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Insulina,Glucagon e Diabetes Melito

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Editor:Giórgio C. Tondello

Colaboradores: Lucas Andrei Muehlbauer, Kurt Neulaender Neto, Carlos Ehrl, Tiago Vasconcelos Xavier e Rafael de Geus Koerber

IntroduçãoEditar

->O pâncreas, além de suas funções digestivas, secreta 2 hormônios importantes, insulina e glucagon, que são muito importantes para para a regulação normal do metabolismo da glicose,lipídeos e proteínas.

Anatomia e Fisiologia do PâncreasEditar

  • Nova imagem (3).png

    histoemedicina.blogspot.com

    O pâncreas é formado por 2 tipos principais de tecidos, (1) os ácinos, que secretam o suco digestivo no duodeno, e (2) as ilhotas de langerhans, que secretam a insulina e o glucagon direto no sangue.
  • As ilhotas contêm três tipos de celulares principais, as células alfa,beta e delta, que se distinguem entre si devido as suas características morfológicas e de coloração.
  • Células Beta: Constituem aproximadamente 60% de todas as células das ilhotas e são responsáveis por secretar insulina e amilina.
  • Células Alfa: São cerca de 25% do total e secretam o glucagon.
  • Células Delta: Aproximadamente 10% do total. secretam Somatostatina.

Efeito da Insulina sobre o Metabolismo dos CarboidratosEditar

-> Imediatamente após uma rica refeição em carboidratos, a glicose que é absorvida para o sangue causa uma secreção rápida de insulina,que é discutida em detalhes posteriormente. A insulina, por sua vez, causa pronta captação, armazenamento e utilização da glicose por quase todos os tecidos do organismo, mas especialmente pelos músculos, tecido adiposo e fígado.

  • Captação e Metabolismo da Glicose nos Músculos

->Sob duas condições os músculos usam grandes quantidades de glicose:

(1) "Durante a realização de exercícios moderados ou intensos". Este emprego da glicose não precisa de grandes quantidades de insulina, por que as fibras musculares em exercício tornan-se mais permeáveis a glicose, mesmo na ausência de insulina devido ao próprio processo de contração muscular.

(2) "Nas poucas horas seguintes a uma refeição". Neste período, a concentração de glicose no sangue esta bastante elevada e o Pâncreas está secretando grandes quantidades de insulina. Esta insulina adicional provoca um transporte rápido da glicose para dentro das células musculares.

  • Armazenamento de Glicogênio no Músculo

​-> Se os músculos não estiverem se exercitando depois de uma refeição e ainda assim a glicose for transportada abundantemente para as células musculares, então a maior parte da glicose é armazenada na forma de glicogênio muscular, em vez de ser utilizada como energia. O glicogênio pode ser usado posteriormente como energia pelo músculo.


  • A insulina promove a Captação, Armazenamento e Utilização da Glicose Hepática

​->  Um dos mais importantes efeitos da insulina é fazer com que a maioria da glicose absorvida após uma refeição seja armazenada quase que imediatamente no fígado sob forma de glicogênio.

-> Então, entre as refeições, quando o alimento não está disponível a concentração de glicose sanguinea começa a cair, a secreção de insulina diminui rapidamente e o glicogênio hepático é novamente convertido em glicose, que é liberada de volta ao sangue, para impedir que a concentração da glicose caia a níveis muito baixos.


  • Mecanismo pelo qual a insulina provoca a captação e armazenamento de glicose no fígado

​(1) A insulina inativa a fosforilase hepática, a principal enzima que leva à quebra do glicogênio hepático em glicose, Isto impede a ruptura do glicogênio que foi armazenado nas células hepáticas.

(2) A insulina causa um aumento da captação de glicose do sangue pelas células hepáticas através do aumento da atividade da enzima glicoquinase, que provoca a fosforilação inicial da glicose.

  •  (3) A insulina também aumenta as atividades das enzimas que promovem a síntese de glicogênio ( glicogênio sintase)
  • O efeito global de todas estas ações é aumentar a quantidade de glicogênio no fígado.


