Producción de insulina endógena
Las células Beta fabrican insulina en etapas. La primera etapa es la
producción de la proinsulina. La proinsulina es una molécula formada
por una cadena proteínica de 81 aminoácidos, que es precursora
de la insulina. Las células Beta del páncreas procesan la proinsulina
convirtiéndola en insulina por la sustracción enzimática
del péptido C, que es una estructura de 30 aminoácidos que conecta
las cadenas A y B (de 21 y 30 aminoácidos, respectivamente).
Molécula de insulina, compuesta de cadenas tipo A y B
El péptido C no tiene ninguna función conocida. Sin embargo, se
segrega en las mismas cantidades que la insulina y, de hecho, circula en la
sangre más tiempo que la insulina, por lo que es un preciso marcador
cuantitativo del funcionamiento de las células Beta. Así, unos
niveles normales de péptidos C indican una secreción relativamente
normal del páncreas.
Molécula de insulina, compuesta de cadenas tipo A y B
La insulina se almacena en las células Beta en gránulos secretorios,
que se preparan para liberarla en la circulación sanguínea, en
respuesta al estímulo de una concentración creciente de glucosa
en sangre. Un páncreas funcionando normalmente puede fabricar y liberar
diariamente de 40 a 50 unidades de insulina. Además, tiene varios cientos
unidades almacenadas y disponibles para ser segregadas cuando se necesitan.
La función de la insulina sobre con la glucosa
La glucosa es el combustible primario para todos los tejidos de cuerpo.
El cerebro usa en torno al 25% de la glucosa total de cuerpo. Sin embargo, debido
a que el cerebro almacena muy poca glucosa, siempre tiene que haber un abastecimiento
constante y controlado de glucosa disponible en la corriente sanguínea.
El objetivo es mantener al cerebro funcionando adecuadamente. En este sentido,
es de vital importancia que el nivel de glucosa en sangre se mantenga en un
rango de 60 a 120 mg/dl, con el fin de prevenir una falta de sumistro al sistema
nervioso.
La insulina es la principal hormona que regula los niveles de glucosa en sangre.
Su función es controlar la velocidad a la que la glucosa se consume en
las células del músculo, tejido graso e hígado.
Cada uno de estos tipos de células del cuerpo usan la glucosa de una
manera diferente. Este uso está determinado por el sistema enzimático
específico de cada una. El tratamiento de la diabetes se basa en la interacción
de la insulina y otras hormonas con los procesos celulares de estos tres tipos
de células del cuerpo.
La glucosa es el estímulo más importante para la secreción
de insulina.
• La grasa
La función primaria de la célula del tejido adiposo es almacenar
energía en forma de grasa. Estas células contienen enzimas únicos
que convierten la glucosa en triglicéridos y posteriormente los triglicéridos
en ácidos grasos, que son liberados y convertidos en cuerpos cetónicos
según el hígado los va necesitando. Tanto la conversión
de glucosa a triglicéridos como la ruptura de los triglicéridos
a ácidos grasos son regulados por la insulina. La insulina también
inhibe la lipasa, un enzima que descompone la grasa almacenada en glicerol y
ácido grasos. Por lo tanto, regulando la captación de glucosa
en las células grasas, la insulina influye en el metabolismo de las grasas.
En ausencia de insulina, las células grasas segregan de forma pasiva
la grasa almacenada en grandes cantidades, por lo que no se metabolizan completamente
y conducen al diabético a la cetoacidosis.
• Músculo
Con respecto al metabolismo de la insulina, las células del músculo
tienen dos funciones primarias:
- Convertir la glucosa en la energía que necesita el músculo para
funcionar.
- Servir como un depósito de proteína y glucógeno.
Como el tejido graso, el músculo necesita que la insulina facilite el
transporte de la glucosa a través de la membrana de la célula.
La célula del músculo tiene sus enzimas propias para controlar
los dos caminos metabólicos hasta la glucosa: su conversión en
energía contractil y su conversión en glucógeno. Cuando
el nivel de glucosa en sangre es normal, la insulina también influye
sobre las enzimas de las células del músculo al favorecer la captación
de aminoácidos e impedir la utilización de la proteína
propia.
• El hígado
El glucógeno del hígado es otra forma de almacenamiento de glucosa.
Es mucho más fácil disponer del glucógeno para obtener
energía que de los triglicéridos, que primero tienen que ser convertidos
en ácidos grasos y, posteriormente, en cuerpos cetónicos. El hígado
controla estas conversiones y también convierte los aminoácidos
en glucosa si es necesario. Este último proceso se llama la gluconeogénesis
(formación de nueva glucosa).
Aunque la insulina no sea necessaría para el transporte de la glucosa
al hígado, afecta directamente la capacidad del hígado para aumentar
la captación de la glucosa al reducir el valor de glucogenólisis
(la conversión de glucógeno en glucosa), aumentando la síntesis
de glucógeno, y disminuyendo el valor de gluconeogénesis.
Las células Beta del páncreas controlan el nivel de glucosa. En
primer lugar, sirven como un sensor de los cambios del nivel de glucosa en sangre
y, después, segregan la insulina necesaria para regular la captación
de carbohidratos y mantener los niveles de glucosa dentro de un margen muy estrecho.
