FISIOLOGÍA HUMANA. BLOQUE 8. SISTEMA ENDOCRINO Tema 33. Regulación hormonal del. Prof. Miguel García Salom

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1 Facultad de Medicina Departamento de Fisiología FISIOLOGÍA HUMANA BLOQUE 8. SISTEMA ENDOCRINO Tema 33. Regulación hormonal del metabolismo energético Prof. Miguel García Salom E mail:mgsalom@um.es. Tlfno Facultad de Medicina. Despacho B Campus de Espinardo

2 METABOLISMO ENERGÉTICO El mantenimiento del medio interno requiere el aporte de energía continuo a las células. La necesidad energética e de las células puede ser muy variable. ab Esta energía se consigue con la ingesta de alimentos, un proceso que se realiza de forma discontinua. Durante los periodos interdigestivos el organismo utiliza las reservas de energía almacenadas durante el periodo digestivo. La función del sistema hormonal es la de permitir el aporte continuo de energía a las La función del sistema hormonal es la de permitir el aporte continuo de energía a las células durante los periodos digestivo e interdigestivo, así como durante los estados de ayuno y de ejercicio físico.

3 METABOLISMO ENERGÉTICO Gasto energético promedio diario en individuos sedentarios: 2300 Kcal %: Metabolismo basal 5 15 %: Termogénesis inducida por la dieta y obligada %: Actividad física espontánea Con trabajos físicos diarios (trabajadores manuales) se pueden consumir 4000 Kcal o más. Periodos cortos de esfuerzo: 10 veces más gasto que en condiciones i basales. Embarazo, crecimiento, infecciones, cáncer, etc aumentan estas necesidades energéticas.

5 FASES METABÓLICAS Metabólicamente, el organismo está sometido, a lo largo del día, a cambios relacionados con la ingesta de alimentos y con el grado de actividad metabólica, que determinan las siguientes fases metabólicas: 1. Digestiva o absortiva (2 3 h tras una comida) 2. Interdigestiva o postabsortiva: entre comidas. 3. Ayuno: entre la última ingesta del día y el desayuno. El ayuno extremo y la depauperación son formas extremas. 4. Ejercicio agotador o trabajo físico: intensa necesidad de energía durante un tiempo corto (1 h).

7 RESUMEN DEL METABOLISMO ENERGÉTICO Las necesidades y capacidades específicas de las células son muy diferentes: 1. Células sin mitocondrias tienen que utilizar la glucolisis anaerobia 2. El encéfalo tiene dependencia absoluta directa de la glucosa y del oxígeno Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

9 SÍNTESIS DEL ATP A PARTIR DE LOS CARBOHIDRATOS Proceso en 3 fases: 1. Atrapamiento de la glucosa. 2. Glucolisis en el citoplasma con a. producción de 2 ATP b. producción de piruvato c. consumo de NAD + 3. Ciclo de los ATC y fosforilación oxidativa Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

10 SÍNTESIS DEL ATP A PARTIR DE LOS LÍPIDOS Lipolisis en el tejido adiposo liberando AGL que entran en las células 1. se transportan a la mitocondria (CPT I y II) y 2. sufren el proceso de β oxidación, un proceso de mayor eficiencia energética que el de los carbohidratos. Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

11 SÍNTESIS DEL ATP A PARTIR DE LAS PROTEÍNAS Las proteínas se desaminan y se convierten en productos intermedios (piruvato, acetil y y succinil CoA, α cetoglutarato, fumarato y oxalacetato). Requieren un proceso de desaminación ac (ciclo c de la uea)pa urea) para a evitar la toxicidad del amoníaco. Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

12 FORMACIÓN DE ATP A PARTIR DE LOS CUERPOS CETÓNICOS El hígado carece de tioforasa, (lo que impide la transformación del acetoacetato en acetil CoA) y dirige la síntesis hacia los cuerpos cetónicos, que sirven como sustratos energéticos para la síntesis de ATP (metabolismo aerobio). Aminoácidos cetogénicos: fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, tirosina, treonina y triptófano. Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

14 FORMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA: TRIGLICÉRIDOS Triglicéridos: Se almacenan en el tejido adiposo, al que llegan formando parte de las lipoproteínas Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

