Tema 4.5 - Sistema endocrino - Pancreas (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Fisiologia animal
Año del apunte 2015
Páginas 7
Fecha de subida 18/03/2015
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TEMA 4 – SISTEMA ENDOCRINO 5. PANCREAS La insulina ha dado varios premios Nobel: 1.
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Descubrimiento de la insulina – 1923. Banting y Macleod.
Estructura de la insulina – 1958. Sanger.
Cristalografía de la insulina. Crowfoot Hodgkin.
Determinación de insulina (RIA) – 1977. Rosalind Yalow.
ESTRUCTURA FUNCIONAL DEL PÁNCREAS La insulina se produce en una glándula periférica, el páncreas, el cual es una glándula mixta. Está formado por varias porciones con diferente función: - Porción exocrina → glándula de secreción exocrina, como las que secretan productos al medio externo: saliva, tubo digestivo, sudor... Son los acini pancreáticos.
Porción endocrina → islotes de Langerhans. Liberan los productos de secreción en sangre (medio interno).
Forman parte del sistema endocrino/paracrino.
En la porción endocrina encontramos grupos de células de diferentes tipos. Al menos se pueden encontrar cinco tipos diferentes de células: - Células β → 65-80%, la mayoría. Producen insulina y amilina.
Células α → 15-20%. Producen glucagón.
Células F → 3-5%. Secreta PPs o polipéptidos pancreáticos.
Células δ → 3-10%. Producen somatostatinas.
Células ε → <1%. Producen grelina.
INSULINA – Estructura, biosíntesis, secreción y transporte La insulina es una hormona polipeptídica sintetizada y secretada por células β pancreáticas. Está formada por dos cadenas unidas por dos puentes disulfuro intercatenarios (entre cadenas).
- - Cadena A → cadena corta, formada por 21 aminoácidos. Confiere carácter especie-específico a la molécula y genera respuestas inmunes. Es decir, presenta una alta variabilidad entre especies → si me dan insulina de cerdo, al final generaré una respuesta inmune.
Cadena B → cadena larga, formada por 30 aminoácidos. Es la cadena biológicamente activa. La otra cadena da estabilidad y así las proteasas y peptidasas no atacan a la insulina en sí antes de tiempo.
Las dos cadenas proteicas que forman la insulina se sintetizan como un único péptido → preproinsulina. En el RE se le corta el péptido señal y se generan los puentes S-S entre las dos cadenas. En el AG se corta la cadena peptídica entre la A y B, denominado péptido C. En el Golgi se forman vesículas que almacenan insulina, pero en ellas también se encuentra proinsulina y los restos del proceso de síntesis, como el péptido C.
Las células, por exocitosis liberan los gránulos de insulina, y se libera todo. La secreción es tónica pulsátil. La proinsulina y el péptido C no son activos. La insulina madura es la única con efecto biológico.
La insulina se transporta ligada a proteínas plasmáticas y tiene una durada media en sangre de unos 6 minutos. En cambio, el péptido C presenta una alta estabilidad y larga vida en sangre. Este péptido es considerado el mejor marcador de la secreción de insulina o de actividad pancreática. En cambio, para saber si tenemos diabetes, nos medirán la hemoglobina glicosilada en sangre.
La insulina se metaboliza mediante la insulinasa, una proteasa plasmática. Esto, sobre todo se hace en el hígado (>50%), en menor cantidad en el riñón y menos aún en el músculo.
Los tejidos diana de la insulina son todos los tejidos orgánicos excepto los eritrocitos y la mayor parte del SNC.
TRANSPORTADORES DE GLUCOSA Transportador Glut-1 Glut-2 Glut-3 Glut-4 Glut-5 Tejido Cerebro Eritrocitos Tejidos fetales y placenta Borde apical del intestino Hígado Riñón Lado basolateral del intestino Células β pancreáticas Cerebro Músculo Tejido adiposo Yeyuno Características Transporte constante de glucosa independientemente de la concentración extracelular de glucosa. Es decir, siempre están cogiendo glucosa del medio.
Transporta hasta que hay equilibrio entre los medios intracelular y extracelular.
Alta afinidad por la glucosa. Transporta incluso después de alcanzarse el equilibrio. Hay transporte preferencial en estados hipoglucémicos.
Transporte modulado por insulina. Si no hay insulina no está activo.
No transporte de glucosa, sino de fructosa.
MECANISMO DE ACCIÓN DE LA INSULINA El receptor de la insulina es un receptor de membrana. Es una glicoproteína formada por dos unidades simétricas.
- Subunidad α → subunidad extracelular que se encarga del reconocimiento de la insulina.
Subunidad β → subunidad transmembranal – intracelular con actividad tirosina-quinasa.
Cuando al insulina se une a este receptor se autofosforila la subunidad β. Por tanto, se genera la actividad tirosina-quinasa y se fosforilan proteínas celulares. Pero se han de unir dos subunidades de insulina a la α para iniciar la cascada de señalización.