Existe un sistema de retroalimentación por medio del cual una pequeña
cantidad de carbohidratos estimula las células Beta para liberar una
cantidad también pequeña de insulina. El hígado responde
al aumento de la secreción de insulina suprimiendo la conversión
de glucógeno (glucogenólisis). Asimismo, la formación de
glucosa se paraliza.
Aunque el proceso de estimulación de las células Beta y la secreción
de insulina no se comprenda completamente, se sabe que el metabolismo provoca
la síntesis de glucosa mediante un precursor de la insulina llamado proinsulina.
La proinsulina se transforma en la insulina dentro de las célula Beta
y esta insulina se almacena entonces en gránulos y se libera en respuesta
a ciertos estímulos. La glucosa es el estímulo más importante
para la secreción de insulina.
• Otros estímulos pueden ser:
- Aminoácidos
- Hormonas tales como Adrenocorticoides, Glucocorticoides, Tiroxina, Estrógeno,
ACTH o Hormona del crecimiento.
- Estimulación vagal
- Sulfonilurea (droga)
- Cuerpos cetónicos
Cuando las Células Beta están afectadas y sólo permanecen
en buen estado entre un 10% y un 20%, los síntomas de diabetes aparecen.
Alteraciones provocadas por la falta de insulina
La diabetes mellitus es la carencia absoluta o relativa de insulina que da como
resultado acumulaciones anormales de grasa, y deficiencias en el metabolismo
de las proteínas y los carbohidratos.
Inicialmente, la ausencia en la producción de insulina afecta a la captación
y entrada de glucosa en el músculo y células grasas. Cuando la
ingesta de glucosa disminuye, el cuerpo demanda combustible, y el glucógeno
se libera desde el hígado. El nivel de glucosa en sangre se eleva aún
más. Cuando los niveles de glucosa en sangre se acercan a los 180 mg/dl,
la capacidad de los conductos renales para reabsorber la glucosa (el umbral
renal) se excede, y la glucosa es excretada por la orina (glucosuria). Puesto
que la glucosa es un diurético osmótico, se excreta agua y sales
en grandes cantidades y se produce la deshidratación celular. Cuando
la situación se prolonga, la excesiva diuresis (poliuria) combinada con
la pérdida de calorías ocasiona polidipsia (sed aumentada), polifagia
(hambre aumentada) y fatiga: los síntomas clásicos de la diabetes
mellitus.
El primer intento de las células del cuerpo de contrarrestar la falta
de glucosa es metabolizar proteínas, cuyo resultado es la liberación
de grandes cantidades de aminoácidos. Algunos de los aminoácidos
se convierten en urea en el hígado y se excretan, dando como resultado
un balance negativo de nitrógeno.
En ausencia de insulina, las células del tejido adiposo intentan proveer
combustible movilizando las reservas grasas. Los ácidos grasos libres
se utilizan inicialmente para la producción de energía, pero la
mayoría alcanzan el hígado donde se forman tres fuertes ácidos:
ácido acetoacético, ácido betahidroxibutírico y
acetona. Estos cetoácidos (o cuerpos cetónicos) son excretados
finalmente por el riñón junto con bicarbonato de sodio. La combinación
de la acumulación de cetoácidos y la excreción de bicarbonato
ocasiona una caída en el PH del plasma, cuyo resultado es una acidosis.
El cuerpo intenta corregir la acidosis mediante la llamada respiración
Kussmaul's, que es una respiración trabajosa y profunda provocada por
el esfuerzo del cuerpo para convertir el ácido carbónico en dióxido
de carbono. Si no se diagnostica la acidosis, la deshidratación y el
desequilibrio de electrólitos afectará al cerebro y, finalmente,
causará coma. Si no se trata la deficiencia de insulina. se puede llegar
a la muerte.
El tratamiento con insulina pretende revertir el estado catabólico creado
por la deficiencia de insulina. Cuando el cuerpo recibe insulina, los niveles
de glucosa en sangre comienzan a caer, de forma que las grasas dejan de proveer
combustible, con lo que cesa la producción de cuerpos cetónicos,
los niveles de bicarbonato sódico en sangre y el PH suben, y el potasio
se desplaza intracelularmente a medida que el anabolismo (reconstrucción
de tejidos) comienza.
La insulina pancreática se segrega directamente en la circulación
portal y es transportada al hígado, que es el órgano central de
homeostasis de la glucosa, donde se degrada el 50% de la insulina. La circulación
periférica transporta entonces la insulina hasta las células del
cuerpo y finalmente al riñón, donde se degrada otro 25% y se produce
la excreción.
•La diabetes mellitus es un estado catabólico ocasionado por una
deficiencia de insulina
- Es una degradación metabólica importante que afecta prácticamente
a cada órgano del cuerpo y a su funcionamiento.
- En ausencia de insulina, las funciones normales del cuerpo se inhiben, y los
tejidos se degradan provocando acidosis.
- Si no se trata la cetoacidosis (acidosis acompañada de hiperglucemia),
puede conducir al coma y a la muerte.
- La enfermedad debe detectarse lo antes posible, y corregirse con la adecuada
administración de líquidos, electrolitos e insulina si es necesario.