16 SÍNTESIS ENDÓGENA DE TG: OBESIDAD INDUCIDA POR LA DIETA Se produce en el hígado en respuesta a una hiperglucemia. Transferencia de TGs al tej. adiposo: A través de las VLDL (apo B 100), en donde pasan al adipocito. El resto de las VLDL, o IDL, se transfieren al hígado donde se endocitan, Transferencia de colesterol: LDL, que son ricas en colesterol y pobres en TGs, extraidas de la sangre al unirse al receptor de LDL Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

17 TRANSPORTE INVERSO DEL COLESTEROL 2 Intestino delgado 1 LCAT: Lecitina colesterol acil transferasa CETP: Proteína de transferencia de ésteres del colesterol Modificado de Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

19 GLUCONEOGÉNESIS Hígado y riñón pueden sintetizar glucosa a partir de glicerol, lactato, aminoácidos glucogénicos, piruvato y los productos intermedios del ciclo il de los ATC que pueden generar oxalacetato. El piruvato se transforma en oxalacetato. En los hepatocitos, pero no en lascélulas musculares, la existencia de glucosa 6 fosfatasa permite exportar glucosa fuera de la célula hepática. Hepatocito Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

20 RESUMEN DEL METABOLISMO ENERGÉTICO El aporte de nutrientes y la necesidad de aporte de energía no coinciden en el tiempo. Las necesidades y capacidades específicas de las células son muy diferentes entre si Se requiere un sistema de control finamente regulado que atienda las cambiantes necesidades energéticas del organismo en cada momento.

21 PANCREÁS ENDOCRINO Segrega Insulina y Glucagón, dos potentes y rápidos reguladores del metabolismo, que se liberan en función de las concentraciones plasmáticas de sus substratos. Su función vaasercoordinar a. el consumo de nutrientes procedentes de los alimentos y b. el flujo de substratos endógenos durante el ayuno, a través de acciones sobre el tejido adiposo, tejido muscular e hígado.

22 ISLOTE PANCREÁTICO El páncreas endocrino lo forman 1 millón de islotes pancreáticos, formados por células: Células β (60 75%): Insulina Células α (10 25%): Glucagón Células delta (5%): Somatostatina Insulina y glucagón se segregan por entrada de nutrientes secretagogos g gastro intestinales Insulina y glucagón V. Porta Hígado donde regulan su almacenamiento u oxidación y pasan a la circulación general. Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología 4th edition Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 4th edition Copyright 2006 Elsevier & Mosby

23 ISLOTE PANCREÁTICO Insulina y glucagón actúan en forma recíproca (efecto paracrino). La deficiencia aislada de insulina diabetes tipo I tiene efectos devastadores. Los efectos de la deficiencia aislada de glucagón son prácticamente desconocidos, ya que sus efectos se pueden compensar por otros mecanismos. Best & Taylor. Bases fisiológicas de la práctica médica. Copyright 2003, 13ª ed. Editorial Médica Panamericana

24 ISLOTE PANCREÁTICO Flujo de sangre en el islote de Langerhans Las células β predominan en el centro del islote, de forma la liberación de insulina afecta inmediatamente a las células α (inhibendo su secreción de glucagón)

25 INSULINA Hormona anabólica responsable del mantenimiento de la glucemia y de los AGL. Sintetizada como preproinsulina, se empaqueta en gránulos de secreción como proinsulina junto a enzimas que completan el proceso sintético almacenando cantidades equimoleculares de insulina y péptido C Best & Taylor. Bases fisiológicas de la práctica médica. Copyright 2003, 13ª ed. Editorial Médica Panamericana

26 SECRECIÓN DE INSULINA Una infusión mantenida de glucosa da lugar a una respuesta bifásica: Liberación de insulina inmediata, (10 minutos). Tardia: Si persiste el estímulo, con pico máximo a los 40 min Semivida media: 5 8 minutos. Inactivación ió por la insulinasa hepática (degrada ~50%), renal y de otros tejidos

27 REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE INSULINA 1. El metabolismo de la glucosa en la célula β (principal mecanismo estimulador) que produce ATP, NADP y NADPH. La glucocinasa (hexocinasa de baja afinidad) actúa como sensor de glucosa, controlando su tasa de utilización Best & Taylor. Bases fisiológicas de la práctica médica. Copyright 2010, 14ª ed. Editorial Médica Panamericana

