза Transporter Тип 1 синдром дефицита, по оценкам рождаемости заболеваемость 1 в 90000. Это падение рождаемости приводит к оценкам , распространенность от 3000 до 7000 в США
презентация
Дефицит GLUT1 характеризуется набором признаков и симптомов , в том числе психических и двигательных задержек в развитии, инфантильные припадков невосприимчивых к антиконвульсантам, атаксии , дистония , дизартрии , Opsoclonus , спастичности , другим пароксизмальным неврологическим явлениям , а иногда замедление роста головы также известных как микроцефалии . Наличие и тяжесть симптомов значительно различаются между пораженными индивидуумами. Лица с расстройством обычно имеют частые приступы (эпилепсия), часто начиная с первых месяцев жизни. У новорожденных первый признак заболевания может быть непроизвольными движениями глаз , которые являются быстрыми и нерегулярными. Пациенты , как правило , начинают испытывать приступы от трех до шести месяцев, но некоторые встречаются гораздо позже. Другие типы приступов могут произойти, в том числе генерализованный тонико клонического, фокусные, миоклонический, атипичный отсутствие, атонической или неклассифицированной.
Матери детей с этим заболеванием , как правило, без осложнений беременности и родов, с ребенком появляющейся нормально и в типичных весом при рождении и длина диапазонов. Дети с синдромом дефицита GLUT1 имеют нормальный размер головы при рождении, но рост мозга и черепа медленно, в тяжелых случаях приводят к аномально малому размеру головы ( микроцефалия ). Как правило, приступы начинают от одного до четырех месяцев в 90% случаях с аномальными движениями глаз и апноэ эпизодов , предшествующих начало судорог в некоторых случаях. Приступы , как правило, сложны , чтобы начать с , а затем становятся более обобщенными. Захват частота является переменной и история уменьшения частоты во время кетоза может подсказать диагноз. Подсчитано , что 10% людей с GLUT 1 Дефицита не имеют судороги и симптомы , как правило , менее серьезны в этих случаях. Большинство из этих неэпилептических случаев все равно будет иметь задержку развития, интеллектуальные задержки, и двигательные расстройства , такие как атаксия, чередуя гемиплегию или дистония.
Некоторые симптомы могут присутствовать все время (как ходьба трудностей), в то время как другие признаки могут появляться и исчезать (например, судороги или плохой баланс). Эти данные могут быть сгруппированы по трем основным областям: познание, поведение и движения.
Последствия
Синдром может вызывать приступы инфантильных резистентные к противосудорожным наркотикам, задержки развития, приобретенная микроцефалию и неврологические проявления , включая спастичности, гипотонию и атаксию. Частотные, тяжесть и типы судорог могут значительно варьировать среди пациентов с недостаточностью GLUT1 и не обязательно соответствуют тяжестям других симптомов. Большинство припадков у больных GLUT1 недостаточностью не легко лечится с анти-захвата лекарства. Меньшая часть пациентов GLUT1 недостаточности (примерно 10%) не испытывают судороги. Когнитивные симптомы часто становятся очевидными этапы развития задерживаются. Познавательные дефициты варьируются от тонких трудностей в обучении до серьезных умственных инвалидов. Часто речь и язык обесцениваются. Поведенческие симптомы влияют на отношения с другими людьми , и может включать в себя короткий промежуток внимания, несговорчивость, и задержки в достижении соответствующих возрасту поведение. Коммуникабельность со сверстниками, однако, сила у больных GLUT1 дефицитных. Симптомы движения относятся к качеству моторных функций. Ходьба может быть задержана или трудно , потому что ноги являются жесткими (спастичность), баланс плохой (атаксия) или поза искривлена (дистония). Мелкие дефициты двигателя могут повлиять на качество речи и манипулятивные навыки, такие как письма. Эти отклонения могут быть постоянными или периодически (пароксизмальной). Пароксизмальная вызванное осуществление дискинезия (PED — х) также может присутствовать. Другие прерывистый симптомы могут включать в себя головную боль, спутанность сознания, и потеря энергии. Эпизоды путаницы, недостаток энергии / выносливость, и / или подергивание мышц могут произойти; особенно в периоды без пищи. Некоторые молодые пациенты испытывают случайные аномальные движения глаз , которые могут напоминающие Opsoclonus или нистагм. Быстрые движения глаз , что некоторые пациенты Перенасыщение 1 демонстрирует быстрые, разнонаправленные, и часто есть движение головы в том же направлении, что и движение глаз. Эти аномальные движения глаз были недавно назвали аномальным Gaze саккады. Гемиплегия или переменного прерывистого гемиплегии может возникать в некоторых пациентов , перенесших инсульт и мимических-подобные симптомы. Другая характеристика GLUT1 Дефицита является то , что симптомы являются чувствительными к пище (например , симптомы , которые могут быть временно улучшены путем потреблением углеводов), и симптомы могут быть хуже утром после и сразу после пробуждения. Все симптомы могут усугубляться или вызваны такими факторами, как голод, усталость, тепло, тревога и болезнь. Симптоматика для каждого пациента может развиваться и меняться с течением времени , как дети с GLUT1 Дефицита расти и развиваться в подростковом возрасте и во взрослой жизни.
