PROTEÍNA HUMANA TRANSPORTADORA DE GLICOSE (GLUT)

A GLUT-1 é uma proteína transmembrana que facilita o transporte da glicose e é um alvo de transcrição da via de sensibilidade da hipóxia que promove a sobrevivência da célula tumoral em um meio celular de hipóxia (BURSTEIN; NAGI; KOHTZ; LUMERMAM; WANG, 2006).

Em mamíferos, a oxidação da glicose é responsável pela maior fonte de energia metabólica celular. A membrana plasmática é impermeável a moléculas polares como a glicose, necessitando assim de proteínas carreadoras para transportá-las para o meio intracelular (BELL et al., 1990; OLSON; PESSIN, 1996; BROWN, 2000).

A glicose entra na célula através de dois tipos de proteínas carreadoras: os transportadores de glicose ligados ao íon sódio (SGLT) e os facilitadores de transporte de glicose (GLUT). Os SGLT transportam glicose acoplando sua captura com a do sódio (BELL et al., 1990; SCHEEPERS et al., 2004). A GLUT funciona regulando o movimento bilateral da glicose entre os espaços extra e intracelular, assegurando que um suprimento constante de glicose circulante esteja disponível para o metabolismo através de difusão facilitada (OLSON; PESSIN, 1996). A difusão facilitada é uma forma de transporte passivo na qual a proteína carreadora facilita a passagem de moléculas, se prendendo quimicamente a elas transportando-as assim através da membrana (GUYTON; HALL, 1996).

Os facilitadores de transporte de glicose são uma família de 14 membros: GLUT-1 ao GLUT-12, transportador HMIT–H+– ligado ao mio-inositol e GLUT-14. Essas proteínas de 50-60 kDa, são expressas de forma tecido e célula-específicos, apresentando propriedades cinéticas e reguladoras distintas que refletem seus papéis definidos no metabolismo celular da glicose e homeostase glicêmica corporal total. Todas as isoformas possuem 12 segmentos transmembrânicos, hidrofóbicos, inseridos na porção lipídica da membrana plasmática. Os segmentos transmembrânicos estão ligados por alças de conexão, e as terminações NH2 e o COOH localizam-se no

intracelular. Nas GLUTs, as sequências transmembrânicas são muito homólogas, enquanto as alças de conexão e as terminações são altamente heterólogas, determinando as especificidades de cada isoforma. (WU; FREEZE, 2002; MACHADO et al., 2006) (Figura 1).

Embora 14 isoformas de GLUT já tenham sido caracterizadas, as 5 primeiras variantes descritas parecem ser as principais, e têm sido foco de estudos que buscam caracterizar os fluxos de glicose, tanto em situações fisiológicas como fisiopatológicas (MACHADO et al., 2006).

As proteínas transportadoras de glicose exibem uma marcação padrão em um tecido específico: GLUT-1 é expressa principalmente nos eritrócitos e tecidos vasculares; GLUT-2 é expressa em células do fígado, pâncreas, rins e intestino; GLUT- 3 foi identificada nos tecidos do cérebro e em células inflamatórias (MANTYCH et al.,

1992); o transportador insulino-dependente, GLUT-4 é conhecido por ser expressa em tecido muscular e gordura. GLUT-5 está presente nos enterócitos humanos e tem sido encontrado para ser em grande parte um transportador de frutose (BURANT et al., 1992).

Figura 1. Estrutura molecular bidimensional da GLUT. FONTE: Adaptado de Machado; Schaan, Seraphim, 2006.

A GLUT-1 apresenta um modelo conformacional de doze segmentos transmembrana α-hélice, um amino- e um carboxi-terminal intracelular, um grande “loop” intracelular, e um sítio de N-glicolisação no primeiro “loop” extracelular. O gene GLUT-1 localiza-se no cromossomo 1 (1p35.31.3) (KLEPPER; VOIT, 2002). A expressão deste gene é supra-regulada por uma variedade de agentes e condições: fatores séricos e de crescimento, transformação oncogênica, inoforos de cálcio, hormônio da tireóide; e em resposta a redução na concentração externa de glicose, hipóxia e inibição da fosforilação oxidativa (BEHROOZ; ISMAIL-BEIGI, 1999; BURSTEIN et al., 2006). A estrutura molecular básica das GLUTs é apresentada na Figura 1 (MACHADO et al., 2006).

