Cum funcționează insulina: rolul său în metabolismul carbohidraților

Insulina este principalul hormon hipoglicemiant al organismului, secretat de țesutul exocrin al pancreasului, mai exact celulele β-pancreatice. Prin monitorizarea atentă a nivelului de glucoză care circulă prin plasmă, dar și a nivelului de aminoacizi, cetoacizi și acizi grași, celulele β vor regla în mod corespunzător, prin mecanism de feedback, producția de insulină. Rolul insulinei este de a controla conservarea și utilizarea energiei (provenită din carbohidrați), atât în perioada postprandială, cât și în timpul repausului alimentar. Acest hormon acționează specific în funcție țesut, deseori având efecte antagonice, în primul rând în funcție de necesitățile energetice.

Ce este insulina?

Insulina este un hormon peptidic format din 51 de aminoacizi, sub forma a două lanțuri, notate A și B. Lanțul A conține 21 de aminoacizi, iar lanțul B conține 30 de resturi de aminoacizi. Ele sunt prinse între ele printr-o legătură disfulfidică realizată între resturile de cisteină din fiecare lanț peptidic. Preproinsulina este proteina precursoare a insulinei: o polipeptidă cu un lanț unic (proinsulină) și secvențe de peptide semnal. În momentul translocării în reticulul endoplasmatic preproinsulina este scindată, eliberând proinsulina. În urma scindării proinsulinei sub acțiunea unei enzime asemănătoare cu tripsina, este eliberată insulina activă, împreună cu peptida C.

Rezervă online şi ridică din cea mai apropiată farmacie Catena suplimentul alimentar GlucoSuport, care contribuie la menţinerea glicemiei în limite normale. 

Mecanismele de acțiune ale insulinei

Insulina este un hormon deosebit de important, iar deficitul acestuia duce la diabet tip 1 sau 2, condiție medicală în care metabolismul glucidic este alterat. Totuși, insulina îndeplinește o gamă variată de funcții care nu sunt limitate doar la metabolismul carbohidraților. În continuare vor fi prezentate principalele funcții pe care insulina le îndeplinește asupra metabolismului.

Rezervă online și ridică din cea mai apropiată farmacie Catena ceaiul Naturalis GlucoSuport. Acesta ajută la menținerea nivelului normal de glucoză din sânge și susține sănătatea sistemului digestiv.

Rol în metabolismul carbohidraților

Homeostazia glicemică este menținută prin 2 cascade de semnalizare:

• captarea glucozei mediată de insulină;
• secreția de insulină stimulată de concentrația de glucoză.

Într-un astfel de context, insulina poate acționa prin mai multe moduri:

Receptorul insulinei și activarea sa

Receptorul insulinei este o proteină transmembranară cu activitate tirozinkinazică, alcătuit din 2 subunități α și 2 subunități β legate prin legături disulfidice. Subunitățile α sunt extracelulare și conțin situsul de legare al hormonului insulină, iar subunitățile β sunt intracelulare și prezintă un domeniu tirozinkinazic activat de insulină. Legarea insulinei la subunitățile α va determina creșterea activității tirozinkinazică a domeniului intracelular, resturile de tirozină ale subunității β fiind autofosforilate cu ajutorul ATP-ului, ceea ce duce la activarea receptorului imediat după ce insulina s-a legat de acesta. Acest receptor inițiază o cascadă de răspunsuri de semnalizare:

• receptorul fosforilat exercită activitate kinazică asupra unei familii de proteine care poartă denumirea de proteine substrat ale receptorului pentru insulină (Insulin Receptor Substrate; în continuare, denumirea va fi abreviată drept „IRS”);
• IRS este activat prin fosforilare și transformat în IRS-1-P;
• legarea și fosforilarea IRS-1 determină creșterea afinității transportorului de glucoză numit GLUT4 pentru membrana plasmatică și stimularea preluării glucozei din sânge. Acest efect este prezent doar în țesutul adipos, țesutul muscular scheletic și miocard.

Calea fosforilării în cascadă

IRS-1-P este recunoscut de o protein-kinază, care declanșează o cascadă de fosforilări imediate asupra altor protein-kinaze citoplasmatice. Această succesiune de fosforilări are scopul evident de a amplifica semnalul hormonal de insulină, deoarece fiecare moleculă activată acționează și asupra mai multor molecule-țintă pe care la rândul său le activează. Ultima fosforilare activează formele inactive, fosforilate ale unor enzime, eliberând formele active, defosforilate. De reținut este că fiecare dintre aceste enzime joacă un rol esențial în captarea și absorbția glucozei, odată ce insulina a fost eliberată drept răspuns la creșterea postprandială a concentrației de glucoză.