  • A glicose é Liberada do Fígado entre as Refeições

-> Quando o nível de glicose no sangue começa a baixar entre as refeições, ocorrem diversos eventos que fazem com que o fígado libere a glicose de volta para o sangue circulante:

(1) A redução da glicose sérica faz com que o pâncreas reduza sua secreção de insulina

(2) A ausência de insulina então reverte todos os efeitos relacionados anteriormente para o armazenamento de glicogênio, interrompendo a síntese de glicogênio no fígado e impedindo a captação adicional da glicose pelo fígado a partir do sangue.

(3) A ausência de insulina (Juntamente com o aumento do glucagon) ativa a enzima fosforilase, que causa a clivagem do glicogênio em glicose fosfato.

(4) A enzima glicose fosfatase, que foi inibida pela insulina, torna-se ativada pela ausência de insulina e faz com que o radical fosfato seja retirado da glicose; isto possibilita a difuão da glicose livre de volta para o sangue.

    • Assim, o fígado remove a glicose do sangue quando está presente em quantidade excessiva após uma refeição e devolve para o sangue quando a concentração de glicose sanguinea diminui entre as refeições.


  • A Insulina promove a Conversão do Excesso de Glicose em Ac. Graxos.

​-> Quando a quantidade de glicose que penetra nas células hepáticas é maior da que pode ser armazenada sob forma de glicogênio ou da que pode ser utilizada para o metabolismo local dos hepatócitos, a insulina promove a conversão de todo esse excesso de glicose em acidos graxos. Estes ácidos graxos são subsequentemente empacotados sob forma de triglicerídeos em lipoproteínas. ENTÃO, A INSULINA "AUMENTA" A LIPOGÊNESE!

-> A insulina também INIBE A GLICONEOGÊNESE. Isto ocorre principalmente por meio da redução das quantidades e atividades que as enzimas hepáticas precisam para a gliconeogênese.


Efeito da Insulina no Metabolismo das GordurasEditar

  • A insulina promove a Síntese e o Armazenamento das Gorduras

-> A insulina apresenta diversos efeitos que levam ao armazenamento das gorduras no tecido adiposo. Em primeiro lugar, a insulina aumenta a utilização da glicose pela maioria dos tecidos do corpo, o que automaticamente reduz a utilização de gorduras. Entretanto, a insulina também promove a síntese de ácidos graxos. Quase toda a síntese ocorre nas células hepáticas, e os ácidos graxos são então transportados do fígado através das lipoproteínas séricas para serem armazenadas nas células adiposas.

  • Fatores que levam a um aumento da síntese dos Ac. Graxos no fígado:
  1. A insulina aumenta o transporte da glicose para dentro das células hepáticas
  2. O ciclo do ácido cítrico produz uma quantidade excessiva de íons citrato e íons isocitrato quando uma quantidade também excessiva de glicose está sendo utilizada como fonte de energia.
  3. A maior parte dos ácidos graxos é então sintetizada dent​ro fígado e utilizada para formar triglicerídeos.
  • O papel da Insulina no Armazenamento das Gorduras nas Células Adiposas
  1. A insulina inibe a ação da lipase hormônio-sensível ( Consequentemente, a liberação dos ácidos graxos do tecido adiposo para o sangue circulante é inibida)
  2. A insulina promove o transporte da glicose através da membrana celular para as células adiposas ( Exatamente da mesma maneira que promove o transporte da glicose para dentro nas células musculares.
  •  A deficiência de Insulina aumenta o Uso das Gorduras como Fonte de Energia

​-> Todos os aspectos da lipólise e de seu uso como fonte de energia estão muito aumentados na ausência de insulina. Isto ocorre mesmo normalmente entre as refeições, quando a secreção de insulina é mínima, mas se torna extrema ni diabetes melito, quando a secreção de insulina é quase zero.

-> A Deficiência de insulina causa lipólise das Gorduras armazenadas e Liberação de Ácidos Graxos livres. O efeito mais importante é que a enzima lipase hormônio-sensível nas células adiposas torna-se intensamente ativada. Consequentemente, a concentração plasmática dos ácidos graxos livres torna-se então o principal subtrato de energia utilizado essencialmente por todos os tecidos do organismo, com exceção do cérebro.

-> A deficiência de Insulina aumenta as concentrações de colesterol e fosfolipídeos plasmáticos.