A GLUT-1 é expressa particularmente no cérebro (incluindo a barreira hematoencefálica), eritrócitos, placenta, centros germinativos dos tecidos linfóides e túbulos renais (YOUNES et al., 1997). Níveis moderados de expressão também são observados no tecido adiposo, músculo e no fígado (WOOD; TRAYHURN, 2003). Todavia, a sua superexpressão tem sido observada em uma série de lesões tumorais

(mama, pulmão, fígado, estômago, ovário, pele, cabeça e pescoço) como passível de utilização para informação diagnóstica e prognóstica (KUNKEL et al., 2003; MORI et al., 2007).

Uma forte expressão da GLUT-1 em neoplasias ocorre quando as células, em condições de hipóxia, necessitam da via glicolítica como fonte de energia durante a isquemia ou hipóxia tecidual que ocorrem como conseqüência de um fornecimento insuficiente de oxigênio pelo sangue resultante de uma rede vascular tumoral desestruturada. Deste modo, a hipóxia tumoral induz uma superexpressão de genes específicos associados ao crescimento e progressão tumoral, como a GLUT-1, anidrase carbônica e o VEGF, os quais podem ser controlados pelo fator 1 induzível por hipóxia (HIF-1) (KUNKEL et al., 2003; AHOBA et al., 2010 ).

A GLUT1 é indetectável imuno-histoquimicamente na vasculatura da pele normal e tecido subcutâneo, mas é altamente expressa em endotélio em sítios de tecidos sanguíneos, incluindo cérebro, olhos, nervos e placenta sugerindo possíveis associações patogênicas entre hemangiomas juvenil e esses tecidos (HARIK et al., 1990; FARRELL et., 1992).

North et al. (2000) avaliaram a GLUT-1 como um marcador imuno-histoquímico para diferenciar o HEM do GP e da MV. A marcação de GLUT-1 foi positiva em todas as fases do HEM e negativa nos casos de MV, de GP e hemangioendotelioma. Observaram, também imuno-positividade focal para GLUT-1 em 3 dos 12 angiossarcomas. Esses autores alegaram que alguns patologistas confundem o HEM na fase proliferativa com outras lesões proliferativas como o GP, afirmando que é extremamente difícil distinguir, histologicamente, o HEM, nas fases em involução e involuída, da MV venosa ou arterio-venosa. Concluíram, assim, que GLUT-1 é um marcador imuno-histoquímico confiável e altamente específico para HEM.

North et al. (2001a), em seu estudo, investigaram as possíveis similaridades entre os vasos sanguíneos do HEM e da placenta, através da expressão de antígenos vasculares associados a placenta: GLUT-1, Lewis Y, merosina e Fcγ receptor ΙΙ (receptor para imunoglobulina G-2). Foram avaliados 66 casos de HEM, 26 MV, 13 GP, 6 angiomas em tufo, 7 hemangioendoteliomas epitelióide, 1 HK (hemangioendotelioma Kaposiforme infantil), 14 angiossarcomas e de placenta. Quanto à imunomarcação da GLUT-1 foi observada imuno-positividade nos vasos de 100% dos casos de HEM e da placenta. Os casos de angiossarcoma (35%) apresentaram marcação focal. Não foi observada marcação para GLUT-1 nos casos de MV, GP, angioma em tufo,

hemangioendotelioma. Esses autores observaram que o perfil imuno-histoquímico do HEM é similar ao da placenta, sugerindo uma relação entre a placenta e o HEM e novas hipóteses sobre a origem desses tumores.

Dyduch et al. (2004) avaliaram a expressão de GLUT-1 em 26 casos de HEM, 15 casos de GP, 9 casos de HEM epitelióide de pele. Dezessete dos casos de HEM (65%) apresentaram positividade para GLUT-1 nos vasos. Os casos de GP e HEM epitelióide foram negativos.

Mo et al. (2004) analisando 19 casos de lesões vasculares hepáticos (HEM e MV), observaram nos casos de HEM, imuno-reatividade para GLUT-1 no endotélio dos vasos, mesmo na fase involutiva. Já nos casos de MV hepática não se observou imuno- reatividade para GLUT-1. Esses autores concluíram que a imuno-positividade para GLUT-1 em HEM hepático é uma ferramenta útil para distinguir essa lesão de MV hepática.

Adicionalmente, Nguyen et al. (2004), asseguraram em seu estudo, uma intensa marcação para GLUT-1, em células endoteliais de 100% de casos de HEMs localizados em tronco, genitália e na cabeça incluindo a boca: 2 casos no lábio e 2 na mucosa jugal.