Imaginemos que tenemos una célula con un receptor de insulina. Se necesitan dos moléculas de insulina para que el receptor dimerice. Entonces, se activa la actividad tirosina-quinasa del receptor y se produce la cascada de señalización.
    Activa el transporte de aminoácidos.
Transporta glucosa.
Transporta varios iones.
Activa e inactiva enzimas: síntesis de glicógeno, síntesis de lípidos, síntesis proteica y crecimiento y expresión génica.
La insulina es una señal de riqueza: hay glucosa.
EFECTOS METABÓLICOS DE LA INSULINA Respecto al metabolismo de carbohidratos: - Aumento de la captación tisular de glucosa → los Glut-4 hacen que el musculo adiposo y el musculo capten glucosa.
Aumentan el almacenamiento y uso tisular de glucosa.
Efecto general hipoglucemiante → la glucosa tiende a desaparecer de la sangre.
Efectos hepáticos → activación e inhibición de enzimas del metabolismo de la glucosa y la síntesis de glucógeno.
- Efectos musculares → potenciación del uso de glucosa como fuente energética frente a los ácidos grasos. En el músculo se puede captar glucosa de dos maneras: o Independiente de insulina → va asociado al ejercicio, que aumenta la captación de glucosa.
o Dependiente de insulina → mediante la Glut-4.
- Efectos sobre el tejido adiposo → potenciación de las reservas de triglicéridos (TG).
- Efectos en el cerebro → no hay Glut-4 en el cerebro y por tanto aquí no la insulina no tiene efectos en la captación de glucosa.
Respecto al metabolismo lipídico: - Potenciación de las reservas lipídicas.
Bloqueo de movilización y oxidación de lípidos.
Efectos hepáticos.
- Efectos musculares → la insulina actúa sobre una lipoproteína lipasa, que la inhibe. Baja el uso de FFA porque hay glucosa de sobra.
- Efectos sobre el tejido adiposo → potenciación de las reservas de TG. La insulina actúa sobre: o Lipasa hormona-sensitiva, que se expresa en el tejido adiposo. Este efecto se ve facilitado por la siguiente proteína: o Lipoproteína lipasa → proteína que hidroliza lipoproteínas plasmáticas. Libera sustratos para que los capte el tejido adiposo.
Estos efectos en el metabolismo lipídico son más apreciables cuando falta insulina. Si falta insulina podemos observar unos grandes efectos de la falta de insulina: - Potenciación del catabolismo lipídico → todo el metabolismo de hidratos de carbono se sustituye por el de lípidos.
Potenciación del uso de lípidos como fuente de energía.
Activación de la lipasa hormono-sensitiva. La lipasa cambia totalmente, ya que ahora está activa. Aumento de FFA en sangre (hiperlipidemia). Estos sobre todo los capta el hígado → se sintetizan fosfolípidos y colesterol y se envían en forma de lipoproteínas en sangre. Esto provoca arterosclerosis → se acumula el colesterol en las arterias. Si el estado es continuo, el catabolismo de ácidos grasos se satura y entonces se sintetizan cuerpos cetónicos a partir de FFA. Si van al musculo en gran cantidad provocan cetoacidosis.
Respecto al metabolismo proteico: - Potenciación del anabolismo proteico mediante: aumento de captación celular de aminoácidos, aumento de síntesis de proteínas estructurales y síntesis de factores de crecimiento.
Efectos musculares → aumenta la captación de aminoácidos, disminuye el catabolismo proteico y disminuye la liberación de aminoácidos gluconeogénicos.
Efectos hepáticos → aumenta la síntesis de globulinas (albúmina).
- Efectos de la falta de insulina → catabolismo proteico activo (depleción de reservas proteicas y destrucción de proteínas estructurales) y aumento de excreción de urea debido al catabolismo de aminoácidos. Si hay defectos de insulina, los tejidos no pueden captar glucosa y antes o después cogerán proteínas. Además aumenta la excreción de urea en orina para expulsar nitrógeno, producto del catabolismo de aminoácidos.
CONTROL DE LA SECRECIÓN DE INSULINA Los estimulantes de la secreción de insulina (casi de mayor a menor importancia) son: - Glucosa → niveles mayores a 5mM. Las células β son sensores de glucosa. Así se aprovecha en mayor medida la glucosa.
Aminoácidos → potencian el efecto de la glucosa.
Glucagón.
Catecolaminas → receptores β adrenérgicos.
Hormonas gastrointestinales (efecto anticipatorio).
Ach GH Cortisol Progesterona y estrógenos.
Los inhibidores de la secreción de insulina son: - Insulina → feed-back negativo.
Somatostatina Catecolaminas → α y antagonistas β Tenemos una célula β pancreática con gran los de insulina.