-> A utilização excessiva das gorduras durante a falta de insulina causa Cetose e Acidose. A ausência de insulina também forma quantidades excessivas de ácido acetoacético nas células hepáticas. Isto ocorre em consequência do seguinte efeito: na ausência de insulina, mas na presença de grandes quantidades de ácidos graxos nas células hepáticas, o mecanismo de transporte da carnitina para levar os ácidos graxos para as mitocôndrias torna-se cada vez mais ativado.

Efeito da Insulina no Metabolismo das Proteínas e no CrescimentoEditar

  1. A insulina estimula o transporte de muitos aminoácidos para dentro das células. Assim, a insulina divide com o hormônio do crescimento a capacidade de aumentar a captação de aminoácidos dentro das células.
  2. A insulina aumenta os processos de tradução do RNA, formando desta maneira, novas proteínas.
  3. A insulina também aumenta ( em um intervalo maior de tempo ) a taxa de transcrição de sequências genéticas selecionadas de DNA no núcleo celular, formando assim quantidades aumentadas de RNA e uma síntese ainda maior de proteínas.
  4. A insulina inibe o catabolismo das proteínas, reduzindo assim a taxa de liberação de aminoácidos a partir das células, especialmente das células musculares.
  5. No fígado, a insulina deprime a taxa de gliconeogênese. Isto ocorre por meio da redução da atividade das enzimas que promovem a gliconeogênese.
    • EM RESUMO: A insulina promove a formação de proteínas e impede sua degradação.


  • A ausência de Insulina causa Depleção de Proteínas e Aumento dos Aminoácidos plasmáticos.    

-> Praticamente toda reserva de proteínas é suspensa quando não há disponibilidade de insulina. O consumo de proteínas resultante é um dos efeitos mais graves do Diabetes Melito; pode levar a uma fraqueza extrema, assim como á alteração de diversas funções dos órgãos.

  • A insulina e o GH Interagem de Modo Sinérgico para Promover o Crescimento.

-> Como a insulina é necessária para a síntese de proteínas, é também essencial para o crescimento de um animal, assim como o hormônio do crescimento.

Gh e insulina.jpg

www.sistemanervoso.com

  • Gráfico : Efeito do hormônio do crescimento, da insulina, e do hormônio do crescimento juntamente com a insulina sobre o crescimento num rato pancreatectomizado e hipofisectomizado. O gráfico mostra um crescimento quando o GH e a insulina são usados concomitante mente, e seu baixo efeito quando são usados separadamente.




Mecanismos da Secreção de InsulinaEditar

Grafico 3.png

dc341.4shared.com

* A figura mostra os mecanismos celulares básicos para a secreção de insulina pelas células beta pancreáticas em resporta ao aumento da concentração da glicose sanguinea, que é o controlador primário de secreção de insulina.




Controle da secreção de InsulinaEditar

  • O aumento da glicose sanguinea estimula a secreção de insulina

​-> Se a concentração de glicose no sangue for subitamente aumentada para um nível duas ou três vezes o valor normal, e a partir dai se mantiver neste nível elevado, a secreção de insulina aumentará acentuadamente em dois estágios.

  1. A concentração de insulina plasmática aumenta quase 10x dentro de 3 a 5 minutos depois da elevação aguda da glicose no sangue; isto é uma consequência da liberação imediata da insulina pré-formada a partir das células beta das ilhotas de langerhans. A secreção não é mantida e em torno de 5 a 10 minutos a concentração de insulina diminui em torno da metade do nível inicial.
  2. Por volta dos 15 minutos, a secreção da insulina aumenta pela segunda vez e atingê um novo platô depois de 2 a 3 horas. Esta secreção resulta tanto de uma liberação adicional da insulina pré-formada como da ativação do sistema enzimatico que sintetiza e libera nova insulina a partir das células.


Grafico 2.png

dc341.4shared.com

  • Aumento da concentração de insulina plasmática após um aumento subito da glicose sérica de duas a três vezes a faixa normal. Observe um aumento iniciál rápido na concentração de insulina e então um aumento tardio e continuado na concentração começando de 15 a 20 minutos mais tarde.




  • Mecanismo de Feedback entra a concentração de Glicose sanguínea e a taxa de secreção de insulina

 -> Com um aumento da glicose sérica acima de 100mg/100ml de sangue, a taxa de secreção da insulina aumenta rapidamente, atingindo um pico entre 10 e 25 vezes o nível basal com concentrações de glicose entre 400 e 600 mg/100ml. como mostrado no gráfico abaxio. Deste modo, o aumento na secreção da insulina sob estímulo da glicose é dramático, tanto na sua velocidade como no grau de elevação do nível de secreção atingidos. 

