Homeostase da Glicose e Fisiologia da Insulina
A homeostase da glicose é o conjunto de processos regulatórios que mantêm a glicose sanguínea dentro de uma faixa fisiológica estreita, apesar das grandes variações na ingestão e no gasto. Os hormônios das ilhotas pancreáticas, insulina e glucagon, são os controladores centrais: a insulina diminui a glicose promovendo sua captação e armazenamento após uma refeição, enquanto o glucagon e outros hormônios contrarreguladores aumentam a glicose durante o jejum. Esta área orienta o leitor sobre como esses sinais são produzidos, como atuam no fígado, músculo e gordura, e como são integrados nos estados alimentado e em jejum.
Definition
A homeostase da glicose é o controle hormonal e metabólico coordenado da concentração de glicose no sangue, alcançado principalmente através das ações opostas da insulina (anabólica, redutora de glicose) e do glucagon, juntamente com outros hormônios contrarreguladores (catabólicos, elevadores de glicose), atuando no fígado, músculo esquelético e tecido adiposo.
Scope
A área abrange a fisiologia da regulação da glicose na saúde: a estrutura do pâncreas endócrino, a síntese e secreção de insulina, o receptor de insulina e sua sinalização a jusante, o papel do glucagon e dos hormônios contrarreguladores, e a integração do metabolismo entre a alimentação e o jejum. É uma visão geral de referência-educacional da fisiologia regulatória normal e dos conceitos fundamentais que sustentam as doenças metabólicas; não fornece orientação diagnóstica ou de tratamento.
Sub-topics
Core questions
- Como as ilhotas de Langerhans detectam a glicose e a traduzem em secreção de insulina e glucagon?
- Por quais mecanismos de receptor e sinalização a insulina diminui a glicose no sangue em seus tecidos-alvo?
- Como o glucagon e outros hormônios contrarreguladores defendem contra a hipoglicemia durante o jejum?
- Como o metabolismo de todo o corpo é alternado entre os estados alimentado (armazenamento) e em jejum (mobilização)?
- Como a desregulação desses sistemas dá origem à resistência à insulina e à hiperglicemia?
Key concepts
- Ilhotas de Langerhans (células alfa e beta)
- Secreção de insulina estimulada pela glicose
- Sinalização do receptor de insulina
- Hormônios contrarreguladores
- Produção hepática de glicose
- Resistência à insulina
- Alternância metabólica alimentado-jejum
Key theories
- Controle bi-hormonal insulina-glucagon da glicemia
- A glicose no sangue é governada pelo equilíbrio recíproco de insulina e glucagon: a insulina domina no estado alimentado para promover o armazenamento, enquanto o glucagon domina no jejum para mobilizar a glicose hepática, e a razão insulina-glucagon define a direção metabólica líquida.
Mechanisms
Após uma refeição, o aumento da glicose desencadeia a secreção de insulina pelas células beta; a insulina atua através de seu receptor tirosina quinase para estimular a captação de glicose no músculo e na gordura (via GLUT4), promover a síntese de glicogênio e lipídios, e suprimir a produção hepática de glicose. Durante o jejum, a queda da glicose e da insulina e o aumento do glucagon revertem esse equilíbrio, impulsionando a glicogenólise e a gliconeogênese hepáticas para sustentar o suprimento de glicose ao cérebro. Hormônios contrarreguladores (glucagon, epinefrina, cortisol, hormônio do crescimento) defendem contra a hipoglicemia. Em uma área, esses mecanismos são sobrepostos: a detecção de glicose pelas ilhotas, a transdução do sinal de insulina, o fluxo de glicose hepática e a seleção de combustível tecido-específica, juntos, mantêm a euglicemia (Saltiel & Kahn, 2001; Henquin, 2009).
Clinical relevance
A compreensão da homeostase normal da glicose é a base para a compreensão das doenças metabólicas. A resistência à insulina e a disfunção das células beta são a base do diabetes tipo 2, e a contrarregulação prejudicada é a base da hipoglicemia; esses conceitos enquadram como clínicos e pesquisadores interpretam a fisiologia glicêmica. Esta área descreve a regulação normal e a base da desregulação para referência educacional; não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.
Epidemiology
A importância clínica desta fisiologia reflete-se na carga global do diabetes mellitus tipo 2, que aumentou substancialmente em todo o mundo e é uma das principais causas de complicações cardiovasculares, renais e oftálmicas. Os distúrbios da homeostase da glicose estão entre as condições metabólicas crônicas mais prevalentes globalmente (Zheng, Ley, & Hu, 2018).
History
A compreensão moderna desta área surgiu do isolamento da insulina na década de 1920 e da subsequente caracterização do glucagon como seu parceiro contrarregulador. Ao longo do final do século XX, o receptor de insulina e sua cascata de sinalização foram definidos, a detecção de glicose pela célula beta foi elucidada e o conceito de resistência à insulina foi desenvolvido, integrando a fisiologia das ilhotas com o metabolismo de combustível de todo o corpo (Saltiel & Kahn, 2001; DeFronzo, 2009).
Debates
- O diabetes tipo 2 é principalmente uma doença de resistência à insulina ou de falha das células beta?
- A desregulação da glicose envolve tanto a sensibilidade reduzida à insulina nos tecidos quanto a secreção prejudicada de insulina; a primazia relativa e a sequência desses defeitos, e quantos sistemas de órgãos contribuem, permanecem uma questão central na fisiologia 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
- O que mantém a glicose no sangue estável entre as refeições?
- Quando a glicose e a insulina caem durante o jejum, o glucagon e outros hormônios contrarreguladores aumentam e sinalizam ao fígado para liberar a glicose armazenada (glicogenólise) e produzir nova glicose (gliconeogênese), mantendo o suprimento sanguíneo para o cérebro constante.
- Quais são os dois principais hormônios da homeostase da glicose?
- Insulina, que diminui a glicose no sangue promovendo a captação e o armazenamento, e glucagon, que a aumenta mobilizando a glicose hepática. Seu equilíbrio, a razão insulina-glucagon, define a direção metabólica geral.