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Insulina, glucagón y Diabetes

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Adriana Canales

on 3 June 2013

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Transcript of Insulina, glucagón y Diabetes

Efectos sobre los hidratos de carbono Universidad Autónoma de Coahuila
Facultad de Medicina UT
"Fisiología Médica"
Dr. Rogelio Recio Vega Insulina, glucagón y diabetes Luz Adriana Canales Montoya
Demi Scarlet Gallegos Mayer
Alexis Nicanor Sandoval Reyes Anatomía fisiológica del páncreas Banting y Best :) "Azúcar en la sangre" Células PP Polipéptido pancreático Insulina
Amilina
Somatostatina Glucagón
Insulina
Insulina y glucagón *Alteraciones en el metabolismo lipídico
*Menor capacidad de sx de proteínas La insulina es una hormona asociada a la abundancia de energía Activación de los receptores de las células efectoras por la insulina y efectos Química y síntesis de insulina RER traduce ARN de insulina Preproinsulina Acinos, Islotes de Langerhans Insulina y sus efectos metabólicos Exceso Péptido C se une a un receptor asociado a proteína G Sodio-Potasio ATPasa Óxido nítrico sintasa endotelial *Radioinmunoensayo para determinar los niveles de insulina natural

*Diabetes I tienen niveles bajos Mecanismo por el cual la insulina facilita la captación y depósito de glucosa en el hígado comprende: La insulina INACTIVA la fosforilasa hepática La insulina fomenta la actividad de las enzimas FAVORECEDORAS de la síntesis de glucógeno La insulina aumenta la captación de glucosa sanguínea por el hepatocito La insulina facilita la captación, el almacenamiento y la utilización de glucosa por el hígado Uno de los efectos mas importantes de la insulina es el depósito casi inmediato de glucógeno en el hígado GLUCOSA Cuando ya no se dispone de alimento La glucemia comienza a
descender La secreción de insulina disminuye El glucógeno hepático GLUCOSA La glucosa se libera hacia la sangre para evitar un descenso drástico de la glucemia Mas tarde, entre las comidas... La enzima principal encargada de degradar el
GLUCÓGENO GLUCOSA Impide la degradación del glucógeno ya almacenado en hepatocitos Incrementa la acción de la enzima GLUCOCINASA Causa la fosforilación inicial de la glucosa, tras su difusión al hepatocito La glucosa fosforilada queda atrapada de "FORMA TRANSITORIA" dentro del hepatocito
No puede difundir hacia afuera de este GLUCÓGENO SINTETASA Responsable de la polimerización de los monosacáridos para la formación de glucógeno El efecto neto de todas estas acciones es el incremento del glucógeno hepático. 5-6% de la masa hepática o casi 100g de glucógeno Insulina *Circula de forma no ligada
*Semivida -> 6 min
*Desaparece -> 10 a 15 min
*Insulinilasa El hígado libera glucosa entre las comidas Después de una comida los acontecimientos por los que el hígado vuelve a liberar glucosa a la sangre circulante: Liberación hepática de GLUCOSA al torrente sanguíneo El descenso de la glucemia provoca que el páncreas reduzca la secreción de INSULINA La enzima GLUCOSA FOSFATASA se activa por la falta de insulina y provoca la separación de la glucosa fosfato en: glucosa + fosfato La falta de insulina:
Interrumpe la glucogénesis
Evita la captación hepática de glucosa La falta de insulina y el incremento de glucagón:
Activan la enzima FOSFORILASA que produce la degradación de glucógeno glucosa fosfato Receptor unido a enzima Autofosforilan INHIBE la GLUCONEOGENIA Glucosa > Deposito de glucogeno o > Metabolismo hepatico GLUCOSA La insulina favorece la conversión del exceso de glucosa en ácidos grasos e inhibe la gluconeogenia Captación de glucosa por las membranas de casi 80% de las células Fosforilación <- transolcación de vesículas con moleculas proteínas transportadoras de glucosa INSULINA favorece la conversion de todo el exceso de glucosa en ACIDOS GRASOS Cesa la insulina las vesículas desparecen 3 a 5 min Membrana se hace más permeable a aa, potasio y fosfato 10 a 15 min cambia la actividad de enzimas metabolicas intracelulares Horas a días cambios en la velocidad de traducción de ARNm para formar nuevas proteínas y variaciones en las velocidades de transcripción del ADN del núcleo celular Insulina: captación rápida, almacenamiento y aprovechamiento Luego los ACIDOS GRASOS son empaquetados como TRIGLICERIDOS SANGRE TEJIDO ADIPOSO REDUCE la cantidad y la actividad de las enzimas hepaticas necesarias para la gluconeogenia Glucocinasa Glucogeno sintetasa La insulina favorece la captación y metabolismo muscular de la glucosa Membrana muscular en reposo es poco permeable a glucosa Ejercicio moderado a intenso Horas después de comer
"Insulina extra" Depósito de glucógeno... *Periodos cortos de utilización intensa de energía o instante de máxima energía anaerobia...
Escasos min de degradación glucolítica de glucogeno a ácido láctico Mecanismos de secreción de la insulina Hormonas que aumentan concentración celular de Ca+ * Glucagón
*Péptido insulinotrópico dependiente de glucosa
* Acetilcolina Inhibición de exocitosis de insulina * Somatostatina
* Noradrenalina R. alfa- adrenérgicos Falta de efecto de la insulina sobre la captación de y utilización de glucosa por el encéfalo El encéfalo se diferencia MUCHO de casi todos los demás tejidos Estimulan la secreción de insulina mediante unión a canales de K+ Fármacos de clase sulfonilurea Útiles para pacientes con diabetes tipo II Insulina ejerce escaso efecto sobre la captación o utilización de la glucosa Son permeables y pueden aprovecharla sin la intervención de la insulina CÉLULAS ENCEFÁLICAS GLUCOSA GLUCOSA GLUCOSA Es posible la utilización de otros sustratos energéticos como las GRASAS, pero es poco frecuente Es la fuente de energía principal en CONDICIONES NORMALES Resulta esencial mantener la glucemia por encima de determinados valores críticos Esta es una de las funciones principales del SISTEMA REGULADOR DE LA GLUCEMIA Control de la secreción de insulina GLUCEMIA (20-50 mg/100 ml) Síntomas de SHOCK HIPOGLUCÉMICO: Irritabilidad nerviosa c/lipotimia, crisis convulsivas y/o coma Efecto de la insulina sobre el metabolismos de los carbohidratos en otras células La insulina facilita el transporte de glucosa y su utilización por casi todas las células del organismo El transporte de glucosa hacia el tejido adiposo aporta la fracción glicerol de la molécula grasa. Por lo que la insulina fomenta el deposito de grasa en el tejido adiposo Efecto de la insulina sobre el metabolismo de las GRASAS Estos efectos NO SON tan evidentes como los efectos sobre los carbohidratos