Calea inducției enzimatice

Semnalul provenit de la insulină, odată cu translocarea diferitelor proteinkinaze, poate modifica la nivelul nucleului expresia unor gene. Genele ale căror exprimare este indusă de insulină par să codifice următoarele proteine:

• transportorii pentru glucoză (GLUT4);
• glucokinaza, care transformă glucoza în glucozo-6-fosfat, forma activă din punct de vedere metabolic;
• piruvat-kinaza și fosfo-fructo-kinaza I, enzime esențiale în reglarea glicolizei;
• lipoproteinlipaza, enzimă implicată în metabolismul lipidelor.

Calea fosfatidil-inozitol-fosfatului

IRS-1-P este recunoscut de enzima fosfatidil-inozitol-3-kinaza (PI3-kinaza) care va fosforila și un fosfolipid membranar PIP2, rezultând PIP3. PIP3 activează, ulterior, proteinkinaza B, care:

• stimulează translocarea GLUT4 din citoplasmă către membrană, favorizând astfel intrarea glucozei în celulele insulino-dependente. Prin acest mecanism, insulina contribuie rapid la reglarea postprandială a glicemiei;
• fosforilează enzima glicogen-sintetaza-kinazică 3, care contribuie la sinteza de glicogen;
• activează o AMPc-fosfodiesterază care hidrolizează AMPc, stimulând sinteza de glicogen;
• stimulează sinteza proteică.

Astfel, secreția de insulină se realizează prin modificarea numărului de receptori membranari, specifici insulinei, sub acțiunea creșterii glicemiei. De reținut, astfel, este faptul că hormonul are rolul de a regla, în cele din urmă, numărul de receptori celulari ai glucozei, și nu neapărat de a stimula pătrunderea glucozei în celulele insulino-dependente.

La nivelul metabolismului carbohidraților, acest hormon acționează prin:

• permite captarea glucozei din stânge prin stimularea translocării transportorilor de glucoză (GLUT4) din citoplasmă către membranele celulare (țesutul muscular și țesutul adipos);
• stimulează glicoliza (ficat, mușchi);
• stimulează glicogenogeneza hepatică și glicogenogeneza musculară;
• inhibă glicogenoliza și gluconeogeneza hepatică.

Toate aceste procese au loc prin activarea sau inactivarea unor enzime cheie, care joacă o gamă variată de roluri în metabolismul carbohidraților. În funcție de nivelul glicemiei, acest hormon acționează specific în direcția menținerii homeostaziei glicemice, atât timp cât funcționează în mod corespunzător.

Rol în metabolismul lipidic

• stimulează lipogeneza (sinteza de acizi grași) în țesutul adipos și ficat;
• stimulează sinteza de triacilgliceroli în țesutul adipos și ficat;
• stimulează lipoproteinlipaza din țesutul adipos și furnizează acizi grași;
• inhibă lipaza hormon sensibilă din țesutul adipos.

Aceste efecte sunt în strânsă corelație cu nivelul de glucoză din sânge, putând fi contrare atunci când, spre exemplu, organismul este privat de această sursă energetică pentru o perioadă lungă de timp (inaniție, malnutriție, post).

Rol în metabolismul proteic

• crește permeabilitatea membranelor celulare pentru aminoacizi;
• stimulează captarea intracelulară a aminoacizilor;
• facilitează utilizarea aminoacizilor exogeni (din alimentație) în mușchi și ficat;
• stimulează activitatea ribozomilor și sinteza hepatică și musculară de proteine;
• inhibă proteoliza la nivel hepatic și muscular;
• inhibă mobilizarea aminoacizilor și proteinelor din depozite;
• inhibă enzimele implicate în gluconeogeneză;
• inhibă conversia aminoacizilor în glucoză.

Drept urmare, în lipsa insulinei se reduce și sinteza proteinelor, așadar sinteza anticorpilor, iar acest lucru explică scăderea imunităţii la infecții a diabeticilor și, implicit, frecvența crescută a anumitor complicații la bolnavii de diabet zaharat.

Foto: shutterstock.com