Un esempio di come le cellule utilizzano l'energia contenuta nei gradienti elettrochimici è dimostrato dal trasporto del glucosio nelle cellule. Lo ione vitale per questo processo è il sodio (Na⁺), che è tipicamente presente in concentrazioni extracellulari più elevate rispetto al citosol. Tale differenza di concentrazione è dovuta, in parte, all'azione di una "pompa" enzimatica incorporata nella membrana cellulare che espelle attivamente il Na⁺ da una cellula. È importante sottolineare che, poiché questa pompa contribuisce all'alta concentrazione di Na⁺ caricato positivamente all'esterno di una cellula, aiuta anche a rendere questo ambiente "più positivo" rispetto alla regione intracellulare. Di conseguenza, sia il gradiente chimico che quello elettrico di Na⁺ puntano verso l'interno di una cella e il gradiente elettrochimico è diretto in modo simile verso l'interno.

Trasportatori legati sodio-glucosio

I trasportatori legati sodio-glucosio (SGLT) sfruttano l'energia immagazzinata in questo gradiente elettrochimico. Queste proteine, situate principalmente nelle membrane delle cellule intestinali o renali, aiutano nell'assorbimento del glucosio dal lume di questi organi nel flusso sanguigno. Per funzionare, sia una molecola di glucosio extracellulare che due Na⁺ devono legarsi all'SGLT. Quando il Na⁺ migra in una cellula attraverso il trasportatore, viaggia con il suo gradiente elettrochimico, espellendo l'energia che la proteina utilizza per spostare il glucosio all'interno di una cellula, contro il suo gradiente chimico, poiché questo zucchero tende ad essere a una concentrazione più elevata all'interno di una cellula. Di conseguenza, il glucosio viaggia in salita contro il suo gradiente di concentrazione contemporaneamente al Na⁺ che viaggia lungo il suo gradiente elettrochimico. Questo è un esempio di trasporto attivo secondario, così chiamato perché la fonte di energia utilizzata è di natura elettrochimica, piuttosto che la forma primaria di ATP.

Terapie mirate agli SGLT

Dato il ruolo del glucosio in alcune malattie, gli scienziati hanno iniziato a esaminare i modi per interferire con il trasporto del glucosio nelle cellule. Ad esempio, il diabete è caratterizzato da un eccesso di glucosio nel sangue, che può portare a danni ai nervi e altre complicazioni. Di conseguenza, alcuni ricercatori stanno valutando in che modo l'espressione di SGLT differisce tra diabetici e non diabetici e se l'inibizione di diversi SGLT può aiutare a trattare la malattia. In alternativa, poiché è stato dimostrato che le cellule tumorali richiedono più glucosio rispetto alle loro controparti normali, altri ricercatori stanno esaminando se i trasportatori di glucosio possono essere un nuovo bersaglio delle terapie antitumorali.