Pero las acciones de la insulina sobre el metabolismo lipídico resultan de importancia a LARGO PLAZO Pero sobre todo el efecto que provoca:
la falta de insulina aterosclerosis con IAM, ictus cerebral entre otros... La insulina favorece la síntesis y el depósito de lípidos Efectos que inducen al depósito de lípidos en el tejido adiposo Aumento de la utilización de la glucosa por casi todos los tejidos Reduce la utilización de la grasa, por lo que se ahorran lípidos La insulina también fomenta la síntesis de ácidos grasos cuanto > sea la ingesta de carbohidratos Factores que incrementan la síntesis de ácidos grasos en el hígado La insulina acelera el transporte de la glucosa al hepatocito Con el ciclo del ácido cítrico se forma un exceso de citrato isocitrato, cuando se utilizan cantidades excesivas de glucosa Glucosa en ayunas es de 80 -90 mg/100 ml Secreción de insulina es mín. 25 ng/min/Kg Glucemia aumenta 2-3 veces Insulina aumentará en dos etapas Cuando la [Glucógeno hepático]=5-6% INHIBE la síntesis del glucógeno GLUCOSA adicional Disponible para la síntesis de grasas Se degrada a piruvato por la vía glucolítica El piruvato se convierte en acetil CoA Es el sustrato necesario para la síntesis de los ácidos grasos 1 Estos iones ACTIVAN la acetil CoA carboxilasa CARBOXILA Acetil CoA Malonil CoA Casi todos los ácidos grasos se sintetizan en el hígado y se utilizan para formar triglicéridos HEPATOCITO TRIGLICÉRIDO+LP SANGRE Incremento de la insulina Concentración plasmática se eleva 10 veces, en 3-5 min.
Desciende en 5-10 min 15 min después vuelve la secreción de insulina, y se mantiene en una meseta en las 2-3 hrs. siguientes En el adipocito la insulina activa la LP lipasa que desdobla los triglicéridos a ácidos grasos para > ABSORCIÓN En el interior del adipocito vuelven a transformarse e triglicéridos Efectos de la insulina para el depósito de grasa en los adipocitos Fomenta el transporte de glucosa a los adipocitos a través de la MC INHIBE la acción de la lipasa sensible a al insulina Enzima provoca la hidrólisis de los triglicéridos ya depositado NO permite la liberación de los ácidos grasos del adipocito hacia la sangre Glucosa se utiliza para la síntesis de ácidos grasos y a-glicerol fosfato Proporciona el glicerol que se una a los ácidos grasos para formar trigliceridos CUANDO FALTA LA INSULINA, INCLUSO EL DEPÓSITO DE GRANDES CANTIDADES DE ÁCIDOS GRASOS TRANSPORTADOS DESDE EL HIGADO CON LAS LIPOPROTEÍNAS QUEDA BLOQUEADO La deficiencia de insulina aumenta el uso de la grasa con fines energéticos Cuando FALTA la insulina, los fenómenos relacionados con la degradación de los lípidos y su uso con fines energéticos se INCREMENTAN Esto sucede incluso en :
Condiciones normales
Entre comidas
Puede agravarse con:
Diabetes Mellitus (la secreción de insulina es mínima) El déficit de insulina provoca la LIPÓLISIS de la grasa almacenada, con liberación de ácidos grasos libres ACTIVACIÓN de la enzima lipasa sensible a la insulina del adipocito HIDROLIZAN los triglicéridos almacenados en el adipocito Se LIBERAN grandes cantidades de GLICEROL y ACIDOS GRASOS a la sangre [Ácidos grasos] Comienza a ascender a los pocos minutos Efectos de la falta de insulina sobre la [ácidos grasos, glucosa y ácido acetoacético] CUANDO FALTA LA INSULINA SE INVIERTEN LOS PROCESOS PROMOTORES DEL DEPOSITO DE LA GRASA Secreción de insulina se eleva hasta 10-25 veces los valores basales Para glicemias de hasta 400-600 mg/100 ml * Secreción de insulina se inactiva a los 3-5 del regreso de la glicemia a los valores de ayuno Después estos se convierten en el sustrato energético principal de casi todos los tejidos Otros factores que estimulan la secreción de insulina Aminoácidos:
Arginina y Lisina Otras hormonas y el SNA Hormonas gastrointestinales aa en ausencia de hiperglucemia, casi no eleva secreción de insulina Si se administran al tiempo que se eleva la glucemia, la secreción de insulina se duplicará El déficit de insulina aumenta las [colesterol y fosfolípidos] Los aa potencian mucho el estímulo secretor de insulina Gastrina
Secretina
Colecistocinina
Péptido insulinotrópico dependiente de glucosa* Incremento "anticipatorio" de insulinemia.

