Estructura de la molécula
Desde el punto de vista químico, la insulina es un polipéptido. La molécula madura de la hormona activa consta de dos cadenas polipeptídicas:
- Cadena A: incluye 21 residuos de aminoácidos.
- Cadena B: consta de 30 residuos de aminoácidos.
La estructura tridimensional de la hormona se estabiliza mediante tres puentes disulfuro. Dos de ellos son intercatenarios (unen firmemente la cadena A con la cadena B). El tercer puente es intracatenario y forma un bucle dentro de la propia cadena A.
Etapas de biosíntesis y secreción
La formación de insulina es un proceso complejo de múltiples etapas que tiene lugar en las células $\beta$ del páncreas:
- Traducción y formación de preproinsulina. La síntesis de la cadena polipeptídica comienza en los polirribosomas unidos al retículo endoplásmico rugoso (RER). En esta etapa se forma un precursor inactivo con un péptido señal.
- Formación de proinsulina. En la luz del RER, el péptido señal se escinde y la molécula se repliega formando puentes disulfuro. El resultado es la proinsulina.
- Procesamiento en el aparato de Golgi. La proinsulina se transporta al aparato de Golgi. Allí, bajo la acción de proteasas específicas, se escinde el segmento de conexión: el péptido C.
- Empaquetamiento. La insulina madura (cadenas A y B) y el péptido C se empaquetan en gránulos secretores.
- Exocitosis. Tras la estimulación, el contenido de los gránulos se libera al espacio extracelular.
Regulación de la producción y metabolismo
El principal estímulo para la secreción de insulina es el aumento de la concentración de glucosa en sangre (hiperglucemia). Estímulos adicionales son los aminoácidos (especialmente la arginina y la lisina), los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos. Inhiben la producción de la hormona la adrenalina, la somatostatina y ciertos péptidos gastrointestinales.
Tras cumplir su función, la hormona se degrada rápidamente. Su periodo de semivida es de tan solo 3–10 minutos. La escisión es catalizada por la enzima insulinasa, localizada predominantemente en el hígado y, en menor medida, en los riñones.
Mecanismo de acción e influencia en el metabolismo
La señal de la insulina se transmite a través de un receptor tirosinasa específico en la membrana de las células diana (hígado, músculos, tejido adiposo). La unión de la hormona provoca la fosforilación de proteínas sustrato intracelulares (IRS), lo que desencadena las cascadas de señalización de PI3K/Akt y MAPK.
Como resultado, se activa el anabolismo en los tejidos:
- Aumenta el transporte de glucosa hacia el interior de las células debido a la translocación de los transportadores GLUT4 a la membrana.
- Se estimulan la glucólisis y la síntesis de glucógeno.
- Se potencia la lipogénesis (formación de grasas) y la síntesis proteica.
Significado clínico del péptido C
El péptido C se secreta al torrente sanguíneo en una estricta relación equimolar con la insulina (1:1). Sin embargo, su semivida es significativamente más larga: unos 30 minutos.
En el diagnóstico de laboratorio, los niveles de péptido C se utilizan para evaluar la secreción propia (endógena) de insulina por parte del páncreas. Esto es especialmente importante si el paciente ya recibe inyecciones de insulina exógena (los preparados farmacéuticos no contienen péptido C, por lo que el análisis reflejará únicamente lo producido por el propio organismo).
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué enzimas reguladoras clave de la glucólisis y de la síntesis de glucógeno activa la insulina?
La insulina activa las siguientes enzimas clave de la glucólisis y de la síntesis de glucógeno mediante modificación covalente (desfosforilación) e inducción de su síntesis:
- Glucocinasa: se activa mediante la inducción de la síntesis de la enzima.
- Fosfofructocinasa-1: se activa por la fructosa-2,6-bifosfato, cuya concentración es incrementada por la insulina.
- Piruvato cinasa: se activa mediante desfosforilación, así como por inducción de su síntesis.
- Glucógeno sintasa: pasa a su forma activa mediante desfosforilación.
Cómo recordar los enlaces disulfuro de la insulina: «Dos puentes entre orillas, uno en la orilla». Dos puentes intercatenarios unen las cadenas A y B, mientras que uno intracatenario se encuentra únicamente en la cadena A.
Preguntas de clases y exámenes
¿De qué cadenas consta la molécula de insulina activa?
La hormona madura consta de dos cadenas polipeptídicas: la cadena A (21 aminoácidos) y la cadena B (30 aminoácidos). Ambas están unidas por puentes disulfuro.
¿Por qué se produce la deficiencia de insulina en la diabetes mellitus tipo 1?
En la diabetes mellitus tipo 1 se produce una destrucción autoinmunitaria de las células $\beta$ de los islotes de Langerhans, lo que imposibilita la síntesis de la hormona.
¿Qué factores inhiben la secreción de insulina?
La producción de insulina es inhibida por la adrenalina, la somatostatina y ciertos péptidos gastrointestinales.
Qué más repasar sobre el tema
- Características comparativas de las hormonas contrarreguladoras (glucagón, cortisol, adrenalina, hormona del crecimiento, yodotironinas)
- Cascadas intracelulares de transducción de señales: vías de PI3K/Akt y MAPK
- Defectos genéticos en la biosíntesis de insulina
- Mecanismos de agotamiento de las células $\beta$ durante la hiperglucemia prolongada (diabetes mellitus tipo 2)
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