25.2: Homeostasis de la glucosa: Islotes pancreáticos y secreción de insulina

Los islotes pancreáticos, que representan solo el 1%–2% del volumen, son miniórganos altamente vascularizados e inervados. Contienen cinco tipos de células endocrinas, incluidas las células β que secretan insulina, que se sintetiza como una sola cadena polipeptídica, preproinsulina, procesada a proinsulina y, finalmente, a insulina y péptido C. Este proceso es complejo y regulado, e involucra al complejo de Golgi, el retículo endoplasmático y los gránulos secretores de la célula β.

La insulina y el péptido C se secretan conjuntamente en cantidades equimolares. Mientras que la insulina tiene una vida media de 5 a 6 minutos debido a la extensa depuración hepática, el péptido C, sin función fisiológica ni receptor conocidos, tiene una vida media de aproximadamente 30 minutos. La célula β también sintetiza y secreta el polipéptido amiloide de los islotes (IAPP) o amilina, un péptido que afecta la motilidad gastrointestinal y la velocidad de absorción de la glucosa. La pramlintida, un fármaco utilizado en el tratamiento de la diabetes, imita la acción del IAPP.

La secreción de insulina está estrechamente regulada para mantener concentraciones estables de glucosa en sangre durante el ayuno y la alimentación. Esta regulación se logra mediante la interacción con diversos nutrientes, hormonas gastrointestinales, hormonas pancreáticas y neurotransmisores autónomos. La glucosa, los aminoácidos, los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos promueven la secreción de insulina. GLUT1 media la captación de glucosa en las células β humanas, lo que conduce a la fosforilación de la glucosa y la producción de ATP. Como resultado, el canal K_ATP se cierra, lo que promueve la entrada de Ca^2+ y la exocitosis de insulina. El glucagón de las células α contrarresta la insulina, manteniendo la homeostasis de la glucosa.

Los nervios adrenérgicos y colinérgicos inervan abundantemente los islotes. La estimulación de los receptores adrenérgicos α_2 inhibe la secreción de insulina, mientras que los agonistas de los receptores adrenérgicos β_2 y la estimulación del nervio vago aumentan la liberación. Diversas afecciones, como la hipoglucemia, la hipoxia, el ejercicio y las quemaduras graves que activan la rama simpática del sistema nervioso autónomo, suprimen la secreción de insulina al estimular los receptores adrenérgicos α_2.

El páncreas está formado por islotes pancreáticos altamente vascularizados e inervados, que abarcan células endocrinas α, β, δ, PP y ε.

Entre ellos, las células β producen y secretan insulina, lo que facilita la absorción excesiva de glucosa de la sangre.

Inicialmente, la preproinsulina sintetizada en el retículo endoplásmico se escinde y se pliega en proinsulina, que se transloca al aparato de Golgi y se encierra en vesículas. En este caso, el clipaje enzimático genera insulina y péptido C.

La secreción de insulina es desencadenada por la glucosa, que ingresa a las células β humanas a través de GLUT1, se somete a una fosforilación mediada por glucoquinasa formando glucosa-6-fosfato, que ingresa a la vía glucolítica.

La elevación de ATP resultante inhibe el canal K_ATP, despolarizando la membrana celular.

Esto desencadena la apertura del canal de Ca²⁺ dependiente del voltaje, elevando los niveles citosólicos de Ca²⁺ y promoviendo la exocitosis vesicular y la liberación de insulina.

Condiciones como la hipoglucemia, la hipoxia, el ejercicio y las quemaduras graves estimulan el acoplamiento de la proteína α₂ adrenoceptor-G_i, disminuyendo los niveles de AMPc y la secreción de insulina.