Actúan de la misma forma que los aa Exceso de ácidos grasos en el plasma Falta de insulina Ácidos grasos FOSFOLÍPIDOS COLESTEROL Favorece la conversión hepática de: -> Glucagón
-> Hormona del crecimiento
-> Cotisol
En menor medida
* Progesterona
* Estrógenos Secreción prolongada, puede provocar agotamiento de las células beta Ocasionar diabetes mellitus Frecuente en personas tratadas con dosis farmacológicas de cualquiera de estas hormonas COLESTEROL
FOSFOLÍPIDOS
EXCESO DE TRIGLICERIDOS HEPATICOS En ocasiones las LP del plasma se TRIPLICAN cuando falta la insulina [Total de lípidos plasmáticos] AUMENTA de 0.6$% (NORMAL) a varias unidades ATEROSCLEROSIS El consumo exagerado de grasas durante la falta de insulina provoca CETOSIS y ACIDOSIS Pacientes con exceso de hormona del crecimiento o glucocorticoides FALTA DE INSULINA Síntesis exagerada de ácido acetoacético en el hepatocito debido a lo siguiente: En ausencia de insulina pero exceso de ácidos grasos, en el hepatocito se activa el mecanismo de la carnitina En la mitocondrias... La falta de insulina reduce la utilización del ácido acetoacético por los tejidos periféricos Acido acetoacético se convierte en :
acido B-hidrixibutirico y Acetona Nervios parasimpáticos pancreáticos aumenta la secreción de insulina, nervios simpáticos puede reducir esta secreción. Para el transporte de ácidos grasos a las mitocondrias La beta-oxidación de los ácidos grasos ocurre con rapidez Se liberan grandes cantidades de Acetil CoA El exceso de Acetil CoA se CONDENSA formar ácido acetoacético Pasa a la sangre periférica Casi todo este ácido penetra en las células periféricas, convirtiéndose nuevamente a Acetil CoA y utilizándose como fuente de energía El hígado libera tal cantidad de ácido acetoacético, que los tejido NO llegan a metabolizarlo La [Acido acetoacético] aumenta en los dias que siguen al cese de secreción de insulinas y en ocasiones alcanza cifras de 10mEq/L o mas.
Estado de ACIDOSIS ORGÁNICA CUERPOS CETÓNICOS Exceso de cuerpos cetónicos en los líquidos corporales CETOSIS En la diabetes grave el exceso de ácido acetoacético y ácido B-hidroxibutírico pueden causar ACIDOSIS GRAVE y COMA MUERTE Efecto de la insulina sobre el metabolismo de las proteínas La insulina facilita la síntesis y el depósito de proteínas En las horas posteriores a la ingesta de alimento, si la sangre contiene un exceso de nutrientes, estos se depositarán en los tejidos INSULINA El modo en que facilita el depósito de proteínas NO SE CONOCE TAN BIEN Hechos conocidos acerca del depósito de proteínas por medio de la insulina La insulina ESTIMULA el transporte de aminoácidos al interior de la células La insulina AUMENTA la traducción del ARNm, es decir la síntesis de nuevas proteínas La insulina ACELERA la transcripción de determinadas secuencias nucleotídicas del ADN La insulina inhibe el catabolismo de las proteínas En el hígado, la insulina deprime el ritmo de la gluconeogenia “Mecanismo de amplificación”
Infusión de glucagón durante 4 hrs puede causar glucogenólisis intensa, que agote todas las reservas hepáticas. Basta 1 um/Kg para elevar la concentración de glucosa 20mg/100 ml (25%) en 20 min. Efecto contrario al de la insulina
Peso molecular de 3.485
Cadena de 29 aa
Hormona hiperglucemiante Glucagón y sus funciones Adrenalina:
Efecto glucogenolítico potente en el hígado
Efecto lipolítico sobre los adipocitos, activando la lipasa sensible a insulina.* Adrenalina: Necesaria para elevar glucosa en períodos de estrés, cuando se excita el SNS. Al mismo tiempo eleva concentración de ácidos grasos. Hormona del crecimiento (hipoglucemia)
Cortisol (hipoglucemia)
Adrenalina
Glucagón Hormonas que también influyen en este mecanismo de cambio Se desfosdorila para liberar glucosa Glucógeno  glucosa 8 fosfato Transforma fosforilasa b en a Activa la fosforilasa b cinasa Activación de la proteína reguladora de cinasa Síntesis de AMPc Síntesis de monofosfato de adenosina Activación de la adenilato ciclasa Casacada de acontecimientos de la glucogenólisis Glucogenólisis*
Gluconeogenia Efectos sobre el metabolismo de la glucosa “Mecanismo de amplificación”
Infusión de glucagón durante 4 hrs puede causar glucogenólisis intensa, que agote todas las reservas hepáticas. Función de la insulina y otras hormonas en el cambio entre el metabolismo de CH y lípidos Basta 1 um/Kg para elevar la concentración de glucosa 20mg/100 ml (25%) en 20 min. Efecto contrario al de la insulina
Peso molecular de 3.485
Cadena de 29 aa
Hormona hiperglucemiante Glucagón y sus funciones Adrenalina:
Efecto glucogenolítico potente en el hígado
Efecto lipolítico sobre los adipocitos, activando la lipasa sensible a insulina.* Adrenalina: Necesaria para elevar glucosa en períodos de estrés, cuando se excita el SNS. Al mismo tiempo eleva concentración de ácidos grasos. Hormona del crecimiento (hipoglucemia)
Cortisol (hipoglucemia)
Adrenalina
Glucagón Hormonas que también influyen en este mecanismo de cambio Glucógeno muscular Glucógeno hepático Exceso de glucosa se depositará en forma de: Insulina:
Utilización de lo CH

