A continuación, les presentaremos un análisis detallado acerca de los diferentes efectos que ocurre en nuestro organismo, en especial en los tejidos hepático, muscular y adiposo, cuando en nuestro cuerpo ocurren variaciones en las concentraciones de las hormonas insulina y glucagón a lo largo de los diferentes períodos alimenticios que presenta una personas. Además, relacionaremos el funcionamiento normal de dichos mecanismos, con aquél funcionamiento patológico que se presencia en pacientes con problemas en la producción o recepción de dichas hormonas.

INTRODUCCIÓN

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Extraída de http://www.websaludable.com
La insulina es una hormona anabólica que permite disponer a las células del aporte necesario de glucosa para los procesos de síntesis con gasto de energía. Esto se da gracias al proceso de la glucólisis y de la respiración celular de donde se obtendrá la energía necesaria en forma de ATP. Esta hormona es liberada por las células beta del páncreas cuando el nivel de glucosa en sangre es alto. Su función principal es la de favorecer la incorporación de glucosa de la sangre hacia las células.

Por otra parte, el glucagón, es una hormona peptídica que eleva el nivel de glucosa en la sangre. Cuando el organismo requiere más azúcar en la sangre, las células alfa del páncreas elaboran glucagón. El glucagón moviliza las reservas de glucosa presentes en el hígado en forma de glucógeno.
En un paciente con problemas de obesidad, hipertenso, dislipidémico, con síndrome metabólico, con una secreción anormal de insulina, una resistencia a dicha hormona pero sin descontrol glicémico, los fenómenos metabólicos que llevan a cabo los mecanismos de formación, almacenamiento y utilización de las diferentes moléculas necesarias para la obtención de energía y el mantenimiento de la homeostasis corporal, se ven alteradas de forma pronunciada, desencadenando una serie de fenómenos patológicos en los diferentes tejidos (hepático, muscular, y adiposo) encargados de realizar dichas acciones. A continuación explicaremos de forma detallada, como cada uno de estos tejidos se ven alterados por la condición del paciente tanto en periodo post prandial y en periodo de ayuno.

PERÍODO DE AYUNO

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Extraída de http://www.educima.com/imagen-dolor-de-barriga-i14828.html

Glucagón en ayuno
Luego de haber satisfecho los requerimientos energéticos se va a disminuir los valores de glicemia en sangre, aproximadamente a cuatro horas de la ingesta de alimentos. Como consecuencia de esto se disminuye la secreción de insulina por parte de las células alfa del páncreas y se aumenta la secreción de glucagon por parte de las células beta, dando comienzo a lo que llamaremos el periodo de ayuno.
El glucagón una vez en sangre se dirige hacia distintos tejidos entre los cuales está el hígado, que al unirse a un receptor específico en las membranas de sus hepatocitos producen un cambio conformacional en el, e interacciona con una proteína Gs cercana. Al establecerse esta unión el GDP se disocia y se sustituye por GTP provocando una separación del dímero beta y gamma de la sub unidad alfa, quedando esta última activada. La subunidad alfa activada interacciona con la adenilato ciclasa, enzima que cataliza la síntesis de AMPc a partir de ATP, y la estimula. De esta manera aumenta la concentración de AMPc el cual se dirige al citosol y se encargara de activar a la proteína quinasa dependiente de AMPc. La PKA activada se encargara de fosforilar a distintas enzimas de gran importancia en las diferentes vías metabólicas que se desarrollan en este tejido durante el periodo de ayuno, como por ejemplo, a la enzima glucógeno fosfatasa la cual fosforilada se va a encontrar en su estado activo y va a aumentar de esta manera la degradación de glucógeno. De manera antagónica va a fosforilar a la enzima glucógeno sintesa inactivándola al esta estar fosforilada y de esta manera inhibiendo la síntesis de glucógeno.



