Fisiopatología del metabolismo de los hidratos de carbono, apuntes de Biología

Fisiología de la Regulación de la Glucemia

La glucosa es una fuente de energía para las células. Las neuronas la captan de la sangre por un mecanismo independiente de la insulina y es el único combustible que utilizan en condiciones fisiológicas. Ya que la captación neuronal de glucosa es proporcional a la glucemia, es necesario mantener ésta por encima de unas cifras mínimas para garantizar un funcionamiento cerebral normal. El ser humano alterna periodos de alimentación, en los cuales puede entrar directamente glucosa a la sangre desde el exterior, con periodos de ayuno, en los que la glucosa procede del hígado. Los mecanismos reguladores mantienen la glucemia a lo largo del día entre 70 mg/dl (fase de ayuno) y 140 mg/dl (fase postprandial), mientras que la concentración de otros sustratos energéticos oscila mucho más.

La ingestión de alimentos estimula la secreción de insulina. La elevación de la insulina en la vena porta facilita la captación de glucosa procedente de los alimentos por el hígado e inhibe la producción hepática de glucosa. La glucosa captada por el hígado se almacena como glucógeno. La elevación de la insulina aumenta la captación, oxidación y depósito de glucosa en los tejidos muscular y adiposo. La insulina además suprime la lipólisis y activa la lipogenesis en el tejido adiposo, y facilita la captación de aminoácidos por las células y la síntesis de proteínas. Los efectos de la insulina son básicamente anabólicos.

En el periodo de ayuno determinados tejidos (cerebro, células sanguíneas) continúan consumiendo glucosa, de manera que ésta tiende a bajar en sangre, con lo que se produce un descenso de la insulina y una elevación del glucagón y de otras hormonas hiperglucemiantes. La hipoinsulinemia aumenta la producción hepática de glucosa. La glucosa procede del catabolismo del glucógeno hepático durante las primeras 12-24 hs de ayuno, pero, a medida que éste se agota, se activa la gluconeogénesis. Los principales sustratos gluconeogénicos son el glicerol (procedente de la lipólisis en el tejido adiposo) y el lactato, el piruvato y la alanina (procedentes del músculo esquelético y del tracto esplácnico). El músculo capta muy poca glucosa durante este periodo (debido a las bajas2 concentraciones de insulina) y utiliza como combustible principal los ácidos grasos libres (AGL). Estos AGL proceden de la lipólisis del tejido adiposo que origina el descenso de la insulinemia. Parte de los AGL se convierten en el hígado en cuerpos cetónicos, que sirven como combustible para el músculo, siempre y cuando haya unas cantidades mínimas de insulina circulante que permitan su captación.

La secreción de insulina por las células ß depende de la actividad de una enzima, la glucocinasa, que actúa como un glucorreceptor. Las células ß son totalmente permeables a la glucosa, que se transforma en glucosa-6-fosfato por la acción de la glucocinasa. La activación de la glucocinasa produce la liberación de insulina. La insulina se sintetiza como una molécula precursora que posteriormente se disocia en dos péptidos (A y B) y péptido C, que se liberan en cantidades equimoleculares. A diferencia de la insulina, el péptido C tiene una vida media más larga. También ejercen un efecto estimulante de la liberación insulínica los aminoácidos, la acetilcolina y los peptidos gastrointestinales llamados de forma genérica incretinas, como el péptido inhibidor gástrico o péptido insulinotrópico dependiente de la glucosa (GIP) y péptido 1 análogo al glucagón (GLP-1). La liberación de incretinas explica que la glucosa administrada por vía oral provoque una mayor liberación de insulina que cuando se administra por vía endovenosa.