Utilización de los lípidos Grasa hepática Se desfosdorila para liberar glucosa Glucógeno  glucosa 8 fosfato Transforma fosforilasa b en a Activa la fosforilasa b cinasa Activación de la proteína reguladora de cinasa Síntesis de AMPc Síntesis de monofosfato de adenosina Activación de la adenilato ciclasa Casacada de acontecimientos de la glucogenólisis Glucogenólisis*
Gluconeogenia Efectos sobre el metabolismo de la glucosa VALINA, LEUCINA, ISOLEUCINA, TIROSINA Y FENILALANINA (ppalte.) Comparte esta función con la hormona del crecimiento Por mecanismos desconocidos la insulina "activa" la maquinaria ribosómica Cuando FALTA la insulina se apaga esta maquinaria (encendido-apagado) Provoca que se formen mayores cantidades de ARN y prosiga la síntesis de proteínas En especial favorece la formación de enzimas para el almacenamiento de proteínas, lípidos y carbohidratos Por lo que AMORTIGUA la velocidad de liberación de los aa Esto puede deberse a la capacidad de la hormona para reducir la degradación habitual de las proteínas por los lisososmas celulares Reduce la actividad de las enzimas gluconeogenicas Como los sustratos mas utilizados para la síntesis de glucosa son los aa plasmáticos con la supresión de la gluconeogenia estos se conservan para su deposito como proteínas La insulina facilita la síntesis de proteínas y evita su degradación La deficiencia de insulina provoca el descenso de las proteínas y el incremento de los aa plasmáticos FALTA DE INSULINA El depósito de proteínas se interrumpe casi por completo El catabolismo de las proteínas aumenta La síntesis de proteínas cesa Se vierten grandes cantidades de aminoácidos al plasma La [aa] aumenta mucho y el exceso se utiliza como:
Fuente energética
Como sustrato para la gluconeogenia La degradación de los aa provoca una mayor eliminación de urea en la orina La perdida de proteínas es una del as secuelas mas graves de la DM intensa puede ocasionar:
Debilidad extrema
Alteración en múltiples funciones orgánicas La insulina y la hormona del crecimiento actúan de manera SINERGICA para promover el crecimiento La necesidad conjunta de ambas hormonas podría explicarse porque cada una fomenta la entrada de distintos aminoácidos en la célula, todos indispensables para el crecimiento El glucagón fomenta la gluconeogenia Absorción de aa Glocógeno hepático Activación del sistema enzimático que transforma:
piruvato ->fosfoenolpiruvato! Activación de la lipasa de células adiposas! Disponibilidad de ac grasos


