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La hiperglucemia describe la condición fisiológica de niveles elevados de glucosa en sangre.
Si quieres saber más sobre cómo esta afección y otras son reguladas por las hormonas, consulta nuestro artículo ¡Sistema endocrino!
La definición de insulina en biología
La insulina es una de las principales hormonas utilizadas para regular las concentraciones de glucosa en sangre dentro del cuerpo humano. Actúa en concierto con la hormona glucagón para mantener la Homeostasis de la glucosa en sangre. Las dos hormonas forman un bucle de retroalimentación negativa, en el que la insulina reduce los niveles de azúcar en sangre y el glucagón los eleva. La producción alterna de ambas hormonas hace que las concentraciones de glucosa en sangre suban y bajen dentro de un intervalo relativamente estrecho a cada lado del nivel homeostático ideal, normalmente entre 72-99 mg/dL en individuos sanos y en ayunas. El papel de la insulina en este ciclo se muestra en la figura 1.
La insulina es una hormona producida por el páncreas en respuesta a los niveles elevados de azúcar en sangre, que hace que los niveles de azúcar en sangre disminuyan al aumentar la captación de glucosa por el músculo esquelético, el hígado y los adipocitos.
Lahomeostasis es el mantenimiento de las condiciones estables en un sistema biológico.
LaRetroalimentación Negativa es un proceso de autorregulación homeostática por el que los cambios en un sistema biológico se invierten y vuelven al nivel óptimo anterior.
Lee nuestro artículo Retroalimentación Negativa para saber más sobre cómo contribuyen estos procesos a la ¡Homeostasis!
Se cree que la insulina ya existía en los primeros organismos eucariotas y, en la actualidad, la producen prácticamente todos los organismos vertebrados y muchos invertebrados. La estructura de esta proteína está tan conservada que la insulina de muchas especies es eficaz para regular los niveles de azúcar en la sangre humana, aunque con grados de eficacia ligeramente variables.
Función de la insulina
La insulina tiene una amplia gama de funciones en el organismo, centradas principalmente en la disminución de la glucosa en sangre. Cuando el páncreas detecta un aumento de la concentración de glucosa en sangre, empieza a segregar insulina en el torrente sanguíneo. Una vez que entra en la sangre, la insulina se une a los Receptores de la superficie de varios tipos de Células, principalmente las Células grasas, musculares y hepáticas. Estos Receptores desencadenan entonces una cascada de reacciones químicas que hacen que la glucosa se elimine de la sangre y se almacene de varias formas. Para el almacenamiento de glucosa a corto plazo, ésta se almacena en forma de glucógeno en el hígado y en las células musculares.
El glucógeno es un polímero ramificado de glucosa que forma gránulos densos dentro de la célula. Las ramificaciones envuelven una proteína glucogenina que proporciona el punto de partida para la formación del gránulo.
La insulina provoca inicialmente la formación de glucógeno al provocar la unión de la glucogenina a las moléculas de glucosa mediante residuos de tirosina. A continuación, estas cadenas son alargadas por la glucógeno sintasa, que forma otros 1-4 enlaces glucosídicos entre las moléculas de glucosa. La ramificación se produce cuando la enzima ramificadora del glucógeno transfiere una pequeña cadena desde el extremo del polímero de glucosa a un punto intermedio de otra rama de glucosa.
El glucógeno formado se utiliza entonces localmente, como en el caso de las células musculares, o se convierte de nuevo en glucosa y se libera de nuevo a la sangre cuando baja la glucemia, como en el caso del hígado. Para el almacenamiento a largo plazo, la insulina actúa sobre las células grasas. Aquí desencadena la captación de glucosa, seguida de su conversión en Ácidos Grasos. También aumenta el ritmo al que los ácidos grasos se convierten en Triglicéridos, la molécula de almacenamiento a largo plazo utilizada en las células grasas. La acción combinada de la síntesis de glucógeno y de ácidos grasos hace que el nivel de glucosa en sangre vuelva al nivel óptimo ideal de 72-99 mg/dL en individuos en ayunas.