Exploración Anatomofuncional del Páncreas Endocrino

Medición de Glucosa en Plasma

La prueba más sencilla es medir la glucosa en plasma (glucemia) obtenido a partir de sangre venosa, cuyas cifras normales en ayunas son 80-100 mg/dl y normalmente no superan los 140 mg/dl tras las comidas. También se puede medir la glucemia en una gota de sangre capilar (punción del pulpejo de los dedos), mediante tiras reactivas acopladas a un aparato (glucómetro). Como la concentración de glucosa en los hematíes es menor que en el suero, la medida de la glucemia en sangre capilar es un 10% menor que la obtenida en plasma. Los diabéticos deben hacerse varias determinaciones a lo largo del día (antes y después de las comidas), para tener una idea real de cuales son las oscilaciones de su3 glucemia. Con el fin de evaluar la repercusión de la glucemia sobre el organismo se puede medir la concentración de algunas proteínas que son glucosiladas de forma no enzimática, es decir en función de la glucemia existente. De ellas la que se utiliza habitualmente es la hemoglobina glucosilada o HbA1c, que en sujetos normales representa entre el 4-5,6% de la Hb total. El % de HbA1c circulante es el reflejo del promedio de las glucemias existentes durante las 6 a 9 semanas anteriores a su determinación (este período depende de la vida del hematie en la circulación).

Diagnóstico de Diabetes Mellitus

Se considera que una persona desarrolla una diabetes mellitus (DM) cuando se da cualquiera de las siguientes circunstancias:

1. la glucemia plasmática basal (en ayunas de 8 horas) es superior a 125 mg/dl en dos días distintos,
2. aparecen los síntomas clásicos de la DM (ver abajo) asociados a una glucemia a cualquier hora del día superior a 199 mg/dl,
3. la glucemia a las dos horas de un test de tolerancia oral a 75 g de glucosa es superior a 199 mg/dl o
4. la HbA1c es superior a 6,4%. El test de tolerancia oral a la glucosa ha de hacerse en condiciones estandarizadas. Si los diabéticos no corrigen el trastorno metabólico, inevitablemente acabarán presentando las complicaciones características de la diabetes (ver abajo).

Riesgo de Diabetes (Prediabetes)

Una persona está en riesgo de desarrollar diabetes (lo que algunos autores denominan prediabetes) si se da cualquiera de las siguientes circunstancias:

1. la glucemia plasmática basal está entre 100 y 125 mg/dl (esta situación se denomina Alteración de la glucemia en ayunas),
2. la glucemia plasmática a las 2 horas de ingerir por vía oral 75 g de glucosa está entre 140 y 199 mg/dl (esta situación se denomina Intolerancia a la glucosa oral) y
3. la HbA1c está entre 5,7 y 6,4%. Estos pacientes pueden evolucionar hacia la normalidad, mantenerse en esta situación o avanzar hacia una diabetes dependiendo de factores intrínsecos (causa de la diabetes) o extrínsecos (evolución del peso o del grado de sedentarismo, uso de fármacos, etc.).

Glucosuria y Cuerpos Cetónicos

Normalmente no existe glucosa en la orina. Cuando sube la glucemia aumenta la glucosa filtrada en el glomérulo; si la carga de glucosa filtrada supera la capacidad de reabsorción del túbulo aparece glucosa en orina (glucosuria). Sin embargo, no suele existir una buena correlación entre la glucemia y la glucosuria medidas simultáneamente, por lo que esta última no se considera útil para evaluar el grado de control de la diabetes. Además, hay4 situaciones en las que puede existir glucosuria sin hiperglucemia (glucosuria renal familiar - tubulopatía en la que hay una incapacidad para reabsorber la glucosa, pero la homeostasis glucídica es normal-).

La presencia de cuerpos cetónicos en la orina indica falta de insulina, que puede ser pequeña (en la situación de ayuno) o intensa (en la cetoacidosis diabética).

