Función endocrina del páncreas

El páncreas se encuentra en la pared posterior de la cavidad abdominal, detrás del estómago, a la altura de L1-L2, y se extiende desde el duodeno hasta el hilio esplénico. Mide aproximadamente 15 cm de largo y pesa unos 100 g. El páncreas tiene una cabeza ubicada en el arco duodenal, un cuerpo y una cola que llega hasta el hilio esplénico y se encuentra retroperitonealmente. El riego sanguíneo del páncreas lo proporcionan las arterias esplénica y mesentérica superior. La sangre venosa entra en las venas esplénica y mesentérica superior. El páncreas está inervado por nervios simpáticos y parasimpáticos, cuyas fibras terminales contactan con la membrana celular de las células de los islotes.

El páncreas tiene funciones exocrinas y endocrinas. Esta última la realizan los islotes de Langerhans, que constituyen entre el 1 % y el 3 % de la masa de la glándula (entre 1 y 1,5 millones). El diámetro de cada uno es de aproximadamente 150 µm. Un islote contiene entre 80 y 200 células. Existen varios tipos de células, según su capacidad para secretar hormonas polipeptídicas. Las células A producen glucagón, las células B insulina y las células D somatostatina. También se han descubierto varias células de los islotes, que supuestamente producen polipéptido intersticial vasoactivo (VIP), péptido gastrointestinal (GIP) y polipéptido pancreático. Las células B se localizan en el centro del islote y el resto en su periferia. La mayor parte de la masa (el 60% de las células) son células B, el 25% son células A, el 10% son células D y el resto (el 5% de la masa).

La insulina se forma en las células B a partir de su precursor, la proinsulina, que se sintetiza en los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso. La proinsulina consta de tres cadenas peptídicas (A, B y C). Las cadenas A y B están conectadas por puentes disulfuro, y el péptido C une las cadenas A y B. El peso molecular de la proinsulina es de 9000 daltons. La proinsulina sintetizada entra en el aparato de Golgi, donde es descompuesta por enzimas proteolíticas en una molécula de péptido C con un peso molecular de 3000 daltons y una molécula de insulina con un peso molecular de 6000 daltons. La cadena A de la insulina consta de 21 residuos de aminoácidos, la cadena B de 30 y el péptido C de 27-33. El precursor de la proinsulina en el proceso de su biosíntesis es la preproinsulina, que se diferencia de la anterior por la presencia de otra cadena peptídica de 23 aminoácidos unida al extremo libre de la cadena B. El peso molecular de la preproinsulina es de 11.500 daltons. Se transforma rápidamente en proinsulina en los polisomas. Desde el aparato de Golgi (complejo laminar), la insulina, el péptido C y, en parte, la proinsulina entran en vesículas, donde la primera se une al zinc y se deposita en estado cristalino. Bajo la influencia de diversos estímulos, las vesículas se desplazan hacia la membrana citoplasmática y liberan insulina disuelta en el espacio precapilar mediante emocitosis.

El estimulador más potente de su secreción es la glucosa, que interactúa con los receptores de la membrana citoplasmática. La respuesta de la insulina a su efecto es bifásica: la primera fase, rápida, corresponde a la liberación de las reservas de insulina sintetizada (primer grupo); la segunda, lenta, caracteriza la velocidad de su síntesis (segundo grupo). La señal de la enzima citoplasmática, la adenilato ciclasa, se transmite al sistema AMPc, movilizando el calcio de la mitocondria, que participa en la liberación de insulina. Además de la glucosa, los aminoácidos (arginina, leucina), el glucagón, la gastrina, la secretina, la pancreozima, el polipéptido inhibidor gástrico, la neurotensina, la bombesina, las sulfanilamidas, los estimulantes beta-adrenérgicos, los glucocorticoides, la STH y la ACTH tienen un efecto estimulante sobre la liberación y secreción de insulina. La hipoglucemia, la somatostatina, el ácido nicotínico, el diazóxido, la estimulación alfa-adrenérgica, la fenitoína y las fenotiazinas suprimen la secreción y liberación de insulina.

La insulina en sangre es libre (insulina inmunorreactiva, IRI) y está unida a las proteínas plasmáticas. Su degradación ocurre en el hígado (hasta un 80%), los riñones y el tejido adiposo bajo la influencia de la glutatión transferasa y la glutatión reductasa (en el hígado), la insulinasa (en los riñones) y las enzimas proteolíticas (en el tejido adiposo). La proinsulina y el péptido C también se degradan en el hígado, pero a un ritmo mucho más lento.