29 MECANISMOS DE LA SECRECIÓN DE INSULINA La administración oral de glucosa tiene un efecto liberador de insulina mayor que la infusión iv debido al efecto de incretina de los péptidos GLP 1: Péptido similar al glucagón de tipo 1 GIP: Péptido insulinotropo dependiente de glucosa (GIP), que actúan potenciando la acción de la glucosa sobre las células β. Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 4th edition Copyright 2006 Elsevier & Mosby

30 MECANISMOS DE LA SECRECIÓN DE INSULINA Cuantificación de la función de la célula β Determinando los niveles plasmáticos del péptido C, liberado con la insulina, ya que: Insulina y Péptido C se liberan en cantidades equimoleculares. La Insulina es extraída por el hígado en cantidad variable. Así, la [Insulina] en V. Porta es 2 10 vs. mayor que en plasma. Se degrada en hígado y en riñón El Péptido C no es extraído por el hígado.

31 MECANISMO DE ACCIÓN DE LA INSULINA La terminación del estímulo de la insulina se produce por regulación negativa tanto del receptor de insulina como de las proteínas IRS

32 MECANISMO DE ACCIÓN DE LA INSULINA Su efecto global es facilitar el almacenamiento de sustratos e inhibir su liberación, proceso en el cual se gasta energía. Receptor de tirosina cinasa Best & Taylor. Bases fisiológicas de la práctica médica. Copyright 2003, 13ª ed. Editorial Médica Panamericana

34 OTRAS ACCIONES DE LA INSULINA 1. Contribuye al crecimiento, a la regeneración tisular y al remodelado óseo. 2. Estimula la síntesis de colesterol a partir de acetil CoA CoA. 3. Estimula la entrada de K +, Mg 2+ y de fosfatos en las células y su reabsorción tubular y también la de Na + a nivel renal. 4. Efecto termogénico (por la formación de glucógeno y la estimulación de la Na + /K + ATP asa). 5. Inhibe el apetito (hipotálamo) y estimula la formación de Leptina, inhibidora del apetito y de la síntesis de Insulina.

35 REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE INSULINA Retroalimentación entre los niveles de nutrientes y la secreción de insulina. La molécula l reguladora fundamental es la glucosa Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología 2nd edition Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 2nd edition Copyright 2002 Elsevier & Mosby

37 GLUCAGÓN Principal hormona contrarreguladora de la insulina Hormona peptídica de 39 aás., con Pm = 3500 (cadena lineal). Síntesis: Pre pro hormona que se escinde a glucagón y otros péptidos (GLP 1 y GLP 2, GRPP). Función principal p Regular el metabolismo intrahepático de la glucosa y de los ácidos grasos libres. Efectos biológicos: Estimula la neoglucogénesis y la glucogenolisis. Inhibe la glucolisis y la síntesis de AGL a partir de la glucosa, manteniendo la glucemia. En casi todos sus aspectos, las acciones del glucagón son opuestas a las de la insulina.

41 HOMEOSTASIS METABÓLICA: REGULACIÓN HORMONAL Reparto de la glucosa y TG durante el período digestivo (cociente Insulina/Glucagón aumentado) Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

42 HOMEOSTASIS METABÓLICA: REGULACIÓN HORMONAL Liberación de energía durante el período interdigestivo i o el ayuno prolongado: Cociente Glucagón/Insulina elevado Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

45 BIBLIOGRAFÍA Wilmore y Costill Fisiología ii del esfuerzo y del ldeporte. 6ª ed Editorial Koeppen Paidotribo, & Stanton: 2007 Berne y Levy. Fisiología, 6ª ed. Elsevier & Mosby, 2009 Koeppen Best & Taylor. Stanton: Bases Berne fisiológicas y Levy. de la práctica Fisiología, médica. 6ª ed. Elsevier & Mosby, ª ed. Editorial Médica Panamericana, 2010 Hall: yguyton y Hall.Tratado gde Fisiología Médica p 12ªEd Elsevier Saunders, 2011 Best & Taylor. Bases fisiológicas de la práctica médica. 14ª ed. Editorial Médica Panamericana, 2010 Silverthorn Fisiologia Humana 4ªed Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings, 2007 Hall: Guyton y Hall.Tratado de Fisiología Médica 12ªEd Elsevier Saunders, 2011 Fox. Fisiología Humana, 12ªEd Mc Graw Hill/Interamericana, 2011 Silverthorn Fisiologia Humana 4ªed Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings, 2007 Fox. Fisiología Humana, 12ªEd Mc Graw Hill/Interamericana, 2011