Insulina gráfico.png

dc341.4shared.com

* Secreção de insulina aproximada em diferentes níveis plasmáticos de glicose.







-> Esta resposta da secreção de insulina a uma aumentada concentração de glicose sérica fornece um mecanismo de feedback extremamente importante para a regulação da glicose sanguínea. Ou seja, qualquer elevação na glicose sanguínea aumenta a secreção de insulina, e a insulina por sua vez, aumenta o transporte da glicose para o fígado, para os músculos e para outras células, reduzindo a concentração sérica da glicose de volta para o seu valor normal.


GLUCAGON E SUAS FUNÇÕESEditar

  • É um hormônio secretado pelas células alfa das ilhotas de Langerhans quando a concentração da glicose sanguínea cai.
  • Tem efeitos completamente opostos ao da insulina.
  • Os principais efeitos do Glucagon sobre o metabolismo da glicose são (1) a quebra do glicogênio hepático (glicogenólise) e (2) o aumento da gliconeogênese no fígado. Esses dois efeitos aumentam enormemente a disponibilidade da glicose para os outros órgãos do organismo.

Regulação e Secreção De GlucagonEditar

-> A concentração de glicose sanguínea é, de longe, o fator mais pontente que controla a secreção de glucagon. Assim, na hipoglicemia, o glucagon é secretado em grandes quantidades, e então aumenta enormemente o débito hepático de glicose, realizando assim a impornte função de corrigir a hipoglicemia.

-> Concentrações elevadas de aminoácidos, como ocorre no sangue depois de uma refeição de proteínas, estimulam a produção de glucagon. A importância da estimulação da secreção do glucagon pelo aminoácidos é que o glucagon converte rapidamente aminoácidos em glicose, disponibilizando ainda mais glicose para os tecidos.

-> Em exercícios exaustivos, a concentração sérica do glucagon aumenta de 4 a 5 vezes. Não se sabe ao certo o que promove esse aumento, por que a concentração de glicose sanguínea não cai obrigatoriamente.

-> SOMATOSTATINA INIBE A SECREÇÃO DE GLUCAGON E DE INSULINA: As células delta das ilhotas de Langerhans secretam o hormônio Somatostatina. Foi sugerido que o principal papel da somatostatina é prolongar o período de tempo que os nutrientes alimentares são assimilados no sangue.

(1) A somatostaina age localmente dentro das próprias ilhotas de Langerhans, para deprimir a secreção tanto de  insulina como de glucagon.

(2) A somatostatina diminui a motilidade do estômago, do duodeno e da visicula biliar.

(3) A somatostatina diminui tanto a secreção como a absorção no TGI.


IMPORTÂNCIA DA REGULAÇÃO DA GLICOSE SANGUÍNEAEditar

-> A glicose é o único nutriente que pode ser utilizado normalmente pelo cérebro, retina, e epitélio germinativo das gônadas em quantidades suficientes para supri-los com a energia requerida de modo ideal. Consequentemente, isso é importante para manter a concentração de glicose sanguínea num nível suficientemente elevado para fornecer sua nutrição necessária.


OBS: DIABETES SERÁ FEITO EM OUTRO LINK


Link ExternoEditar

http://www.youtube.com/watch?v=E78NsX75Qgo (Diabetes e a ação da insulina sobre a glicose )

http://www.youtube.com/watch?v=m_BJWFVQWJI ( Como o mecanismo de insulina funciona )

http://www.andrevianna.med.br/pesquisadores-descobrem-um-potencial-avanco-para-a-cura-do-diabetes-tipo-1-researchers-uncover-potential-breakthrough-cure-for-type-1-diabetes/ ( Potencial avanço para a cura do Diabetes Tipo 1 )


ReferênciasEditar

TONDELLO, Giórgio C. Anotações da aula da Disciplina de Fisiologia. UNIVILLE. 31/07/2013.

CONSTANZO, Linda S. Fisiologia. Guanabara Koogan, 4ª edição, RIO DE JANEIRO, 2008.

HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de Fisiologia Médica. Elsevier, 12ª edição, RIO DE JANEIRO, 2011

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