Además de esto se produce la regulación coordinada de la glicólisis y neoglucogénesis al la PKA fosforilar a la enzima Fosfofructoquinasa II (Enzima Dual) activándose su dominio fosfatasa la cual cataliza la degradación de fructosa 2,6 bifosfato. Como consecuencia de esto cesa la inhibición de la enzima Fructosa 1,6 bifosfatasa al ser la fructosa 2,6 bifosfato su inhibidor alosterico principal, y por otro lado se inhibe a la enzima fosfofructoquinasa I, provocando la inhibición de la vía glucolítica y la activación de la via neoglucogenica en periodo de ayuno.La PKA también fosforila a la enzima acetil coa carboxilasa la cual en su estado desfosforilado se encuentra inactiva lo que provoca una disminución en la concentración de malonil Coa, siendo este el principal inhibidor alostérico de la enzima acil carnitina transferasa I cesando su inhibición, permitiendo la entrada de acidos grasos(AG) a la mitocondria para su posterior oxidación. Vale acotar que estos AG provienen de la lipolisis del tejido adiposo y han llegado al hígado atraves del torrente sanguíneo con su proteína transportadora (Albumina). En tejido adiposo a diferencia de tejido hepático la lipólisis es activada por adrenalina.

Insulina en ayunoDurante el periodo de ayuno como ya los niveles séricos de glucosa han disminuido, se produce una importante disminución en los niveles de insulinemia. La insulina es una hormona que está regulada por otra llamada somatostatina que tiene un doble origen uno hipotalámico y otro de las células delta del páncreas, la somatostatina liberada por estas últimas es la que se encarga de regular la secreción insulina/glucagón. La liberación de la somatostatina está regulada por las concentraciones de glucosa en sangre, por la tanto al haber una alta concentración de glucosa en sangre (Post-Prandial) se libera somatostatina y por consiguiente se aumenta la insulinemia. En ayuno ocurre el proceso contrario ya que al la insulina haber ejercido su efecto, la glucosa en sangre disminuye y la somatostatina envía señales para que se deje de producir y se empiece a secretar glucagón. Es importante recalcar que no se para completamente la producción de insulina, si no que los niveles son tan bajos que son prácticamente irrelevantes durante este periodo de ayuno.
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Extraída de: http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_Farmacia/tema33.htm

Al haber bajos niveles de insulina por consiguiente se puede decir que hay ciertas rutas metabólicas que disminuyen su trabajo ya que esta hormona era la principal activadora de sus enzimas, como por ejemplo la glicólisis, glucogenogénesis. Si se sigue leyendo se pueden ver cuáles son las vías que trabajan durante el periodo de ayuno sin la influencia de la insulina.
En el caso del Sr A. Petitus paciente que padece de diabetes mellitus, se puede establecer: presenta una resistencia por parte de las células dianas a la insulina. Tal como se demuestra con los valores elevados de de sus exámenes anteriormente descritos el paciente incluso teniendo hiperinsulinemia demuestra en sus exámenes una alta concentración de hemoglobina glicosilada, indicador inequívoco de hiperglicemia.
En conclusión podemos deducir que incluso bajo niveles altos de insulina en sangre durante el periodo de ayuno la condición que presenta el paciente no le permite el ingreso a la glucosa en los diferentes tejidos.
Dr. Hipólito José García Bencomo

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Extraída de: http://www.sanfermin.com/index.php/es/datos-practicos/comer/fichas?nombre=&tipo=4&zona=&precio=&enviar=Buscar

PERÍODO POST PRANDIAL

En condiciones normales, en un paciente en periodo post Prandial, los niveles de glucosa en la sangre aumentan debido al ingreso de los nutrientes obtenidos de la digestión. Esto desencadena la liberación de insulina por parte de las células beta del páncreas que favorece el ingreso de la glucosa a las células de los diferentes tejidos del cuerpo para comenzar con las distintas rutas metabólicas que transformaran a la glucosa en una fuente importante de energía.
Cuando la insulina es captada por los receptores específicos de cada célula, se desencadena una cascada que resulta en la apertura de los canales en la membrana plasmática que permiten el paso de la molécula y por ende la activación de las cadenas metabólicas. A continuación, explicaremos detalladamente cómo el ingreso de la glucosa desencadena los diferentes procesos en los tejidos hepático, muscular y adiposo.