Leon-Villapalos et al. (2005) avaliaram em 19 casos de HEM, 2 de HEM congênito não involutivo, 29 de MV e 4 de GP a expressão de GLUT-1. Foi observada forte marcação da GLUT-1 nas células endoteliais em 95% dos casos de HEM, e ausência de marcação em HEM congênito não involutivo, MV e GP. Os autores concluíram que esse marcador é confiável e específico para HEM, útil na diferenciação de anormalidades vasculares.

Hernández et al. (2005) classificaram 11 casos de lesões vasculares do fígado com base na expressão de GLUT-1 independente de seu diagnóstico histológico. Em seguida, os autores compararam os resultados da expressão de GLUT-1 com o diagnóstico histológico e observaram que a histologia das lesões positivas para esta proteína correspondia a do HEM. A maioria das lesões vasculares negativas para GLUT-1 eram congênitas e provavelmente representavam HEM congênito rapidamente involutivo e HEM congênito não involutivo. Verificou-se que as lesões positivas para GLUT-1 apresentavam maior taxa de proliferação do que as negativas.

Johann et al. (2007), buscando o diagnóstico diferencial entre HEM, MV e GP orais, investigaram a imunoexpressão da GLUT-1 em 14 casos de HEM, 48 GP e 17 MV. Observaram que nenhum dos casos de lesões vasculares benignas de boca foi imuno-positivo para GLUT-1. Os 19 casos diagnosticados inicialmente como HEM de

boca mostraram negatividade para GLUT-1, sendo reclassificados como GP ou MV de boca. A análise histológica não foi suficiente para concluir o diagnóstico de HEM de boca pelo fato de nenhum desses ser HEM verdadeiro. Todos os casos com classificação inicial de GP e MV foram imuno-negativos para esta proteína, o que demonstrou a eficácia da análise histológica para estas lesões. Portanto, os autores asseguraram que a GLUT-1 é um marcador efetivo para auxiliar no diagnóstico das lesões vasculares benignas de boca.

O carcinoma de células escamosas de cabeça e pescoço também tem sido alvo de estudo para avaliação do valor prognóstico da GLUT-1. Conforme Gillies e Gatenby (2008), a GLUT-1, induzida por hipóxia, poderia provocar um ambiente ácido, devido o estímulo à glicólise, contribuindo, portanto com a invasão celular, degradação da matriz extracelular e angiogênese. Os tumores de baixo grau não experimentariam esse tipo de “pressão ambiental”, pelo fato de que as células malignas ainda poderiam recorrer predominantemente a fosforilação oxidativa para fornecimento de energia.

Kunkel et al. (2003), buscando associar o mecanismo do metabolismo da glicose no crescimento e desenvolvimento tumoral, avaliaram em 118 espécimes de carcinomas de cabeça e pescoço a expressão de GLUT-1. Os autores verificaram que a imunoexpressão da GLUT-1 era mais fraca nos indivíduos com taxa de sobrevida superior a 138 meses, quando comparado com os pacientes com taxa de 60 meses. Além do mais, aqueles pacientes que apresentaram uma resposta negativa a radiação pós- operatória obtiveram uma forte expressão, constatando, portanto, uma alta atividade glicolítica nessas lesões.

Li et al. (2008), ressaltando a importância da expressão da GLUT-1 como preditor de prognóstico em 25 lesões de cabeça e pescoço, constataram que a expressão imuno-histoquímica dessa molécula era significantemente mais fraca nas lesões primárias e bem diferenciadas, quando comparada com os tumores recorrentes (P=0,03) e indiferenciados (P=0,02), respectivamente.

Choi et al. (2007), objetivando analisar a importância da GLUT-1 como adjuvante no critério de diagnóstico e na estratégia de tratamento do carcinoma epidermóide de língua, descreveram em uma pesquisa de 60 casos que a forte imunoexpressão da GLUI-1 estava associada com a localização primária da lesão, metástase para nódulos linfáticos e estágio tumoral (p < 0.05). Evidenciaram, ainda, que o marcador de proliferação celular, Ki-67, estava correlacionado com a expressão da

GLUT-1 e que a taxa de sobrevida dos grupos com imunomarcação forte foi inferior quando comparado com as lesões fracamente marcadas.

Ohba et al. (2010) investigaram a expressão imuno-histoquímica da GLUT-1 em 24 casos de carcinoma epidermóide oral e observaram que a marcação estava associada a áreas de front de invasão, profundidade do tumor (p < 0.023) e a taxa de sobrevida, sugerindo um pior prognóstico (p < 0.046), porém os autores não puderam inferir uma relação dessa proteína com os parâmetros idade, gênero, tamanho do tumor e estágio linfonodal.