HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA Los carbohidratos y en especial la glucosa son una fuente importante de energía para la mayoría mayoría de organismos vivos. vivos. Tejidos como el cerebro necesitan glucosa de manera constante. Bajas concentraciones de ella pueden llevar a convulsiones y aún a coma. De la misma manera concentraciones elevadas y persistentes de glucosa ocasionan ceguera, falla renal y enfermedad vascular periférica crónica Por lo tanto es importante que la glicemia se mantenga dentro de un rango adecuado. Esto se logra logra mediante un un fino ajuste y regulación entre la captación periférica y la producción producción hepática de la glucosa que mantiene niveles en ayuna de 60-110 mg/dl que se consigue por los siguientes mecanismos: 1.-Regulación hormonal 2.- Participación del hígado y tejidos extrahepáticos. 3.- Regulación enzimática por hormonas y dieta. La dinámica interna de un organismo responsable de la homeostasis es un proceso continuo en donde el aporte exógeno de nutrientes se lleva a cabo de manera discontinua dando lugar a los siguientes periodos : 1.-Estado post-prandial: la disponibilidad de nutrientes es superior a la demanda, hay una síntesis neta de la sustancias de reserva. 2.- Estado post-absortivo : (6 a 12 Horas) , se produce una degradación neta de las sustancias de reserva. ESTADO POST-PRANDIAL En el estado post-prandial, la concentración sérica de la glucosa es elevada y la relación insulina/glucagón es alta. La síntesis y secreción secreción de insulina por por parte de las células beta del páncreas involucra varios pasos fundamentales fundamentales que incluyen
la producción de la pro-hormona conocida como pre-
proinsulina, la separación de un péptido señal de de 23 aminoácidos para dar lugar a la proinsulina y el procesamiento de ésta última hasta insulina por acción de proteasas específicas. Esta secuencia de eventos termina con la secreción sec reción (dependiente de estímulos) de cantidades equimoleculares de insulina y peptido C La secreción de la hormona hormona guarda una estrecha relación con la disponibilidad disponibilidad de sustratos sustratos (glucosa) así como con la fosforilación de la misma y la actividad metabólica de las células beta, que aumenta la producción de ATP . Esta molécula a su vez promueve la activación de los canales iónicos de la membrana, hecho que permite la subsecuente liberación de insulina
Un páncreas funcionando normalmente puede fabricar y liberar diariamente de 40 a 50 unidades de insulina. Además tiene varios cientos de unidades almacenadas y disponibles para ser segregadas cuando se necesiten. La secreción de insulina es estimulada por las sulfonilúreas y la repaglinida que actúan como hipoglicemiantes. La acción de la insulina involucra varios pasos secuenciales posteriores a la unión de la hormona con su receptor. Este es un tetrámero formado por 2 subunidades alfa , extracelulares y 2 subunidades beta, transmembrana y citoplasmática. La insulina se une a la subunidad alfa y produce fosforilación de residuos de tirosina en las subunidades beta, lo cual desencadena una cascada
de
fosforilaciones
tanto
del
mismo
receptor
como
de
otras
moléculas
intracitoplasmáticas, de las cuales la más importante es el denominado sustrato del receptor insulínico tipo 1 o IRS 1. Si la fosforilación tiene lugar sobre los residuos de treonina o de serina del receptor insulínico, lo que ocurre es una disminución de la acción insulínica. Los antihiperglicemiantes, como metmorfín y troglitazona , inducen un incremento en la fosforilación de tirosina. Tal cadena de eventos conduce a varios fenómenos que van desde la translocación a la membrana plasmática
de transportadores de glucosa ( GLUT 4), hasta la activación de vías
enzimáticas implicadas en el almacenamiento de las reservas e nergéticas .
La insulina cumple 5 funciones importantes: 1.- Inhibe la liberación de ácidos grasos del t ejido adiposo. 2.- Promueve la síntesis de glucógeno. 3.- Acelera el transporte de glucosa a través del GLUT 4, en músculo y tejido adiposo. 4.- Activa la síntesis de triacilglicerol en te jido adiposo. 5.- Inhibe la síntesis de glucosa en el hígado La sensibilidad de la insulina puede definirse en términos sencillos como la relación entre el grado de utilización de la glucosa plasmática y los cambios en la concentración de la hormona Varios mecanismos pueden afectar la sensibilidad a insulina, tales como defectos pre-receptor ( bien sea por problemas en la unión insulina-receptor o por la presencia de insulinas con estructuras anómalas), defectos de los receptores y alteraciones post-receptor, que involucran defectos en los sustratos del receptor insulínico o en la cascada de señales intracelulares desencadenadas por la unión de la insulina al receptor.