генетика
Белок GLUT1, который переносит глюкозу через гематоэнцефалический барьер сделан геном SLC2A1, расположенный на хромосоме 1.
В GLUT1 синдроме дефицита одного из двух генов повреждена мутацией и недостаточный белок состоит. В результате, недостаточная глюкоза проходит через гематоэнцефалический барьер. Имея менее функциональный белок GLUT1 уменьшает количество глюкозы, доступной для клеток головного мозга, который влияет на развитие и функционирование мозга. Поскольку глюкоза является основным источником топлива для мозга, у пациентов с дефицитом GLUT1 имеют недостаточную клеточную энергию для нормального роста и функционирования мозга.
Около 90% случаев синдрома дефицита GLUT1 являются De Novo мутации гена SLC2A1 (мутация нет в родителях, но присутствующая в одной из двух копий гена в ребенке), хотя это может быть унаследовано.
Перенасыщение 1 Дефицит может наследоваться по аутосомно-доминантному способу. Люди с синдромом дефицита GLUT1 имеет 50% шанс прохождения по измененному геном SLC2A1 к его потомству.
Диагностика и лечение
Ранняя диагностика имеет решающее значение для того, чтобы начать лечение во время важных ранних стадиях развития мозга. Для того, чтобы сделать правильный диагноз, важно знать различные симптомы GLUT1 Дефицита и как эти симптомы развиваются с возрастом. При подозрении на GLUT1 Дефицита, спинномозговая пункция (спинномозговая пункция), должна быть выполнена.
Дефицит GLUT1 диагностирован с CSF значением глюкозы, (<2,2 ммоль / л), или понижена КСФ / плазмы глюкозы соотношение (<0,4), эритроцит 3-О-метил-D-глюкозы поглощение анализа. После подтвержденного низкого уровня глюкозы ликвора, рекомендуется генетическое тестирование. Джин-секвенирование анализа для поиска генетической мутации в гене SLC2A1 также подтверждает диагноз , если положительные, хотя мутации не были выявлены примерно у 15% больных GLUT1 дефицитных. Узкоспециализированная тестовая лаборатория называется красное поглощение анализ клеток крови может подтвердить GLUT1 Дефицит , но не является коммерчески доступным.
После постановки диагноза, с медицинской точки зрения контролируемое жирами рацион , как правило , рекомендуется , так как это может помочь контролировать приступы. Ketogentic диета является современным стандартом лечения по уходу, эффективно контролируя большинство припадков и улучшение некоторых двигательных нарушений , примерно две трети пациентов GLUT1 дефицитных. Существует также некоторые свидетельства некоторых когнитивный преимуществ для пациентов GLUT1 дефицитных на жирах диеты, и большинство родителей сообщают о повышении уровня энергии, бодрость, баланс, координация и концентрация, особенно если диета начинается в раннем детстве.
Жирами диета диета с высоким содержанием жира ан низким содержанием белка и углеводов, до 90% калорий , полученных из жира. Так как диета с низким содержанием углеводов, организм получает мало глюкозы, как правило, основной источник энергии. Жир в рационе превращается в печени в кетоновые тела , что вызывает накопление кетонов в крови поток, называемый кетоз . Кетоновые тела транспортируются через гематоэнцефалический барьер с помощью других средств , чем белок GLUT1 и , таким образом , служить в качестве альтернативного вида топлива для мозга , когда глюкоза не доступна.