Medición de Insulina y Péptido C

La insulina puede medirse en sangre (siempre simultáneamente a la glucosa) y puede ayudar a establecer si se trata de una diabetes tipo 1 o 2 (ver abajo). Especialmente útil es la determinación de los niveles de péptido C en respuesta al glucagón o a un hidrolizado proteico. El péptido C es segregado equimolecularmente con la insulina, no se destruye al pasar por el hígado y constituye un buen indicador de la capacidad secretoria de insulina del páncreas. Su determinación no está interferida por la presencia de anticuerpos antiinsulina, que pueden aparecer en la DM tipo 1. El índice HOMA-IR, cuyo acrónimo significa Modelo de Evaluación de la Homeostasis, es una medida que sirve para evaluar la resistencia a la insulina. Se basa en la determinación de la glucosa e insulina plasmática en condiciones de ayuno.

La determinación de insulina y del péptido C, por otra parte, es muy útil en la evaluación de las hipoglucemias de ayuno, para distinguir los casos mediados por insulina (insulinomas, administración exógena de insulina) de los que no lo son. En el estudio de los síndromes hipoglucémicos del ayuno se efectúan determinaciones seriadas de glucosa e insulina durante una prueba de ayuno de 48-72 hs, para ver si se produce hipoglucemia asociada a hiperinsulinemia inapropiada. Otro tanto puede hacerse en las hipoglucemias reactivas tras la administración de glucosa o alimentos. Si el hiperinsulinismo es de origen endógeno (por ejemplo, un insulinoma) el péptido C estará elevado, mientras que si es exógeno (administración de insulina) estará disminuido.

Estudio Anatómico del Páncreas Endocrino

El estudio anatómico del páncreas endocrino, por ej. cuando se sospecha un insulinoma, puede realizarse mediante pruebas de imagen como la ecografía, la TAC, la RMN o la gammagrafía con octreótida marcada con Yodo radiactivo (que se fija en los tejidos que tienen receptores para somatostatina como las células ß del páncreas).5

El Síndrome de la Diabetes Mellitus

La diabetes mellitus (DM) es un sindrome complejo, que se origina cuando la glucemia o la HbA1c superan los límites referidos arriba, en el que se afecta no sólo el metabolismo de los hidratos de carbono, sino tambien el de los lípidos y el de las proteínas. Si el tratamiento no consigue normalizar la glucemia, a lo largo de los años, aparecen complicaciones crónicas específicas (microangiopatía, neuropatías, macroangiopatía).

Etiopatogenia de la Diabetes Mellitus

1. Destrucción autoinmunitaria de las células @ de los islotes pancreaticos (Deficiencia absoluta de insulina). Es la llamada Diabetes mellitus tipo 1 (DM1). Supone el 10% de los casos de DM. La ausencia de células ß provoca una carencia absoluta de insulina e hiperglucemia grave sintomática, que si no se trata con insulina es mortal ya que evoluciona hacia la cetoacidosis. Es típica de niños y adolescentes, aunque puede desarrollarse a cualquier edad. Cuando aparece en adultos, el comienzo es menos brusco (DM tipo LADA, del inglés "late autoinmune diabetes of the adult"), y puede confundirse inicialmente con una DM tipo 2. La DM1 tiene un componente genético importante, aunque los factores ambientales y la respuesta autoinmune también guardan relación con la destrucción selectiva de las células ß. Al debutar la DM1 se detectan anticuerpos contra antígenos de las células ß, aunque la destrucción de estas células no está mediada por anticuerpos sino por autoinmunidad celular. Más del 90% de estos pacientes presentan determinados antígenos de histocompatibilidad (HLA-DR3-DQ2, DR4- DQ8 etc), mientras que otros alelos protegen frente a la enfermedad. Un pequeño número de casos de DM1 no parecen debidos a destrucción autoinmunitaria de los islotes (forma idiopática).
2. Insuficiente secreción de insulina, que es incapaz de compensar la resistencia a la insulina de los tejidos periféricos (Deficiencia relativa de insulina). Es característica de la DM tipo 2 (DM2), que supone del 90-95% de los casos de DM. La mayoría de estos