Depósito de triglicéridos en hígado Ac. clorhídrico Regulación de la secreción de glucagón Glucemia! Producción hepática de glucosa [aa].. alanina y arginina *Similar a la insulina
*Fomenta la rápida conversión de aa en glucosa Ejercicio agotador... 4,5 secreción de glucagón Más aa circulantes, pero también la estimulación B-adrenérgica de los islotes de Langerhans Somatostatina Resumen de la regulación de glucemia Importancia de la regulación de la glucemia -14 aa
-Semivida 3 min Glucemia
AA
Ácidos grasos
[Hormonas gastrointestinales] Insulina y glucagón
Motilidad
Secreción y absorción intestinal 80-90 mg/100ml de sangre 120-140 mg/100 ml de sangre Sistema amortiguador de glucemia *2/3 de glucosa absorbida se almacenan como glucógeno *Disminuye la glucosa y la insulina, el hígado devuelve glucosa *Reduce las fluctuaciones de la glucemia a 1/3 Insulina y glucagón como sistemas de retroalimentación [glucosa] e insulina = glucemia glucemia y glucagón = glucemia Hipoglucemia grave estimula al hipotálamo -> SNS Adrenalina Más liberación de glucosa por el hígado Hipoglucemia prolongada = GH y Cortisol Velocidad de utilización de la glucosa Consumir lípidos para normalizar la glucemia Gluconeogenia interprandial para el metabolismo encefálico Glucemia no se eleva en exceso por 4 motivos Ejerce una presión osmótica intensa en el líquido extracelular Se pierde glucosa por la orina Diuresis osmótica renal que hace descender líquidos y electrolitos orgánicos Causa daños en algunos tejidos como vasos
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