ESTADO POST ABSORTIVO En el estado post-absortivo y en el ayuno los mecanismos que se ponen en marcha son debidos principalmente a la presencia de glucagón. El glucagón es una hormona polipeptídica formada por 29 aminoácidos que se sintetiza en las células alfa del páncreas bajo la forma de una prohormona.Su secreción está estimulada por una dieta rica en proteínas. Cuando la hormona se une al receptor de las células hepáticas promueve una serie de eventos intracelulares en los que participa una proteina G estimuladora, La adenil ciclasa que se activa y el aumento de la concentración intracelular de AMPc. Esto conlleva a una serie de fosforilaciones de proteinas intracelulares entre las que destaca la proteina-quinasa. En el estado post-absortivo y en el ayuno los mecanismos que se ponen en marcha son debidos principalmente a la presencia de glucagón que cumple las siguientes funciones: 1.- Degradación del glucógeno hepático. 2.- Activación de la gluconeogénesis. 3.- Movilización de las reservas lipídicas. Los combustibles metabólicos serán glucosa, lactato, piruvato, glicerol, ácidos grasos, cuerpos cetónicos y triacilgliceroles.
METABOLISMO HEPÁTICO El hígado de una persona bien nutrida se dedica en forma activa a procesos que favorecen la síntesis de glucógeno y de grasa; un hígado de este tipo es glucogénico, glucolítico, lipogénico y colesterogénico. El hígado de un individuo en ayunas es un órgano totalmente diferente, pues es glucogenolítico, gluconeogénico, cetogénico y proteolítico. La estrategia del hígado consiste en almacenar calorías cuando hay alimento, pero al mismo tiempo es capaz de movilizar estos depósitos cuando el resto del cuerpo está necesitado. El hígado commuta estos 2 estados metabólicos mediante los siguientes mec anismos de regulación: 1.- Suministro de sustratos. 2.- Efectores alostéricos. 3.- Modificación covalente. 4.- Inducción -represión de enzimas inducidos por hormonas o dietas.
FASES DE LA HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA
La homeostasis de la glucosa durante el ciclo ayuno-alimentación puede ser dividido en 5 fases: La fase I
es el estado de buena nutrición en el que la glucosa proviene de los glúcidos de la
dieta. La fase II se produce cuando se ha agotado el suministro exógeno y la glucogenólisis hepática mantiene los niveles de glucosa sanguínea. En la fase III , la gluconeogénesis a partir del lactato, glicerol y alanina se hace cada vez más importante porque las reservas de glucógeno se consumen. La fase IV, se produce luego de varios días de ayuno y la glicemia se mantiene por gluconeogénesis hepática y renal, la que experimenta un aumento significativo. Los cuerpos cetónicos incrementan su concentración y pueden ser usados por el cerebro para satisfacer algunas necesidades energéticas de este tejido. La fase V aparece después de inanición muy prolongada y se caracteriza por una dependencia menor
con respecto a la gluconeogénesis. En esta fase, las necesidades energéticas de
prácticamente todos los tejidos son satisfechas en una mayor proporción por la oxidación de
ácidos grasos o cuerpos cetónicos. NECESIDADES ENERGÉTICAS, RESERVAS Y HOMEOSTASIS CALORICA. Una persona media que lleve una vida sedentaria consume diariamente unos 200-300g de glúcidos, 70-100g de proteína y 60-90g de grasa. Estas cantidades corresponderían a un requerimiento de energía diario de 1600 a 2400 Kcal.. Las reservas energéticas de una persona media son considerables y son movilizadas entre las comidas y durante la noche para mantener la glucosa sanguínea. La disponibilidad constante de combustibles en la sangre se denomina homeostasis calórica , la cual implica que el nivel sanguíneo de combustible en equivalentes de ATP no cae por debajo de cierto límite ,independiente de si la persona se encuentre en un estado de buena nutrición o en ayuno. Los niveles de glucosa sanguínea están controlados dentro de límites muy estrechos, mientras que las concentraciones de ácidos grasos o cuerpos cetónicos pueden variar en uno o dos órdenes de magnitud, respectivamente. La proporción insulina/glucagón variará desde 0.5 en una persona bien alimentada a 0.05 después de un ayuno de 3 días