La insulina también aumenta la tasa de Respiración celular, de modo que se acelera el consumo de glucosa, reduciendo así su nivel en sangre. ¡Consulta nuestro artículo Control de la concentración de glucosa en sangre para saber más!
Producción de insulina
La insulina se produce en las células beta que se encuentran en el islote de Langerhans, la región del páncreas que contiene las células productoras de hormonas. La insulina se forma en varias etapas dentro de estas células.
Los islotesde Langerhans son grupos de células del páncreas. Están compuestos aproximadamente por un 30% de células α (células alfa) y un 60% de células β (células beta), y el resto por células δ, γ y ε. Las dos primeras son responsables de la regulación del azúcar en sangre, produciendo glucagón einsulina respectivamente. Las tres últimas producen somatostatina, polipéptidos pancreáticos y grelina.
La insulina también puede producirse artificialmente gracias a la Ingeniería Genética. Esto permite una producción de insulina más eficaz para el tratamiento de la Diabetes que la producción a partir de órganos animales. Extrayendo el gen de la insulina del ADN humano e insertándolo en levaduras o bacterias, los científicos pueden cultivar grandes cantidades de estos organismos y extraer y purificar la insulina.
¡Lee nuestro artículo Ingeniería genética para comprender cómo se puede producir insulina artificialmente utilizando células bacterianas!
El gen de la insulina, como todas las proteínas, se transcribe inicialmente en ARNm. A continuación, este ARNm se traduce en una proteína denominada preproinsulina, que sufre varias etapas de modificaciones postraduccionales. Primero se lleva al retículo endoplásmico rugoso, donde se elimina una secuencia señal formando la proinsulina. Una nueva escisión da lugar a tres péptidos más pequeños unidos mediante enlaces disulfuro, junto con una pequeña estructura de conexión conocida como péptido c. A continuación, el aparato de Golgi empaqueta esta proinsulina en vesículas de insulina que cortan el péptido c, ¡formando el producto final secretado, la insulina!
Secreción de insulina
Las vesículas de insulina se almacenan en el interior de las células beta hasta que se necesitan. Estas vesículas liberan insulina a la sangre por exocitosis. La glucosa entra en la célula y se convierte en ATP, que cierra los canales de K+(potasio ) normalmente abiertos en la membrana. Esto provoca un cambio en la carga de la membrana celular, abriendo los canales de Ca+. La afluencia de calcio resultante provoca la fusión de las vesículas de insulina con la membrana celular. Esta reacción se detiene una vez que los niveles de glucosa descienden hasta el punto de que no se produce suficiente ATP para mantener cerrados los canales de K+.
Estructura de la insulina
La insulina, antes de sufrir sus modificaciones postraduccionales, es una proteína de 110 residuos de amina. Sin embargo, tras la eliminación de varias secciones, su forma secretada tiene 51 residuos de longitud. Antes de ser secretada, la insulina se almacena en haces de seis dentro del gránulo, sin embargo, éste se divide en la forma activa de unidades individuales al ser liberada de las células beta.
Enfermedades de la insulina
La insulina está implicada en muchas enfermedades que afectan a los seres humanos, derivadas bien de cambios en la respuesta del organismo a la insulina, bien de cambios en la producción de insulina. Estas enfermedades incluyen:
Síndrome de Resistencia a la Insulina
Diabetes
Insulinoma
SOP
Síndrome de resistencia a la insulina y síntomas
El síndrome de resistencia a la insulina, también conocido como síndrome metabólico, suele considerarse precursor de ciertas formas de diabetes, principalmente de tipo 2. Aunque antes se pensaba que éste era el alcance de sus efectos, desde entonces se ha relacionado con muchas otras enfermedades, entre ellas
Hipertensión
Hiperlipidemia
Enfermedad del hígado graso
Aterosclerosis
Los mecanismos que subyacen a este síndrome y su relación con la diabetes no se conocen bien, pero se cree que unos niveles de azúcar en sangre constantemente elevados provocan una sobreproducción de insulina. Con el tiempo, las células del organismo, sobre todo las hepáticas, las adiposas y las musculares, empiezan a resistirse o a ignorar las señales de la insulina, necesitando que se liberen cantidades cada vez mayores para que se produzca el mismo descenso de los niveles de glucosa en sangre.