  • Tejido Hepático: El receptor de insulina del hepatocito, al entrar en contacto con la hormona, va a sufrir un cambio conformacional mediante la fosforilación cruzada de los residuos de tirosina que va terminar en la activación de las protein fosfatasas. Esta enzima va a desencadenar distintas acciones sobre las diferentes rutas metabólicas que se llevan a cabo en el tejido, para así poder utilizar a la glucosa como fuente de energía. La insulina va a ejercer una acción sobre la enzima Fosfofructoquinasa 1 a través de la fosforilación que sufre por el efecto de la enzima dual. Esta enzima posee dos dominios: Un dominio Fructosa-1,6 Bifosfatasa, el cual se va a encontrar inactivo en su forma desfosforilada; y un dominio Fosfofructoquinasa-2 que al estar en su forma desfosforilada se encuentra activo.
Cuando la fosfofructoquinasa-2 se encuentra activa, se va a desencadenar la reacción mediante la cual se transforma la Fructosa-2 Fosfato en Frustosa-2,6 Bifosfato. Siendo este un inhibidor alostérico sobre el dominio Fructosa-1, 6 Bifosfatasa de la enzima dual. De esta manera, se disminuye notablemente la vía neoglucogénica. Además, la Fructosa-2,6 Bifosfato, es un modulador alostérico positivo de la enzima Fosfofructoquinasa-1 aumentando considerablemente la velocidad de reacción de la glucolisis. Además de la -1, otras enzimas se van a ver afectadas por el efecto de las fosfatasas. Estas
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Extraído de http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_Farmacia/tema33.htm
enzimas son:

  • La Glucogenofosforilasa: La cual se va a encontrar inactiva por la acción de la fosfatasas, estando en este estado, se va a inhibir el proceso de la glucogenólisis.
  • La Glucogenosintasa: La cual se va a encontrar activa en su forma desfosforilada llevando a cabo las reacciones que a partir de la glucosa forman el glucógeno.
  • Descarboxilacion del Piruvato: Siendo la piruvato deshidrogenasa un complejo enzimático, va a poseer dos dominios: un dominio quinasa y uno fosfatasa. Este último se va a encontrar activo gracias a la acción de la PKB, el dominio fosfatasa va a desfosforilar a la misma enzima Piruvato Deshidrogenasa activándola para asi catalizar la trasformación de Acetil CoA a partir de Piruvato, el cual podrá entrar al ciclo de Krebs como también al proceso de lipogénesis.
  • Tejido Muscular: Al igual que en el tejido hepático, los cambios conformacionales que sufre el receptor de insulina al entrar en contacto con la
hormona, genera un cambio conformacional en la enzima fosfatasa la cual desencadenara una serie de acciones sobre:
  • Glucogenogénesis: Además de la Fosfofructoquinasa-1, otras enzimas se van a ver afectadas por el efecto de las fosfatasas. Estas enzimas son:
  • La Glucogenofosforilasa: La cual se va a encontrar inactiva por la acción de la fosfatasas, estando en este estado, se va a inhibir el proceso de la glucogenólisis.
  • La Glucogenosintasa: La cual se va a encontrar activa en su forma desfosforilada llevando a cabo las reacciones que a partir de la glucosa forman el glucógeno.
  • La Glucolisis, en el tejido muscular, no se ve afectado por la fosfatasa activa, por el contrario, este proceso estará regulado por la acción de la adrenalina la concentración de AMP y ATP y citrato.




Tejido Adiposo: La activación de las fosfatasas en los adipocitos tendrán como consecuencia:
  • Lipólisis: Las fosfatasas se encargan de desfosforilar a la LSH inactivándola, e inhibiendo el proceso de la lipolisis. Sin embargo, la lipolisis puede ser activada mediante ejercicio y estrés debido a que en estos casos, se secreta adrenalina, causantes de la liberación de las catecolaminas.
  • Lipogénesis: Las fosfatasas desfosforilan el Acetil CoA quien en este estado se va a encontrar activa. La piruvato deshidrogenasa quien estando activa de forma desfoforilando, va a catalizar la formación de Acetil CoA, siendo este el sustrato necesario para que la enzima Acetil CoA Carboxilasa se tranforme en Malonil CoA. Este último va a actuar como un inhibidor alosterico sobre la enzima Acil Carnitina Transferasa-1 produciendo de esta manera una disminución considerable en el proceso de la Beta Oxidación de Ácidos Grasos. A su vez, este va continuar en la vía lipogénica para producir ácidos grasos.
  • Glucólisis:Debido a que la actividad fisiológica del adiposito se centra en el almacenaje de energía en forma de triglicéridos, su función glucolitica es la minima necesaria para mantener la homeostasis celular se va a ver regulada por efectos de la insulina.

