Regulación Hormonal del Metabolismo

La regulación hormonal del metabolismo es la forma en que las hormonas circulantes coordinan el almacenamiento y la movilización de combustible en todo el cuerpo. Al indicar si el cuerpo acaba de comer o está en ayunas, hormonas como la insulina, el glucagón, las catecolaminas y el cortisol indican a cada tejido si debe almacenar combustible o liberarlo, manteniendo la glucosa en sangre y el suministro de energía dentro de límites funcionales.

Definition

La regulación hormonal del metabolismo es el control del almacenamiento, la movilización y la oxidación de combustible mediante señales endocrinas —principalmente insulina, glucagón, catecolaminas y glucocorticoides— que ajustan la actividad y la cantidad de enzimas metabólicas en el hígado, el músculo y el tejido adiposo según el estado nutricional.

Scope

Este tema abarca las principales hormonas que rigen el metabolismo del combustible, la señalización celular a través de la cual actúan y la lógica recíproca por la cual cambian los tejidos entre el almacenamiento y la movilización. Es una descripción de referencia del control endocrino del metabolismo dentro de la bioquímica y la fisiología, no una guía clínica o prescriptiva.

Core questions

• ¿Qué hormonas señalan el estado de alimentación y cuáles el estado de ayuno?
• ¿Cómo una hormona en la superficie celular cambia la velocidad de una vía metabólica dentro de la célula?
• ¿Cómo ejercen la insulina y el glucagón un control opuesto y recíproco?
• ¿Qué sucede con el manejo del combustible cuando falla la señalización hormonal, como en la resistencia a la insulina?

Key concepts

• La insulina como hormona anabólica del estado de alimentación
• El glucagón como hormona del ayuno y movilizadora de glucosa
• Catecolaminas y la respuesta al estrés
• Cortisol y adaptación gluconeogénica a largo plazo
• Señalización del receptor y segundos mensajeros
• Fosforilación enzimática reversible
• Resistencia a la insulina

Key theories

Control recíproco insulina-glucagón

La insulina y el glucagón actúan en oposición: la insulina, dominante después de una comida, impulsa el almacenamiento y suprime la producción de glucosa, mientras que el glucagón, dominante en ayunas, impulsa la producción hepática de glucosa; la relación insulina-glucagón establece la dirección neta del metabolismo hepático.

Control del metabolismo por transducción de señales

Las hormonas se unen a los receptores de la superficie celular y desencadenan cascadas intracelulares (para la insulina, señalización del receptor tirosina quinasa; para el glucagón y las catecolaminas, AMP cíclico y proteína quinasa A) que cambian la fosforilación enzimática y, por lo tanto, el flujo de la vía.

Mechanisms

Después de una comida, el aumento de glucosa estimula la secreción de insulina. La insulina se une a su receptor tirosina quinasa, activando la señalización posterior que desfosforila y activa las enzimas de almacenamiento, promueve la captación de glucosa en el músculo y la grasa, y suprime la producción hepática de glucosa. En ayunas, el glucagón y las catecolaminas elevan el AMP cíclico y activan la proteína quinasa A, fosforilando las enzimas para que se favorezcan la degradación del glucógeno, la gluconeogénesis y la lipólisis. El cortisol apoya un estado gluconeogénico sostenido durante horas o días. Debido a que estas señales actúan a través de la modificación enzimática reversible y cambios en la expresión génica, el mismo conjunto de vías puede redirigirse hacia el almacenamiento o la movilización dependiendo de qué hormonas dominen. Cuando la señalización de la insulina se ve afectada, esta coordinación se interrumpe, un estado denominado resistencia a la insulina.

Clinical relevance

El control hormonal desordenado del metabolismo subyace a condiciones comunes, especialmente la diabetes mellitus, en la que la señalización de la insulina es deficiente o ineficaz. Esta entrada explica la fisiología y bioquímica subyacentes; es material de referencia educativo y no una base para el diagnóstico, la dosificación o el tratamiento individual.

History

La visión endocrina del metabolismo comenzó con el aislamiento de la insulina en la década de 1920 y el reconocimiento de que las hormonas controlan la glucosa en sangre. Durante las décadas siguientes, el glucagón, las catecolaminas y el cortisol se ubicaron dentro de un esquema coherente de control en estado de alimentación versus ayuno, y el sistema de segundo mensajero AMP cíclico aclaró cómo las hormonas de superficie alcanzan las enzimas intracelulares. Trabajos posteriores sobre la señalización del receptor de insulina y la resistencia a la insulina conectaron esta regulación con la enfermedad metabólica.

Key figures

• Frederick Banting
• Charles Best
• Alan Saltiel
• C. Ronald Kahn
• Gerald Shulman

Seminal works

• saltiel-2001
• samuel-2012
• cahill-2006

Frequently asked questions

¿Por qué se describe a la insulina y al glucagón como hormonas opuestas?

La insulina promueve el almacenamiento de combustible y disminuye la glucosa en sangre después de una comida, mientras que el glucagón promueve la liberación de glucosa del hígado durante el ayuno; debido a que impulsan el metabolismo hepático en direcciones opuestas, su equilibrio determina si el cuerpo está almacenando o movilizando combustible.

¿Cómo una hormona fuera de la célula cambia el metabolismo dentro de ella?

Las hormonas se unen a los receptores en la superficie celular y desencadenan cascadas de señalización intracelular que alteran el estado de fosforilación de las enzimas metabólicas, activando o desactivando vías, y, durante períodos más largos, cambian la cantidad de cada enzima que se produce.