Insulina: 5 principais funções metabólicas e tipos

funcoes metabólicas da insulina

A insulina é uma hormona proteíca composta por 51 aminoácidos distribuídos entre duas cadeias peptídicas, as cadeias A e B de 21 e 30 resíduos de aminoácidos, respectivamente.

molécula da insulina

Formação da insulina

O pâncreas é um órgão atrás do estômago que é a principal fonte de insulina no corpo. Agrupamentos de células no pâncreas chamados ilhotas produzem o hormônio e determinam a quantidade com base nos níveis de glicose no sangue no corpo.

A preproinsulina é a proteína precursora original da insulina. É um polipeptídeo de cadeia única que consiste em pró-insulina e sequência peptídica de sinal.

Após sua translocação para o retículo endoplasmático, a pré-insulina é clivada em seu peptídeo sinal, liberando pró-insulina. A pró-insulina é uma cadeia simples contendo as cadeias A e B da insulina de forma contínua, unidas através de um segmento conhecido como o domínio C.

Os resíduos dibásicos flanqueiam o domínio C em cada extremidade.

No local de cada resíduo dibásico, uma enzima semelhante à tripsina cliva proinsulina. Esta clivagem finalmente liberta insulina juntamente com um péptido C. Até que seja metabolicamente necessário.

Funções metabólicas

A aparição da insulina no sangue está ligada a presença da glicose nele. Quanto mais alto o nível de glicose, mais insulina entra em produção para equilibrar os níveis de açúcar no sangue.

A insulina também auxilia na quebra de gorduras ou proteínas para energia.

Abrimos parênteses aqui para dar a conhecer algumas definições básicas, são elas:

  • Gliconeogênese: Síntese de glicose usando precursores não-carboidratos.
  • Glicólise: Degradação da glicose em ácido pirúvico e energia para o metabolismo celular.
  • Glicogênese: Síntese de glicogênio a partir de glicose.
  • Glicogenólise: Degradação do glicogênio em glicose.
  • Lipogênese: conversão de acetil-CoA em ácidos graxos e subseqüente síntese de triglicérides
  • Lipólise: Degradação de lipídios e triglicérides em ácidos graxos livres

Insulina no metabolismo da Glicose

A homeostase do metabolismo da glicose é realizada por duas cascatas de sinalização: captação de glicose mediada por insulina e a secreção de insulina estimulada por glicose.

A cascata permite que a insulina aumente a captação de glicose do músculo esquelético e do tecido adiposo, além de suprimir a geração de glicose pelas células hepáticas.

A ativação da sinalização começa quando a insulina interage extracelularmente com o receptor de insulina.

Essa interação leva a mudanças conformacionais no complexo receptor de insulina que provocam a translocação desejada do transportador GLUT-4 da parte intracelular para extracelular na membrana plasmática das células do músculo esquelético.

O GLUT 4, também denominado transportador de glicose 4 ou membro 4 da família 2 de carreador de soluto é uma proteína transportadora codificada pelo gene SLC2A4, sendo abundante nas membranas celulares do músculo esquelético, cardíaco e tecido adiposo

Wikipédia, disponível em https://pt.wikipedia.org/wiki/GLUT4

Assim, aumentando a presença de GLUT-4 na membrana plasmática, a insulina permite a entrada de glicose nas células do músculo esquelético para o metabolismo em glicogênio.

Metabolismo Glicogênico

No fígado, a insulina afeta o metabolismo do glicogênio pela estimulação da síntese de glicogênio. A proteína fosfatase I (PPI) é a molécula chave na regulação do metabolismo do glicogênio.

Através da desfosforilação, o PPI retarda a taxa de glicogenólise inativando a fosforilase quinase (ou cinase) e a fosforilase A. Em contraste, o PPI acelera a glicogênese pela ativação da glicogênio sintase B.

A insulina serve para aumentar a atividade específica do substrato do PPI nas partículas de glicogênio, estimulando a síntese de glicogênio de glicose no fígado.

Há uma variedade de enzimas metabólicas hepáticas sob o controle direto da insulina através da transcrição gênica. Isso afeta a expressão gênica nas vias metabólicas.

Na gliconeogênese, a insulina inibe a expressão gênica do passo limitante da taxa, a fosfoenolpiruvato carboxilase, bem como a frutose-1,6-bifosfatase e a glicose-6-fosfatase.

Na glicólise, a expressão gênica de glucoquinase e piruvato quinase aumenta. Na lipogênese, a expressão é aumentada da sintase do ácido graxo, da piruvato desidrogenase e da acetil-CoA carboxilase.

Insulina e o metabolismo Lipídico

A insulina aumenta a expressão de algumas enzimas lipogênicas. Isto é devido à glicose armazenada como um lipídio dentro dos adipócitos.

Assim, um aumento na geração de ácidos graxos aumentará a captação de glicose pelas células.

A insulina também regula esse processo desfosforilando e subsequentemente inibindo a lipase sensível a hormonas, levando à inibição da lipólise.

