Insulina: proinsulina, IRS-1, GLUT4, resistencia a la insulina

La insulina es sintetizada por las células β del páncreas como preproinsulina → proinsulina → insulina + péptido C (en cantidades molares iguales). Se secreta durante la hiperglucemia a través del cierre de canales de K⁺ dependientes de ATP y la exocitosis inducida por Ca²⁺. El receptor de insulina es una tirosincinasa: unión → autofosforilación → IRS-1 → PI3K → Akt → translocación de GLUT4 a la membrana de músculo y tejido adiposo. Metabolismo: estimula la glucogenogénesis, la lipogénesis y la síntesis de proteínas; inhibe la gluconeogénesis y la lipólisis. La resistencia a la insulina es la base de la diabetes mellitus tipo 2 y del síndrome metabólico.

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Efectos biológicos de la insulina

La insulina es la principal hormona anabólica que regula el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas. Su acción desplaza el balance del metabolismo hacia la síntesis de moléculas energéticas y frena su degradación.

Efectos anabólicos de la insulina:

Efecto sobre el catabolismo:

Niveles de regulación del metabolismo por la insulina

La insulina modifica la actividad de las enzimas en dos niveles:

Enzimas reguladas por desfosforilación

Se activan mediante desfosforilación:

Se inactivan mediante desfosforilación:

Regulación a nivel de transcripción

La insulina induce la síntesis de enzimas que aseguran la utilización de glucosa y la lipogénesis:

Se reprime la enzima clave de la gluconeogénesis, la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK), que convierte el oxalacetato en fosfoenolpiruvato.

Receptor de insulina y cascada de señalización

El receptor de insulina pertenece a los receptores catalíticos con actividad enzimática propia. Su estructura es un heterotetrámero: 2 subunidades α (extracelulares, se unen a la hormona) y 2 subunidades β (transcripcionales/transmembrana, poseen actividad tirosininasa).

Etapas de la transmisión de señales:

  1. unión de la insulina a las subunidades α;
  2. autofosforilación de las subunidades β en residuos de tirosina;
  3. fosforilación de la proteína IRS-1 (Insulin Receptor Substrate-1) en residuos de tirosina;
  4. activación de proteínas G pequeñas y de la cascada de proteincinasas;
  5. las proteincinasas fosforilan y activan a las proteín fosfatasas, las cuales desfosforilan las enzimas diana;
  6. en paralelo se fosforilan factores de transcripción que modifican la cantidad de ARNm de las enzimas.

Uno de los efectos más importantes de la cascada es la inserción del transportador GLUT4 en la membrana plasmática de los miocitos y adipocitos, lo que asegura la captación de glucosa por los tejidos dependientes de insulina. La disminución de la sensibilidad tisular a la insulina con una secreción normal o aumentada se denomina resistencia a la insulina y constituye la base de la diabetes mellitus tipo 2.

Estructura y biosíntesis de la insulina

La insulina es un polipéptido de 51 residuos de aminoácidos, compuesto por dos cadenas:

La biosíntesis ocurre en las células β de los islotes de Langerhans del páncreas y se realiza a través de precursores inactivos:

  1. En los polirribosomas del retículo endoplásmico rugoso (RER) se sintetiza la preproinsulina con un péptido señal N-terminal.
  2. El péptido señal dirige la cadena hacia la luz del RER y es escindido, formándose la proinsulina.
  3. La proinsulina se transporta al aparato de Golgi, donde proteasas específicas cortan el fragmento central: el péptido C (aproximadamente 31 aminoácidos).
  4. La insulina madura y el péptido C se empaquetan en vesículas secretoras en una relación equimolar de 1:1 y se secretan conjuntamente.

Regulación de la secreción y metabolismo de la insulina

Estímulos de la secreción de insulina:

Inhibidores de la secreción: hormonas contrarrreguladoras, principalmente la adrenalina.

La vida media de la insulina es de 3–10 minutos; es degradada por la insulinasa hepática. El péptido C circula durante mucho más tiempo —hasta 30 minutos—, no se degrada en el hígado y se utiliza en el diagnóstico clínico para evaluar la función secretora propia de las células β (especialmente durante la insulinoterapia exógena).

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