Insulina: pró-insulina, IRS-1, GLUT4, resistência à insulina

A insulina é sintetizada pelas células β do pâncreas como pré-pró-insulina → pró-insulina → insulina + peptídeo C (quantidades molares iguais). É secretada em casos de hiperglicemia através do fechamento de canais de K⁺ dependentes de ATP e exocitose induzida por Ca²⁺. O receptor de insulina é uma tirosina-quinase: ligação → autofosforilação → IRS-1 → PI3K → Akt → translocação de GLUT4 para a membrana de músculos/tecido adiposo. Metabolismo: estimula a glicogênese, lipogênese, síntese proteica; inibe a gliconeogênese e a lipólise. A resistência à insulina é a base do DM tipo 2 e da síndrome metabólica.

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Efeitos biológicos da insulina

A insulina é o principal hormônio anabólico que regula o metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas. Sua ação desloca o equilíbrio do metabolismo para a síntese de moléculas de combustível e inibe sua degradação.

Efeitos anabólicos da insulina:

Efeito no catabolismo:

Níveis de regulação do metabolismo pela insulina

A insulina altera a atividade enzimática em dois níveis:

Enzimas reguladas por desfosforilação

Ativadas por desfosforilação:

Inativadas por desfosforilação:

Regulação a nível de transcrição

A insulina induz a síntese de enzimas que garantem a utilização de glicose e a lipogênese:

A enzima-chave da gliconeogênese — a fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK), que converte oxaloacetato em fosfoenolpiruvato — é reprimida.

O receptor de insulina e a cascata de sinalização

O receptor de insulina pertence aos receptores catalíticos com atividade enzimática própria. A estrutura é um heterotetâmero: 2 subunidades α (extracelulares, ligam o hormônio) e 2 subunidades β (transmembrana, possuem atividade de tirosina-quinase).

Etapas da transmissão do sinal:

  1. ligação da insulina às subunidades α;
  2. autofosforilação das subunidades β nos resíduos de tirosina;
  3. fosforilação da proteína IRS-1 (Insulin Receptor Substrate-1) nos resíduos de tirosina;
  4. ativação de pequenas proteínas G e da cascata de proteína-quinases;
  5. as proteína-quinases fosforilam e ativam proteína fosfatases, que desfosforilam as enzimas-alvo;
  6. em paralelo, são fosforilados os fatores de transcrição que alteram a quantidade de mRNA das enzimas.

Um dos efeitos mais importantes da cascata é a inserção do transportador GLUT4 na membrana plasmática de miócitos e adipócitos, o que garante a captação de glicose pelos tecidos sensíveis à insulina. A diminuição da sensibilidade dos tecidos à insulina com secreção preservada ou aumentada é chamada de resistência à insulina e está na base do diabetes mellitus tipo 2.

Estrutura e biossíntese da insulina

A insulina é um polipeptídeo de 51 resíduos de aminoácidos, consistindo em duas cadeias:

A biossíntese ocorre nas células β das ilhotas de Langerhans do pâncreas e passa por precursores inativos:

  1. Nos polirribossomos do RE rugoso, a pré-pró-insulina é sintetizada com um peptídeo sinal N-terminal.
  2. O peptídeo sinal direciona a cadeia para o lúmen do RE e é clivado — formando a pró-insulina.
  3. A pró-insulina é transportada para o complexo de Golgi, onde proteases específicas cortam o fragmento central — o peptídeo C (cerca de 31 aminoácidos).
  4. A insulina madura e o peptídeo C são empacotados em vesículas secretoras na proporção equimolar de 1:1 e secretados conjuntamente.

Regulação da secreção e metabolismo da insulina

Estimulantes da secreção de insulina:

Inibidores da secreção — hormônios contrasseculadores (contrasinsulares), principalmente a adrenalina.

A meia-vida da insulina é de 3–10 minutos; ela é clivada pela insulinase hepática. O peptídeo C circula por muito mais tempo — até 30 minutos, não é degradado no fígado e é utilizado no diagnóstico clínico para avaliar a função secretor própria das células β (especialmente na insulinoterapia exógena).

Pontos-chave

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