Las hormonas coordinan la actividad metabólica en diferentes tejidos, asegurando que el suministro de energía satisfaga la demanda. Las principales hormonas metabólicas actúan a través de receptores específicos y rutas de señalización para regular la actividad enzimática, la expresión génica y el transporte de sustratos de manera específica para cada tejido.

Insulina

La insulina es la principal hormona anabólica, secretada por las células beta pancreáticas en respuesta a niveles elevados de glucosa y aminoácidos en sangre, desempeñando un papel central en la homeostasis de la glucosa. Promueve el almacenamiento de combustibles estimulando la captación de glucosa en el músculo y el tejido adiposo, la síntesis de glucógeno en el hígado y el músculo, la lipogénesis en el tejido adiposo y el hígado, y la síntesis de proteínas en el músculo. La insulina inhibe la glucogenólisis, la gluconeogénesis y la lipólisis. El receptor de insulina es un receptor tirosina quinasa que activa las proteínas IRS, llevando a las cascadas de señalización PI3K-AKT y MAPK. AKT fosforila los factores de transcripción FOXO, excluyéndolos del núcleo y suprimiendo la expresión de genes gluconeogénicos, y también promueve la translocación de GLUT4 a la membrana plasmática.

Glucagón

El glucagón es la principal hormona catabólica, secretada por las células alfa pancreáticas cuando la glucosa en sangre disminuye. Actúa principalmente en el hígado para estimular la glucogenólisis y la gluconeogénesis, elevando la glucosa en sangre. El glucagón también activa la lipólisis en el tejido adiposo y la cetogénesis en el hígado durante el ayuno prolongado. El receptor de glucagón es un receptor acoplado a proteína G que activa la adenilil ciclasa, aumentando el cAMP y activando la proteína quinasa A. La PKA fosforila y activa la glucógeno fosforilasa mientras inhibe la glucógeno sintasa, cambiando el hígado del almacenamiento de glucosa a la producción de glucosa.

Epinefrina y Norepinefrina

Las catecolaminas liberadas por la médula adrenal y las terminaciones nerviosas simpáticas proporcionan respuestas metabólicas rápidas al estrés, el ejercicio y la hipoglucemia. La epinefrina actúa a través de los receptores beta-adrenérgicos para aumentar el cAMP, estimulando la glucogenólisis tanto en el hígado como en el músculo, movilizando ácidos grasos del tejido adiposo y aumentando la frecuencia cardíaca y la tasa metabólica. A diferencia del glucagón, que actúa solo en el hígado, la epinefrina moviliza glucosa tanto de la glucogenólisis hepática como de la muscular, utilizándose la glucosa muscular localmente en lugar de liberarse a la circulación.

Cortisol

El cortisol es una hormona glucocorticoides liberada por la corteza adrenal en respuesta al estrés y a la baja glucosa en sangre, regulada por el eje hipotalámico-hipofisario-adrenal. El cortisol ejerce efectos permisivos y directos sobre el metabolismo. Estimula la gluconeogénesis en el hígado induciendo la expresión de enzimas clave como la PEP carboxiquinasa y la glucosa-6-fosfatasa. Promueve el catabolismo de proteínas en el músculo, proporcionando aminoácidos para la gluconeogénesis, y estimula la lipólisis en el tejido adiposo. El cortisol también antagoniza la acción de la insulina, contribuyendo a la resistencia a la insulina cuando está crónicamente elevado. Sus efectos se desarrollan más lentamente que los de la insulina y el glucagón porque implican cambios en la expresión génica.

Hormona del Crecimiento

La hormona del crecimiento es secretada por la hipófisis anterior y tiene efectos metabólicos complejos. Estimula la síntesis de proteínas y el crecimiento muscular, pero durante el ayuno promueve la lipólisis y la utilización de ácidos grasos mientras antagoniza la captación de glucosa mediada por insulina. La hormona del crecimiento estimula al hígado para producir factor de crecimiento similar a la insulina tipo 1, que media muchos de sus efectos promotores del crecimiento. Los efectos metabólicos de la hormona del crecimiento se median a través de la señalización JAK-STAT, regulando STAT5 la transcripción de genes diana.

Hormonas Tiroideas

Las hormonas tiroideas, tiroxina y triyodotironina, regulan la tasa metabólica basal controlando la expresión de genes involucrados en el metabolismo energético. La T3 aumenta el consumo de oxígeno y la producción de calor en la mayoría de los tejidos induciendo proteínas desacoplantes y estimulando la actividad de la Na+/K+-ATPasa. Las hormonas tiroideas también promueven el metabolismo de carbohidratos y lípidos, aumentando la tasa de absorción de glucosa, la glucólisis, la gluconeogénesis y la lipólisis. El hipertiroidismo causa pérdida de peso y aumento de la tasa metabólica, mientras que el hipotiroidismo causa aumento de peso y letargo.

Leptina y Adipoquinas

La leptina es secretada por el tejido adiposo en proporción a la masa grasa y señala suficiencia energética al hipotálamo. Suprime el apetito y aumenta el gasto energético mediante la activación de las rutas de melanocortina. La leptina también regula el metabolismo periférico mejorando la sensibilidad a la insulina y promoviendo la oxidación de ácidos grasos. La adiponectina, otra adipoquina, mejora la sensibilidad a la insulina y la oxidación de ácidos grasos. La deficiencia o resistencia a la leptina contribuye a la obesidad y al síndrome metabólico.