Muchos factores del estilo de vida moderno aumentan el riesgo de que se produzca este síndrome, como el estrés, la obesidad, el sedentarismo y el envejecimiento. Esto significa que los cambios en la dieta y el ejercicio pueden ser una prevención eficaz, reduciendo significativamente las probabilidades de desarrollar este síndrome. En la actualidad, el tratamiento del síndrome de resistencia a la insulina se centra principalmente en los cambios de estilo de vida antes mencionados, junto con el tratamiento de los trastornos resultantes, más que en curar la resistencia a la insulina.
Diabetes
La diabetes es un nombre genérico que engloba diversas afecciones, todas ellas centradas en unos niveles de glucosa en sangre constantemente elevados; sin embargo, las dos principales son la diabetes de tipo 1 y la de tipo 2.
En la diabetes de tipo 1, el Sistema Inmunitario del organismo ataca a las células beta del páncreas, destruyéndolas, con lo que disminuye o se detiene la producción de insulina.
La diabetes de tipo2 es una continuación de la resistencia a la insulina, en la que las células se vuelven tan resistentes a la insulina que la glucosa en sangre permanece constantemente elevada. Los niveles de insulina pueden aumentar, disminuir o ser normales, al contrario que en el tipo 1.
El tratamiento varía entre los dos tipos, siendo la insulina siempre necesaria para el tipo-1, pero sólo a veces necesaria para el tipo-2, ya que también puede controlarse mediante los cambios en el estilo de vida antes mencionados, combinados con otros antidiabéticos orales.
Ambos tipos de diabetes pueden dar lugar a numerosas complicaciones, derivadas sobre todo del daño de los vasos sanguíneos causado por unos niveles de glucosa en sangre constantemente elevados. Aumenta la probabilidad de muchas afecciones cardiovasculares, como el ictus, la arteriopatía coronaria y la arteriopatía periférica. Todas ellas se producen debido al daño de los vasos sanguíneos principales del organismo; sin embargo, el daño de los vasos sanguíneos más pequeños, como los capilares, causa muchas otras enfermedades, como la retinopatía, la nefropatía y la neuropatía diabéticas.
En el Reino Unido, la diabetes causa 530 infartos de miocardio y 680 accidentes cerebrovasculares a la semana. Estas complicaciones son la principal causa de muerte en las personas con diabetes. ¡Consulta nuestro artículo Diabetes para saber más!
Insulinoma
Un insulinoma es un tumor en el páncreas formado por células beta, que segregan insulina al torrente sanguíneo, como ocurre con las células beta normales. Los síntomas que provoca se deben a que la secreción de insulina del insulinoma está desregulada, no respondiendo adecuadamente a los cambios en los niveles de insulina. Esto da lugar a niveles excesivamente bajos de glucosa en sangre (hipoglucemia ), que acaban provocando pérdida de conciencia, convulsiones y, potencialmente, la muerte. La regulación adecuada de la glucemia suele restablecerse tras la intervención quirúrgica para extirpar el Tumor.
SOP
El SOP o síndrome de ovario poliquístico es un síndrome en el que los niveles hormonales de la mujer están desordenados, lo que da lugar a la producción de niveles excesivos de hormonas masculinas. Se caracteriza por dificultad para quedarse embarazada, ausencia de menstruación, crecimiento excesivo de vello, calambres y muchas otras afecciones. El SOP puede tener su origen en la resistencia a la insulina, ya que los niveles elevados de insulina provocan un aumento de la producción ovárica de testosterona.
Insulina - Puntos clave
- La insulina es una hormona proteica producida por las células beta del páncreas.
- Reduce los niveles de azúcar en sangre aumentando la captación de glucosa por los músculos, el hígado y las células adiposas.
- La producción y secreción de insulina son una parte clave de la homeostasis de la glucosa en sangre.
- Está implicada en una serie de enfermedades, como la diabetes, el SOP y el insulinoma.
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Preguntas frecuentes sobre Insulina
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