1. Cuando la glucosa se acumula en sangre, entra en la célula β y se transforma en G6P.
2. Oxidación rápida de G6P. Aumentan las concentraciones de ATP, NAD y NADPH.
3. Cierre de canales de K+ sensibles a ATP.
4. Se acumula carga positiva y la membrana de la célula β se despolariza.
5. Se abren canales de calcio y aumenta la concentración intracelular.
6. El calcio mueve gránulos de insulina y se exocitan.
Entonces, cuando se exocite la insulina los tejidos empezarán a consumir glucosa.
GLUCAGÓN – Efectos metabólicos El glucagón es una hormona polipeptídica pancreática implicada en el control de la glucemia, con efectos anti-insulínicos.
Cuando se libera, pasa a sangre. Tiene casi solo un tejido diana, el hígado.
Su vida media corta es muy corta, de unos 3 minutos. El metabolismo de primer paso es muy intenso (>50%) → por el primer tejido que pasa es el hígado, que es por donde se metaboliza.
Factores que afectan al glucagón: - Activan → factores nutricionales como la hipoglucemia y la presencia de aminoácidos gluconeogénicos (Arg, Ala).
Inhiben → factores nutricionales como el aumento de la concentración de glucosa en sangre.
El glucagón se encarga de mantener los niveles normoglucémicos para sostener la demanda de glucosa sobre todo en periodos interdigestivos y ayuno temprano. Promociona el catabolismo de reservas energéticas. Aumenta los niveles de glucosa en sangre para el SNC y el de FFA para las demás células del cuerpo.
SOMATOSTATINA - PP La somatostatina pancreática se sintetiza en el SNC, células δ pancreáticas y células endocrinas intestinales (D). Sus efectos biológicos son: - Acciones generalmente inhibitorias.
Regulación paracrina de la secreción de insulina y glucagón.
El polipéptido pancreático (PP) se sintetiza en células δ2 pancreáticas. Inhibe la secreción pancreática exocrina.
CONTROL INTEGRADO DE LA GLUCEMIA La glucemia normal en humanos es de 80-100 mg glucosa/dl en ayunas. Para conseguir estos niveles debe haber un balance entre la liberación de insulina y de glucagón.
Si la glucosa aumenta, aumenta la liberación de insulina, que inhibe el glucagón y éste baja. Los tejidos captan glucosa y el glucagón inhibe la síntesis de glucosa en el hígado. Cuando la insulina baja el glucagón aumenta para mantener los niveles de glucosa normales.
Respecto al glucagón no hay patologías descritas. En cambio, la Diabetes Mellitus es la ausencia absoluta o relativa de insulina que resulta en: - Hiperglucemia persistente con baja utilización tisular de glucosa, ya que los tejidos no la pueden captar.
Movilización de lípidos. Los tejidos utilizan lípidos porque no pueden captar glucosa.
Desgaste de reservas proteicas cuando hay un estado muy avanzado de la enfermedad.
Este tipo de diabetes se caracteriza porque los afectados producen orina dulce. Hay dos etiologías: - - Diabetes tipo I → falta de producción de insulina. Las células β son células muy sensibles y se pueden dañar por una respuesta inmune. Los afectados serán insulino-dependientes. Si suministramos insulina volvemos a niveles normales, como si no pasase nada.
Diabetes tipo II → alteración en la sensibilidad tisular a la insulina. Hay un fallo en los receptores, que son deficientes. Aunque suministremos insulina exógena, no hay efectos, por lo tanto, los afectados no son insulino-dependientes. Por ejemplo, hay que cambiar la dieta para evitar este tipo de diabetes..
En la Diabetes Mellitus: - - - El musculo no puede captar glucosa y por tanto tiene que coger lípidos y proteínas. En estados avanzados se catabolizan proteínas, pero dan menos energía. Por lo tanto hay que comer más.
En el hígado hay lipolisis. Puede producir cuerpos cetónicos → se agrava la hiperglucemia → se produce mucha orina con mucha glucosa → tendencia a la deshidratación → tendencia a beber mucho.
Poliuria + polifagia + polidipsia → primeros síntomas de la Diabetes Mellitus.
Si los cuerpos cetónicos se acumulan, pueden llegar a producir el coma porque acidifican el medio (son ácidos). Si se combinan con la deshidratación, pueden provocar la muerte.
SÍNTESIS - El páncreas es una glándula mixta.
La insulina es una hormona polipeptídica producida por las células β pancreáticas.
La insulina regula el metabolismo de la glucosa promoviendo su captación y uso tisular, con un efecto general hipoglucemiante, y potenciando el anabolismo lipídico y proteico.
La secreción de insulina se regula a partir de la glucemia.
El glucagón es una hormona peptídica de origen pancreático, implicada en el control de la glucemia, con efectos antiinsulínicos.
El glucagón mantiene la glucemia durante periodos cortos, mediante un efecto glucogenolítico hepático.
Somatostatina y PP son hormonas pancreáticas implicadas en el control paracrino de la actividad de los islotes pancreáticos.
La diabetes mellitus es una alteración endocrino-metabólica asociada a la falta relativa de insulina.
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