La insulina tiene múltiples efectos en los tejidos dependientes de insulina (hígado, músculos, tejido adiposo). No tiene efecto directo en el tejido renal y nervioso, el cristalino ni los eritrocitos. La insulina es una hormona anabólica que mejora la síntesis de carbohidratos, proteínas, ácidos nucleicos y grasas. Su efecto en el metabolismo de los carbohidratos se expresa en el aumento del transporte de glucosa a las células de los tejidos dependientes de insulina, la estimulación de la síntesis de glucógeno en el hígado y la supresión de la gluconeogénesis y la glucogenólisis, lo que provoca una disminución de los niveles de azúcar en sangre. El efecto de la insulina en el metabolismo proteico se expresa en la estimulación del transporte de aminoácidos a través de la membrana citoplasmática de las células, la síntesis de proteínas y la inhibición de su degradación. Su participación en el metabolismo de las grasas se caracteriza por la inclusión de ácidos grasos en los triglicéridos del tejido adiposo, la estimulación de la síntesis de lípidos y la supresión de la lipólisis.

El efecto biológico de la insulina se debe a su capacidad de unirse a receptores específicos de la membrana citoplasmática celular. Tras unirse a ellos, la señal se transmite mediante una enzima integrada en la membrana celular, la adenilato ciclasa, al sistema AMPc, que, con la participación del calcio y el magnesio, regula la síntesis de proteínas y la utilización de la glucosa.

La concentración basal de insulina, determinada radioinmunológicamente, es de 15-20 μU/ml en individuos sanos. Tras una carga oral de glucosa (100 g), su nivel aumenta de 5 a 10 veces en comparación con el nivel inicial al cabo de una hora. La tasa de secreción de insulina en ayunas es de 0,5-1 U/h, y tras las comidas aumenta a 2,5-5 U/h. La secreción de insulina aumenta con la estimulación parasimpática y disminuye con la estimulación simpática.

El glucagón es un polipéptido monocatenario con un peso molecular de 3485 daltons. Consta de 29 residuos de aminoácidos. Se descompone en el organismo mediante enzimas proteolíticas. La secreción de glucagón está regulada por la glucosa, los aminoácidos, las hormonas gastrointestinales y el sistema nervioso simpático. Su secreción se ve potenciada por la hipoglucemia, la arginina, las hormonas gastrointestinales, especialmente la pancreozamina, los factores que estimulan el sistema nervioso simpático (actividad física, etc.) y la disminución de los niveles sanguíneos de ácidos grasos libres.

La producción de glucagón se ve inhibida por la somatostatina, la hiperglucemia y los niveles elevados de ácidos grasos libres en sangre. El contenido de glucagón en sangre aumenta en casos de diabetes mellitus descompensada y glucagonoma. Su vida media es de 10 minutos. Se inactiva principalmente en el hígado y los riñones mediante su descomposición en fragmentos inactivos bajo la influencia de las enzimas carboxipeptidasa, tripsina, quimotripsina, etc.

El principal mecanismo de acción del glucagón se caracteriza por un aumento en la producción hepática de glucosa mediante la estimulación de su degradación y la activación de la gluconeogénesis. El glucagón se une a los receptores de membrana de los hepatocitos y activa la enzima adenilato ciclasa, que estimula la formación de AMPc. Esto conduce a la acumulación de la forma activa de la fosforilasa, que participa en el proceso de gluconeogénesis. Además, se suprime la formación de enzimas glucolíticas clave y se estimula la liberación de enzimas implicadas en el proceso de gluconeogénesis. Otro tejido dependiente del glucagón es el tejido adiposo. Al unirse a los receptores de los adipocitos, el glucagón promueve la hidrólisis de los triglicéridos con la formación de glicerol y ácidos grasos libres. Este efecto se logra mediante la estimulación del AMPc y la activación de la lipasa sensible a hormonas. El aumento de la lipólisis se acompaña de un aumento de los ácidos grasos libres en sangre, su incorporación al hígado y la formación de cetoácidos. El glucagón estimula la glucogenólisis en el músculo cardíaco, lo que aumenta el gasto cardíaco, dilata las arteriolas y reduce la resistencia periférica total, además de reducir la agregación plaquetaria y la secreción de gastrina, pancreozimina y enzimas pancreáticas. La formación de insulina, hormona somatotropa, calcitonina y catecolaminas, así como la excreción de líquidos y electrolitos en la orina, aumentan bajo la influencia del glucagón. Su nivel basal en el plasma sanguíneo es de 50-70 pg/ml. Tras la ingesta de alimentos proteicos, durante el ayuno, en casos de hepatopatía crónica, insuficiencia renal crónica y glucagonoma, el contenido de glucagón aumenta.