Противосудорожные препараты, как правило, не эффективны, так как они не обеспечивают питание для голодного мозга. В то время как кетогенные диеты доказали свою эффективность для контроля припадков и облегчить некоторые двигательные расстройства во многих пациентах GLUT1 недостаточности, некоторые пациенты не реагируют, а также другие. Кроме того, некоторые важные симптомы, включая когнитивный дефициты и определенные трудности движения, как правило, сохраняются у больных GLUT1 недостаточности, получавшая кетогенная диета, поднимая вопрос GLUT1 Дефицит вызывается ли просто из-за отсутствием надлежащей энергии мозга или, если есть более сложные и широко распространенные системы и процессы затронуты.
Жиры диета должна быть тщательно и с учетом удовлетворения потребностей каждого пациента и снизить риск развития побочных эффектов. Его следует использовать только под наблюдением медицинских специалистов и диетологов, и это может занять некоторое время, чтобы установить идеальное соотношение жира по сравнению с белками и углеводами и другие диеты переменных для каждого отдельного пациента, чтобы испытать оптимальную толерантность и преимущества. Вариации на жирах диеты, в том числе Modified диеты Аткинс и диеты на основе масла МСТА, также были показаны, чтобы быть полезными для некоторых пациентов GLUT1 дефицитных.
В то время как классические жиры рацион обычно используются для детей младшего возраста, соблюдение жиров диеты может быть трудным для детей старшего возраста и взрослых. В последние годы Модифицированная диета Аткинса, и MCT масло на основе диеты, получили большее признание среди врачей лечащих этих групп. Существует растущее эмпирическое доказательство того, что эти диеты могут обеспечить по крайней мере, некоторые из преимуществ классических жиров диеты для некоторых пациентов GLUT1 дефицитных.
Кетоновые эфиры являются областью диетической терапии в настоящее время проводится расследование для возможного лечения GLUT1 недостаточности и других заболеваний. Кетоновые эфиры представляют собой синтетические кетоны, которые расщепляют в естественные кетоны, когда метаболизируются. Кетоновые эфиры, как было показано в недавнем исследовании, чтобы улучшить припадки и нарушения движения в GLUT1 дефицитных мышей, но до сих пор не проводились исследования на людях.
Triheptanoin (C7 — масло), триглицерид масло , синтезированное из клещевины. является исследуемым фармацевтическим классом лечебного питания , который показал потенциал в качестве средства для лечения ряда наследственных заболеваний обмена веществ. Когда метаболизируется в организме, С7 масло производит кетонов , аналогичные тем , которые получают на жирами диете в дополнение к другим видам кетонов , которые , как полагают , чтобы выполнить дальнейшие метаболические потребности в отсутствии достаточного глюкозы .. Фаза 3 клиническое испытание , однако не удалось найти улучшение у пациентов с GLUT1 DS с отключением двигательных расстройств.
В настоящее время д-р Umrao Monani в Колумбийском университете изучает генную терапию в качестве возможного эффективного лечения GLUT 1 Дефицита.
Методы лечение и реабилитационные услуги являются полезными , так как большинство GLUT1 дефицитного двигательных нарушений у пациентов опыта, а также речь и языка расстройств. Труда, физическая и речь / язык терапии являются стандартными для большинства пациентов, особенно в детском возрасте. Многие семьи большой пользы от других методов лечения , таких как водная терапия, иппотерапия, конкретные стратегии обучения и поведенческой терапия. GLUT 1 пациентов слабые места опускают IQ и адаптивное поведение оценки, дефицит экспрессивно-языка, слабость в тонких моторных навыков, ограниченное зрительное внимание к деталям, слабость в абстрактных аналитических навыков, а также слабость в передаче обучения в новых условиях.
Сильные районы включают восприимчивый язык или понимания, социальные навыки, смешливые и чуткие личности, настойчивость.
Рекомендации
внешняя ссылка
- запись GeneReview / NIH / UW на Глюкоза Transporter Тип 1 Синдром
- Коллин Giblin Research Laboratories для детской неврологии
- Фонд GLUT1 Дефицита
Источник