Em última análise, esta hormona diminui os níveis séricos de ácidos graxos livres.

Metabolismo Protéico

A taxa de turnover de proteína é regulada em parte pela insulina. A síntese proteica é estimulada pelo aumento da hormona na captação intracelular de alanina, arginina e glutamina (aminoácidos de cadeia curta), bem como expressão gênica da albumina alfa da cadeia pesada e da miosina muscular.

A regulação da degradação de proteínas é afetada pela regulação negativa da insulina das enzimas hepáticas e musculares responsáveis ​​pela degradação de proteínas.

As enzimas impactadas incluem proteases dependentes de ATP-ubiquitina e proteases e hidrolases lisossomais independentes de ATP.

Papel na inflamação e vasodilatação

As ações da hormona dentro das células endoteliais e macrófagos têm um efeito anti-inflamatório no corpo.

Dentro das células endoteliais, a insulina estimula a expressão da sintase do óxido nítrico endotelial (eNOS). A eNOS funciona liberando óxido nítrico (NO), o que leva à vasodilatação.

A hormona suprime o fator nuclear kappa-B (NF-kB) encontrado intracelularmente nas células endoteliais. O NF-KB endotelial ativa a expressão de moléculas de adesão, E-selectina e ICAM-1, que liberam moléculas de adesão celular solúveis na circulação.

A insulina suprime a geração de radicais O2 e espécies reativas de oxigênio (ROS). Dentro do macrófago, ela inibe a expressão da NADPH oxidase pela supressão de um de seus principais componentes, p47phox.

A NADPH oxidase auxilia na geração de radicais de oxigênio, que ativam o inibidor de NF-kB quinase beta (IKKB). O IKKB fosforila o IkB, levando à sua degradação.

Essa degradação libera NF-kB, permitindo sua translocação no núcleo do macrófago. Uma vez no núcleo, o NF-kB estimula a transcrição gênica de proteínas pró-inflamatórias que são liberadas na circulação, tais como: indução da óxido nítrico sintase (iNOS), fator de necrose tumoral alfa (TNF-alfa), interleucina-6 (IL -6), interleucina-8 (IL-8), proteína quimioatrativa de monócitos (MCP-1) e metaloproteinase de matriz (MMP).

Problemas com a insulina

Como podemos perceber, um delicado equilíbrio de insulina regula o açúcar no sangue e muitos processos no corpo.

Se os níveis dessa hormona estiverem muito baixos ou altos, o açúcar no sangue excessivamente alto ou baixo pode começar a causar sintomas.

Se um estado de baixo ou alto nível de açúcar no sangue continuar, sérios problemas de saúde podem começar a se desenvolver.

Na verdade, nalgumas pessoas, o sistema imunológico ataca as ilhotas pancreáticas e elas deixam de a produzir ou, se produzem, não o fazem de forma suficiente.

Quando isso ocorre, a glicose no sangue permanece no sangue e as células não conseguem absorvê-las para converter os açúcares em energia.

Este é o início do diabetes tipo 1, e uma pessoa com esta versão do diabetes precisará de injeções regulares de insulina para sobreviver.

Noutras pessoas, especialmente aquelas com excesso de peso, obesas ou inativas, a insulina não é eficaz no transporte de glicose para dentro das células e incapaz de realizar suas ações.

Diabetes tipo 2 irá desenvolver quando as ilhotas não podem produzir suficientemente a insulina para superar a sua resistência.

Tipos de insulina

Uma pessoa pode tomar diferentes tipos de insulina com base em quanto tempo precisa dos efeitos do hormônio suplementar para durar.

Geralmente, elas são categorizadas om base em vários fatores diferentes:

  • velocidade de início, ou quão rapidamente uma pessoa pode esperar que os efeitos comecem.
  • pico, ou a velocidade em que ela atinge seu maior impacto
  • duração do efeito
  • concentração, que nos Estados Unidos é de 100 unidades por mililitro (U100)
  • a via de administração, ou seja, requer injeção sob a pele, na veia ou nos pulmões por inalação.

Referências

  1. Adamman, A; Prelipcean, M (2018). Insulin: Function and types. Medical News Today. Disponível em: https://www.medicalnewstoday.com/articles/323760.php
  2. Vargas E, Carrillo Sepulveda MA. Biochemistry, Insulin Metabolic Effects. [Updated 2019 Apr 21]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2019 Jan-. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK525983/
  3. Slater T, Haywood NJ, Matthews C, Cheema H, Wheatcroft SB. Insulin-like growth factor binding proteins and angiogenesis: from cancer to cardiovascular disease. Cytokine Growth Factor Rev. 2019 Apr;46:28-35
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Autor: Augusto Constantino

Augusto Bene Tomé Constantino é Moçambicano. Nasceu na cidade de Chimoio, província de Manica. Formado em Farmácia pela Universidade Zambeze, leciona curso de Licenciatura na Faculdade de Ciências de Saúde da UniZambeze. Trabalha com microencapsulação de compostos bioativos usando biopolímeros de origem vegetal.