La homeostasis de la glucosa es la estricta regulación hormonal de los niveles de glucosa en sangre dentro de un estrecho rango fisiológico, típicamente entre 3.9 y 5.6 mmol/L en estado de ayuno. El cerebro y los glóbulos rojos son consumidores obligados de glucosa, lo que hace que la regulación de la glucosa sea crítica para la supervivencia.
El Estado Alimentado
Después de una comida, la glucosa en sangre aumenta y desencadena la secreción de insulina por las células beta pancreáticas. La insulina promueve la captación de glucosa en el músculo y el tejido adiposo estimulando la translocación de transportadores GLUT4 a la superficie celular. En el hígado, la insulina suprime la gluconeogénesis y la glucogenólisis mientras estimula la síntesis de glucógeno y la glucólisis. El exceso de glucosa se convierte en ácidos grasos y se almacena como triglicéridos en el tejido adiposo.
El Estado de Ayuno
Cuando la glucosa en sangre disminuye entre comidas, las células alfa pancreáticas secretan glucagón. El glucagón actúa principalmente en el hígado para estimular la glucogenólisis, liberando glucosa al torrente sanguíneo. La gluconeogénesis hepática se activa para producir glucosa a partir de lactato, aminoácidos y glicerol. El músculo y el tejido adiposo cambian de glucosa a oxidación de ácidos grasos, ahorrando glucosa para el cerebro.
Regulación Hormonal
La insulina es la principal hormona anabólica, disminuyendo la glucosa en sangre al promover la captación, almacenamiento y utilización. Se secreta en respuesta al aumento de glucosa en sangre, con señales adicionales de hormonas incretinas como GLP-1 y GIP. La señalización de la insulina a través del receptor de insulina activa una cascada de eventos de fosforilación que regulan la actividad de enzimas metabólicas y la expresión génica.
El glucagón es la principal hormona contrarreguladora, elevando la glucosa en sangre durante el ayuno. Se une al receptor de glucagón en los hepatocitos, activando la adenilato ciclasa y aumentando los niveles de AMPc. Esto activa la proteína quinasa A, que fosforila y activa la glucógeno fosforilasa mientras inhibe la glucógeno sintasa.
La epinefrina proporciona una movilización rápida de glucosa durante el estrés o el ejercicio, actuando tanto en el hígado como en el músculo para estimular la glucogenólisis. El cortisol promueve la gluconeogénesis y reduce la captación de glucosa, ejerciendo efectos a largo plazo. La hormona del crecimiento antagoniza la acción de la insulina y es importante para mantener los niveles de glucosa durante el ayuno prolongado.
El Circuito de Retroalimentación Glucosa-Insulina
La concentración de glucosa en sangre se mantiene mediante un circuito clásico de retroalimentación negativa. El aumento de glucosa estimula la secreción de insulina, que disminuye la glucosa promoviendo la captación y el almacenamiento. La disminución de glucosa inhibe la liberación de insulina y estimula la secreción de glucagón, que aumenta la glucosa promoviendo su producción. Las células beta del páncreas detectan la concentración de glucosa directamente a través de GLUT2 y la glucoquinasa, que actúa como el sensor de glucosa.
Hipoglucemia
La hipoglucemia, definida como glucosa en sangre por debajo de 3.9 mmol/L, puede resultar de exceso de insulina o fármacos similares a la insulina, ayuno prolongado o tumores secretores de insulina. Los síntomas incluyen respuestas autonómicas como sudoración, temblor y palpitaciones, seguidas de síntomas neuroglucopénicos que incluyen confusión, convulsiones y coma si no se trata. El cuerpo responde con liberación de hormonas contrarreguladoras, pero esta respuesta puede estar alterada en individuos con hipoglucemia recurrente.
Hiperglucemia y Diabetes
La hiperglucemia crónica es la característica distintiva de la diabetes mellitus. La diabetes tipo 1 resulta de la destrucción autoinmune de las células beta pancreáticas, lo que lleva a una deficiencia absoluta de insulina. La diabetes tipo 2 implica resistencia a la insulina combinada con disfunción progresiva de las células beta. La diabetes gestacional ocurre durante el embarazo y se resuelve después del parto, pero aumenta el riesgo futuro de diabetes. La hiperglucemia crónica causa complicaciones microvasculares como retinopatía, nefropatía y neuropatía, así como enfermedad macrovascular acelerada.