46 PREGUNTAS EJEMPLO 1ª. Al hablar de la tioforasa es falso afirmar que: 5ª. Una de las siguientes afirmaciones sobre la insulina es falsa: A) Se expresa en hígado y otros tejidos A) El cociente insulina/glucagón l aumenta durante el periodo digestivoi B) Permite la formación de acetil CoA B) Inhibe la síntesis hepática de glucosa C) Utiliza aceto acetato como sustrato C) Estimula a la lipasa hormono sensible a nivel periférico D) En su ausencia se forma β OH butirato D) Inhibe la síntesis hepática de cetoácidos 2ª. A diferencia de los hepatocitos, las células musculares esqueléticas no poseen: : A) Glucosa 6 fosfatasa B) Glucógeno fosforilasa. C) Glucógeno sintasa D) Aconitasa 3ª. Una de las siguientes sustancias no forma parte de los quilomicrones: A) Triglicéridos B).Lipoproteinlipasa C) Colesterol D)Apoproteína B 4ª. Señale la afirmación falsa sobre el metabolismo de las lipoproteínas: A) Las VLDL transfieren triglicéridos dlhí del hígado a las células l B) Las LDL son ricas en colesterol C) Las HDL ceden los ésteres del colesterol a las VLDL D) Las LDL son las encargadas del transporte inverso del colesterol 6ª. Durante el ayuno prolongado es falso que:: A) El cociente glucagón/insulina li está aumentado en el m. esquelético B) El cociente insulina/glucagón es muy alto en hígado C) El cociente catecolaminas/insulina es alto en m. esquelético D) Se estimula la síntesis hepática de cetoácidos 7ª. Durante el ejercicio físico es cierto que: A) Las reservas de fosfágenos fá mantienen los niveles de ATP durante unos pocos segundos. B) La glucolisis anaerobia mantiene los niveles de ATP durante pocos minutos de ejercicio intenso C) La oxidación aeróbica de las grasaspuede mantener de forma indefinida el aporte de ATP durante un ejercicio físico moderado D) Todo lo anterior es cierto

47 PREGUNTAS EJEMPLO 8ª. Una de las siguientes acciones hormonales no se produce durante el ayuno: A) El cortisol aumenta la glucemia. B) Las catecolaminas aumentan la glucemia. C) El cortisol disminuye la gluconeogénesis. D) El cortisol se opone a las acciones de la insulina sobre las células grasas. 9ª. Una de las siguientes acciones hormonales no se produce durante el ayuno: A) El cortisol aumenta la glucemia. B) Las catecolaminas aumentan la glucemia. C) El cortisol disminuye la gluconeogénesis. D) El cortisol se opone a las acciones de la insulina sobre las células grasas. 10ª. Una de las siguientes acciones hormonales es cierta: A) El glucagón estimula la proteolisis. B) La T 3 estimula la reabsorción ósea del calcio. C) El cortisol estimula la gluconeogénesis. D) El glucagón estimula la síntesis muscular de glucosa. 11ª. La estimulación de la secreción de insulina por la glucosa se debe a uno de los siguientes mecanismos: A) Estimulación ió de la adenil ciclasa B) Inhibición de la glucocinasa C) Disminución de los nivles de AMPc D) Aumento de los niveles intracelulares de calcio. 12ª. Entre las acciones biológicas de la insulina no se encuentra alguna de las siguientes:: A) Efecto termogénico. B) Estimulación del apetito. C) Estimulación de la síntesis de leptina D) Estimulación de la síntesis de colesterol. 13ª. En una neuropatía diabética de larga duración cuál de las siguientes hormonas tendrá alterada su liberación?: A. Péptido C. B. Glucagón. C. Adrenalina. D. Cortisol. 14ª. En un paciente diabético que sufre una crisis hipoglucémica (por falta de insulina), cuál de los siguientes valores va a estar probablemente por debajo de lo normal?: A. Concentración de urea en la orina. B. Concentración de glucagón en el plasma. C. Concentración de ácidos grasos libres en el plasma. D. Presión parcial, arterial, de CO 2. 15ª. Cuál de los siguientes procesos no estará estimulado en el hígado de una atleta tras una prueba de ultramaratón? : A) Síntesis de glucógeno. B) Glucogenolisis. C) Gluconeogénesis. D) Síntesis de glucosa a partir de la alanina.