La somatostatina es un tetradecapéptido con un peso molecular de 1600 daltons, compuesto por 13 residuos de aminoácidos con un puente disulfuro. Se descubrió inicialmente en el hipotálamo anterior y posteriormente en las terminaciones nerviosas, las vesículas sinápticas, el páncreas, el tracto gastrointestinal, la glándula tiroides y la retina. La mayor cantidad de esta hormona se forma en el hipotálamo anterior y las células D del páncreas. Su función biológica es suprimir la secreción de hormona somatotrópica, ACTH, TSH, gastrina, glucagón, insulina, renina, secretina, péptido gástrico vasoactivo (VGP), jugo gástrico, enzimas pancreáticas y electrolitos. Reduce la absorción de xilosa, la contractilidad de la vesícula biliar, el flujo sanguíneo en los órganos internos (en un 30-40%), la peristalsis intestinal y también reduce la liberación de acetilcolina de las terminaciones nerviosas y la excitabilidad eléctrica de los nervios. La vida media de la somatostatina administrada por vía parenteral es de 1 a 2 minutos, lo que permite considerarla una hormona y un neurotransmisor. Muchos de sus efectos se deben a su influencia en los órganos y tejidos mencionados. Su mecanismo de acción a nivel celular aún no está claro. El contenido de somatostatina en el plasma sanguíneo de individuos sanos es de 10 a 25 pg/l y aumenta en pacientes con diabetes mellitus tipo 1, acromegalia y tumor pancreático de células D (somatostatinoma).

El papel de la insulina, el glucagón y la somatostatina en la homeostasis. La insulina y el glucagón desempeñan un papel fundamental en el equilibrio energético del organismo, manteniéndolo en un nivel determinado en diversos estados corporales. Durante el ayuno, el nivel de insulina en sangre disminuye y el de glucagón aumenta, especialmente entre el tercer y el quinto día de ayuno (aproximadamente de 3 a 5 veces). El aumento de la secreción de glucagón provoca una mayor degradación de proteínas en los músculos e incrementa el proceso de gluconeogénesis, que ayuda a reponer las reservas de glucógeno en el hígado. De este modo, se mantiene un nivel constante de glucosa en sangre, necesario para el funcionamiento del cerebro, los eritrocitos y la médula renal, potenciando la gluconeogénesis y la glucogenólisis, suprimiendo la utilización de glucosa por otros tejidos bajo la influencia del aumento de la secreción de glucagón y reduciendo el consumo de glucosa por los tejidos insulinodependientes como resultado de la disminución de la producción de insulina. Durante el día, el tejido cerebral absorbe de 100 a 150 g de glucosa. La hiperproducción de glucagón estimula la lipólisis, lo que aumenta el nivel de ácidos grasos libres en sangre, que son utilizados por el corazón y otros músculos, el hígado y los riñones como fuente de energía. Durante el ayuno prolongado, los cetoácidos formados en el hígado también se convierten en una fuente de energía. Durante el ayuno natural (durante la noche) o durante pausas prolongadas en la ingesta de alimentos (de 6 a 12 horas), las necesidades energéticas de los tejidos insulinodependientes del cuerpo se cubren mediante los ácidos grasos formados durante la lipólisis.

Tras ingerir carbohidratos, se observa un rápido aumento de los niveles de insulina y una disminución de los de glucagón en sangre. El primero acelera la síntesis de glucógeno y la utilización de glucosa por los tejidos insulinodependientes. Los alimentos proteicos (por ejemplo, 200 g de carne) estimulan un aumento brusco de la concentración de glucagón en sangre (entre un 50 y un 100 %) y un ligero aumento de la insulina, lo que contribuye a una mayor gluconeogénesis y a un aumento de la producción de glucosa en el hígado.

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