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Extraída de http://pushandgo.blogspot.com/2011/04/diferencias-y-similitudes-entre.html


Sin embargo, nuestro paciente posee una resistencia a la insulina, evitando que esta hormona no sea capaz de activar (en concentraciones normales) las vías de ingreso de glucosa a la célula, provocando una disminución en la concentración de esta molécula en el citoplasma y aumentando la glicemia. Para regular esta condición, el páncreas secreta una mayor cantidad de insulina para que, en cantidades excesivas, sea captada por los receptores celulares y comiencen el proceso de glucolisis o glucogenogénesis. Incluso con esta sobreproduccion de insulina las células diana siguen "rechazándola" y por lo general en este tipo de pacientes con diabetes mellitus tipo 2 es necesaria la utilización de insulina de parte externa o en otras palabras terapias de insulina.





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Extraída de http://www.vicario.net/blog/2011/02/control-de-peso-y-obesidad/

CONCLUSIÓN


Luego de haber analizado con detalle cada uno de los procesos metabólicos que se ven involucrados en presencia de las hormonas insulina y glucagón en los diferentes períodos alimenticios, podemos afirmar.
En período absortivo o post prandial, podemos encontrar en la sangre de un paciente, una alta cantidad de moléculas como la glucosa y ácidos grasos, lo que induce a las células beta del páncreas a secretar una hormona denominada Insulina. Ésta, se encargará de desencadenar cascadas metabólicas dentro de las células diana para producir cambios conformacionales en la membrana plasmática con el fin de abrir los transportadores de glucosa de la célula, para que dichas moléculas ingresen para ser sometidas a una serie de mecanismos que conllevará a su trasformación eficiente para su uso. En períodos de insulinemia alta, procesos como la glucogenogénesis (formación de glucógeno a partir de glucosa) se ven favorecidas por las modulaciones alostéricas positivas que induce la insulina sobre las enzimas de dichos procesos.
Sin embargo, los nutrientes provenientes de la alimentación van a ir mermando del plasma sanguíneo, disminuyendo así los niveles de glicemia en sangre, el período de recolección y utilización de los compuestos ingeridos en la dieta se acabó y ahora le tocará a nuestro organismo utilizar las moléculas de glucosa almacenadas para obtener así la energía suficiente para mantener la homeóstasis y la glicemia en condiciones normales.
Para esto el organismo recurre a una segunda hormona: El Glucagón. Producida también en el páncreas, pero en las células alfa, esta hormona se encargará de enviar un mensaje a las células diana para desarrollar la cascada del AMPc, principal activador de todas aquellas enzimas que participan en los procesos de utilización de glucosa en pro de conseguir la energía necesaria. Con ella, mecanismos como la glucogenolisis para extraer las reservas de glucosa transformadas en glucógeno para así, mediante el proceso de la glucólisis utilizar la glucosa para generar energía.
Para concluir, es necesario saber, que independientemente del período alimenticio en el que nos encontremos, nunca vamos a dejar de tener insulina o glucagón en la sangre. Simplemente dependiendo de si estamos en ayuno o en el período absortivo, vamos a ver un incremento sustancial en cuanto a la concentración de glucagón o insulina en nuestro plasma sanguíneo. Ambas hormonas, mantienen el equilibrio necesario para saber absorber y almacenar para luego extraer y utilizar los nutrientes que ingerimos para conseguir la energía suficiente para el desempeño tanto de las funciones fisiológicas como de las actividades diarias de cada persona. Un desequilibrio o patología en este sistema de regulación, puede ocasionar serios desbalances los cuales harían de nuestra vida, una existencia un poco complicada.
BIBLIOGRAFÍA

  1. Rosario Sánchez, M. Guía de Integración Metabólica. Caracas Venezuela.
  2. Guía de Metabolismo de Lípidos.provista por la cátedra de bioquímica de la Escuela de Medicina Luis Razetti de la Universidad Central de Venezuela.
  3. Devlin, T.D. (2006). Bioquímica 4ta Edición, Libro de texto con aplicaciones clínicas. Barcelona España: Editorial REVERTE, S.A.
  4. Champe, P. (2005) Bioquímica 3ra Edición, Barcelona España: Lippincott Williams and Wilkins

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