Homeostasis de la Glucosa y Fisiología de la Insulina
La homeostasis de la glucosa es el conjunto de procesos reguladores que mantienen la glucosa en sangre dentro de un rango fisiológico estrecho a pesar de las grandes fluctuaciones en la ingesta y el gasto. Las hormonas de los islotes pancreáticos, insulina y glucagón, son los controladores centrales: la insulina reduce la glucosa al promover su captación y almacenamiento después de una comida, mientras que el glucagón y otras hormonas contrarreguladoras aumentan la glucosa durante el ayuno. Esta área orienta al lector sobre cómo se producen estas señales, cómo actúan sobre el hígado, el músculo y el tejido adiposo, y cómo se integran en los estados de alimentación y ayuno.
Definition
La homeostasis de la glucosa es el control hormonal y metabólico coordinado de la concentración de glucosa en sangre, logrado principalmente a través de las acciones opuestas de la insulina (anabólica, hipoglucemiante) y el glucagón junto con otras hormonas contrarreguladoras (catabólicas, hiperglucemiantes), que actúan sobre el hígado, el músculo esquelético y el tejido adiposo.
Scope
Esta área abarca la fisiología de la regulación de la glucosa en la salud: la estructura del páncreas endocrino, la síntesis y secreción de insulina, el receptor de insulina y su señalización posterior, el papel del glucagón y las hormonas contrarreguladoras, y la integración del metabolismo entre la alimentación y el ayuno. Se trata de una visión general de referencia educativa sobre la fisiología reguladora normal y los conceptos fundamentales que subyacen a las enfermedades metabólicas; no proporciona orientación diagnóstica ni de tratamiento.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo detectan los islotes de Langerhans la glucosa y la traducen en secreción de insulina y glucagón?
- ¿Mediante qué mecanismos de receptor y señalización la insulina reduce la glucosa en sangre en sus tejidos diana?
- ¿Cómo defienden el glucagón y otras hormonas contrarreguladoras contra la hipoglucemia durante el ayuno?
- ¿Cómo se conmuta el metabolismo de todo el cuerpo entre los estados de alimentación (almacenamiento) y ayuno (movilización)?
- ¿Cómo la desregulación de estos sistemas da lugar a la resistencia a la insulina y la hiperglucemia?
Key concepts
- Islotes de Langerhans (células alfa y beta)
- Secreción de insulina estimulada por glucosa
- Señalización del receptor de insulina
- Hormonas contrarreguladoras
- Producción hepática de glucosa
- Resistencia a la insulina
- Conmutación metabólica entre alimentación y ayuno
Key theories
- Control bihormonal de la glucemia por insulina-glucagón
- La glucosa en sangre se rige por el equilibrio recíproco de insulina y glucagón: la insulina domina en el estado de alimentación para promover el almacenamiento, mientras que el glucagón domina en el ayuno para movilizar la glucosa hepática, y la relación insulina-glucagón establece la dirección metabólica neta.
Mechanisms
Después de una comida, el aumento de la glucosa desencadena la secreción de insulina por las células beta; la insulina actúa a través de su receptor tirosina quinasa para estimular la captación de glucosa en el músculo y el tejido adiposo (a través de GLUT4), promover la síntesis de glucógeno y lípidos, y suprimir la producción hepática de glucosa. Durante el ayuno, la disminución de la glucosa y la insulina y el aumento del glucagón invierten este equilibrio, impulsando la glucogenólisis y la gluconeogénesis hepáticas para mantener el suministro de glucosa al cerebro. Las hormonas contrarreguladoras (glucagón, epinefrina, cortisol, hormona del crecimiento) defienden contra la hipoglucemia. En un área, estos mecanismos se superponen: la detección de glucosa por los islotes, la transducción de la señal de insulina, el flujo de glucosa hepático y la selección de combustible específica del tejido mantienen conjuntamente la euglucemia (Saltiel & Kahn, 2001; Henquin, 2009).
Clinical relevance
La comprensión de la homeostasis normal de la glucosa es la base para entender las enfermedades metabólicas. La resistencia a la insulina y la disfunción de las células beta subyacen a la diabetes tipo 2, y la contrarregulación alterada subyace a la hipoglucemia; estos conceptos enmarcan cómo los médicos e investigadores interpretan la fisiología glucémica. Esta área describe la regulación normal y la base de la desregulación como referencia educativa; no es una base para el diagnóstico o tratamiento individual.
Epidemiology
La importancia clínica de esta fisiología se refleja en la carga global de la diabetes mellitus tipo 2, que ha aumentado sustancialmente en todo el mundo y es una causa importante de complicaciones cardiovasculares, renales y oftálmicas. Los trastornos de la homeostasis de la glucosa se encuentran entre las afecciones metabólicas crónicas más prevalentes a nivel mundial (Zheng, Ley, & Hu, 2018).
History
La comprensión moderna de esta área surgió del aislamiento de la insulina en la década de 1920 y la posterior caracterización del glucagón como su compañero contrarregulador. A lo largo de la segunda mitad del siglo XX, se definieron el receptor de insulina y su cascada de señalización, se dilucidó la detección de glucosa por la célula beta y se desarrolló el concepto de resistencia a la insulina, integrando la fisiología de los islotes con el metabolismo de los combustibles de todo el cuerpo (Saltiel & Kahn, 2001; DeFronzo, 2009).
Debates
- ¿Es la diabetes tipo 2 principalmente una enfermedad de resistencia a la insulina o de fallo de las células beta?
- La desregulación de la glucosa implica tanto una sensibilidad reducida a la insulina en los tejidos como una secreción de insulina alterada; la primacía relativa y la secuencia de estos defectos, y cuántos sistemas orgánicos contribuyen, siguen siendo una cuestión central en la fisiología metabólica.
Key figures
- C. Ronald Kahn
- Alan Saltiel
- Ralph DeFronzo
- Jean-Claude Henquin
- Gerald Shulman
Related topics
Seminal works
- saltiel-kahn-2001
- defronzo-2009
- henquin-2009
Frequently asked questions
- ¿Qué mantiene estable la glucosa en sangre entre comidas?
- Cuando la glucosa y la insulina disminuyen durante el ayuno, el glucagón y otras hormonas contrarreguladoras aumentan y señalan al hígado que libere la glucosa almacenada (glucogenólisis) y produzca nueva glucosa (gluconeogénesis), manteniendo constante el suministro de sangre al cerebro.
- ¿Cuáles son las dos hormonas principales de la homeostasis de la glucosa?
- La insulina, que reduce la glucosa en sangre al promover su captación y almacenamiento, y el glucagón, que la eleva al movilizar la glucosa hepática. Su equilibrio, la relación insulina-glucagón, establece la dirección metabólica general.