Plan universal para el estudio de una hormona
El tema de las hormonas se considera uno de los más extensos en el curso de bioquímica, ya que para cada hormona es necesario conocer su origen, naturaleza química, mecanismo de acción y correlatos clínicos. Para organizar el material, resulta útil utilizar un plan unificado de siete puntos mediante el cual se analiza cada hormona.
- Estructura y nombre: obligatorio para hormonas esteroideas y derivados de aminoácidos; para los péptidos es suficiente con el número de residuos de aminoácidos.
- Clasificación según su estructura: asignación a uno de los grupos básicos (peptídico-proteicas, esteroideas, derivados de aminoácidos).
- Lugar y esquema de síntesis: indicando el órgano, el tipo celular, las enzimas y las formas intermedias.
- Señal para la secreción: estímulo externo o interno que desencadena la liberación de la hormona y las células diana.
- Mecanismo de transducción de señal: tipo de receptor y cascada intracelular.
- Efectos principales: alteraciones de las vías metabólicas en la célula diana.
- Patologías por hipo e hiperfunción: estados clínicos asociados con el déficit o exceso de la hormona.
Estructura y clasificación de la insulina
La insulina pertenece a las hormonas peptídico-proteicas. La molécula consta de dos cadenas polipeptídicas —la cadena A y la cadena B— unidas por puentes disulfuro. Dentro de la cadena A también existe un puente disulfuro intramolecular. No es necesario aprenderse de memoria la secuencia completa de aminoácidos, pero sí hay que saber el número de residuos en cada cadena.
Síntesis de insulina en las células β
La insulina se sintetiza en el páncreas, concretamente en las células beta de los islotes de Langerhans. En las células alfa de esos mismos islotes se produce el glucagón, una hormona con efecto opuesto.
Las etapas de la síntesis eliminan secuencialmente los «prefijos» del precursor original:
- En los ribosomas se forma primero un péptido señal, que dirige la síntesis hacia el retículo endoplásmico.
- Se forma la preproinsulina, la forma precursora completa.
- Tras la escisión del péptido señal, queda la proinsulina, que es transportada al aparato de Golgi.
- En el aparato de Golgi se escinde el péptido C de la proinsulina y se forma la insulina madura.
- En las vesículas secretoras se almacenan la insulina y el péptido C en cantidades equimolares y se liberan a la sangre simultáneamente.
El péptido C permanece en la sangre más tiempo que la propia insulina, por lo que su nivel se utiliza en el diagnóstico clínico para diferenciar la diabetes mellitus tipo 1 de la tipo 2.
Secreción y mecanismo de acción
La señal para la secreción de insulina es el aumento de la concentración de glucosa en el plasma sanguíneo después de la ingesta de alimentos. Las principales células diana son los hepatocitos, los adipocitos y los miocitos.
La transmisión de la señal se lleva a cabo a través del receptor de insulina, un receptor con actividad tirosina quinasa. La activación del receptor desencadena una cascada de fosforilación y conduce a varios eventos clave:
- la inserción del transportador GLUT-4 en la membrana plasmática de las células del tejido muscular y adiposo;
- la activación de fosfatasas y la desfosforilación de una serie de enzimas clave;
- la regulación de la expresión génica a través de proteínas que actúan sobre el ADN.
Efectos metabólicos de la insulina
El tema de las hormonas se conecta con todas las demás secciones de la bioquímica precisamente a través de sus eslabones efectores. Las acciones principales de la insulina son:
- el aumento del transporte de glucosa hacia el interior de las células mediante el GLUT-4;
- la inducción de la síntesis de glucocinasa, una enzima reguladora de la glucólisis en el hígado;
- el incremento de la actividad de otras enzimas reguladoras de la glucólisis (fosfofructoquinasa, piruvato quinasa);
- la activación de la glucógeno sintasa y la estimulación de la síntesis de glucógeno;
- la activación de las enzimas de síntesis de ácidos grasos (incluyendo la acetil-CoA carboxilasa y la ácido graso sintasa);
- la inhibición de la movilización de grasas mediante la supresión de la triglicérido lipasa hormonosensible.
Por lo tanto, la insulina es una hormona anabólica que desvía el metabolismo hacia el almacenamiento de sustratos energéticos.
Patologías: diabetes mellitus
La diabetes mellitus surge debido a un déficit absoluto o relativo de insulina.
- Diabetes tipo 1: déficit absoluto provocado por la destrucción de las células β. Los factores desencadenantes pueden ser virus β-citotrópicos (por ejemplo, virus Coxsackie, rubeola, parotiditis epidémica) sobre un fondo de predisposición genética. Se encuentra con mayor frecuencia en niños y adolescentes.
- Diabetes tipo 2: déficit relativo. La insulina se sintetiza, pero su acción es insuficiente; pueden presentarse alteraciones en la secreción, degradación acelerada de la hormona o defectos en el receptor (insulinorresistencia). La enfermedad suele ser adquirida y se desarrolla después de los 40 años.
La determinación analítica del nivel de péptido C ayuda a evaluar la función secretora residual de las células β y a diferenciar los tipos de diabetes.
Puntos clave
- Cada hormona se estudia convenientemente mediante un plan unificado de siete puntos: estructura, clasificación, síntesis, señal de secreción, receptor, efectos y patologías.
- La insulina es una hormona peptídico-proteica compuesta por dos cadenas (A y B) unidas por puentes disulfuro.
- La síntesis ocurre en las células β de los islotes de Langerhans a través de las etapas: preproinsulina → proinsulina → insulina + péptido C.
- La insulina y el péptido C se secretan en cantidades equimolares; el péptido C se utiliza para el diagnóstico de la diabetes.
- El estímulo de la secreción es el aumento de la glucemia; las principales dianas son el hígado, los músculos y el tejido adiposo.
- La señal se ejecuta a través del receptor de insulina con actividad tirosina quinasa y la inserción de GLUT-4.
- La insulina activa la glucólisis, la glucogenogénesis y la lipogénesis, e inhibe la lipólisis.
- El déficit de insulina conduce a la diabetes mellitus tipo 1 (absoluto) o tipo 2 (relativo, incluyendo la insulinorresistencia).