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Efectos de las catecolaminas en la acción hormonal de la insulina sobre el metabolismo en los tejidos: adiposo, muscular y hepatico.

En la médula suprarrenal, se encuentran un cúmulo de neuronas sinápticas postganglionares, sin axones, que liberan catecolaminas (CA) a la circulación sanguínea, los múltiples efectos de las catecolaminas se ejercen a través de los receptores adrenérgicos generalmente asociados a proteínas G y son de cuatro tipos generales: α1, α2, β1, β2. Es importante conocer que las CA que circulan en la sangre, liberadas por la médula suprarrenal, ejercen sus efectos casi exclusivamente en los tejidos periféricos y no en el cerebro, puesto que no atraviesan fácilmente la barrera hematoencefálica.

Tipos de receptores adrenérgicos:

 

Receptor.

                                                                           Función.

 

α

        Producen un aumento de los niveles de IP3/DAG (inositol trifosfato/diacilglicerol), vía                          proteína Gq activan a fosfolipasa C

 

β

        Producen un aumento de los niveles de AMP cíclico, vía proteína GS activan la adenililciclasa. 




Dentro de los tejidos adiposo, muscular y hepático, la adrenalina, noradrenalina y la dopamina ejerce una serie de efectos metabólicos, los cuales se explican a continuación:




Efectos de las catecolaminas en la acción hormonal de la insulina y el glucagón sobre el metabolismo en el tejido hepático.


Los efectos metabólicos de las catecolaminas son transitorios y se producen como respuesta ante situaciones de estrés. En el tejido hepático estas moléculas producen un efecto hiperglucemiante, esto se debe a que las catecolaminas inhiben la secreción de insulina por efecto α2 adrenérgico (véase  efectos de las catecolaminas en la secreción de la insulina y glucagón), estimulando la secreción de glucagón y aumentando los efectos metabolicos generando asi la interacción, principalmente de la adrenalina, con receptores B-adrenérgicos ubicados en la membrana plasmática de los hepatocitos activando la cascada del AMPc (Véase en anexos). Esta interacción ocasiona un aumento de la concentración citosólica de AMPc con la seguida activación de la Proteína Quinasa A (PKA). Ésta enzima (PKA), fosforila a la fosforilasa quinasa y la activa, posteriormente la fosforilasa quinasa fosforila y activa a la glucógeno fosforilasa, enzima que cataliza la degradación del glucógeno para producir Glucosa 1- Fosfato. La activación de estas enzimas por medio de la PKA produce aumento en la velocidad de la glucogenolisis. Por otra parte, la PKA fosforila a la enzima dual, activando su dominio fosfatasa, denominado fructosa 2,6- bisfosfatasa el cual cataliza la desfosforilación de fructosa 2,6-bisfosfato a fructosa 6-fosfato, como resultado disminuye la concentración citosólica de fructosa 2,6-bisfosfato, principal modulador alostérico positivo de la fosfofructoquinasa I, enzima involucrada en la glicólisis. Finalmente, disminuye la velocidad de la glicólisis y aumenta la velocidad de la neoglucogénesis.

Además, la PKA fosforila e inactiva a la Acetil CoA Carboxilasa, enzima que cataliza la carboxilación de una molécula de Acetil CoA para obtener Malonil CoA durante la síntesis de ácidos grasos. El Malonil CoA es un modulador alostérico negativo de la Acil Carnitin Trasferasa I, enzima que cataliza la transferencia del grupo acilo desde CoA hasta una molécula de carnitina, este paso es fundamental para que se pueda llevar a cabo la B-Oxidación. Sin embargo, al estar fosforilada e inactiva la Acetil CoA carboxilasa no se produce Malonil CoA, por ende al no estar disminuida la acción de la Acil Carnitin Transferasa I aumenta la velocidad de la B-oxidación y disminuye la velocidad de la lipogénesis. Los ácidos grasos que se oxidan en el tejido hepático bajo los efectos de las catecolaminas provienen de la lipólisis que se lleva a cabo en el tejido adiposo y llegan al hígado vehiculizados por la sangre, unidos a la albúmina.

Efectos de las catecolaminas en la acción hormonal de la insulina y el glucagón sobre el metabolismo en el tejido Adiposo.


Cuando aumenta la concentración de insulina, disminuye la concentración intracelular de AMP cílcico; debido al efecto que produce la interacción de las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) sobre su receptor alfa 2 adrenérgico (véase:  efectos de las catecolaminas en la secreción de la insulina y glucagón), predominando de esta forma la secreción de glucagón en las células alfa de los islotes de lanngerhans pancreáticos, mediada por el efecto que tiene la interacción adrenalina/noradrenalina-receptor β-adrenérgico, el cual de esta forma favorece la activación de la adenilato ciclasa que se encuentra en la membrana plasmática, ésta enzima cataliza la conversión de ATP en AMP cíclico, el cual activa a una proteín kinasa A, enzima que cataliza la fosforilación de la lipasa sensible a hormonas, La actividad de esta enzima es regulada fundamentalmente por las catecolaminas,mientras que la insulina se opone a su acción.

 

Tanto la adrenalina como la noradrenalina regulan la lipasa sensible hormona (LHS) por intermedio de los receptores adrenérgicos ß1,ß 2. Las sustancias lipolíticas se ligan al receptor ß, que activa a la proteinas Gs. De la proteína Gs se libera una subunidad alfa, que activa a la adenilato ciclasa. Las sustancias antilipolíticas se ligan al receptor adrenérgico alfa2 produciendo una proteína inhibidora de la actividad ß, llamada proteína Gi. La proteína Gi libera una subunidad ß, que se une a la alfa, disminuyendo la activación que esta última produce sobre la adenilato ciclasa. El glucagón se une a sus receptores en tejido adiposo y a partir de una proteina Gs estimula la adenilato ciclasa. La activación de la adenilato ciclasa ocasiona un aumento de la concentración citosólica de AMPc. Una vez formado, el AMPc activa a una proteína quinasa A, quien cataliza a su vez la fosforilación de otra familia de proteínas quinasa, por lo cual la cantidad de proteína quinasa activa aumenta rapidamente. La señal inicial resulta de esta manera rápidamente amplificada. Las proteína quinasa activadas (fosforiladas) finalmente activan por fosforilación a la enzima LHS (llamada así porque su actividad es regulada por la insulina y las catecolaminas), que es la marcapasos de la lipólisis.

La degradación de triacilglicéridos almacenados en el tejido adiposo comienza con la activación de la la lipasa sensible a hormonas (LSH) que cataliza la liberación hidrolítica de los AG en posición alfa de un TAG, liberándose un monoacilglicérido (MAG), el cual es transformado en un AG y glicerol libre por una MAG hidrolasa. Los ácidos grados pasan a la sangre y son transportados, unidos a la albúmina, a los tejidos. El glicerol también pasa a la sangre y es utilizado en el hígado para sintetizar glucosa,

Concomitantemente, en los adipocitos también se produce la oxidación de los ácidos grasos, proceso que ocurre en las escasas mitocondrias que se encuentran desplazadas en la periferia de las células adiposas

La oxidación de los ácidos grasos ocurre por la supresión de unidades de 2 átomos de carbonos por oxidación en el carbono β de la molécula de acil-CoA. El primer paso para que se produzca la beta oxidación, es la activación de los ácidos grasos, llevado a cabo en la membrana mitocondrial externa (MME) donde se encuentra la enzima carnitina acil transferasa I, como su nombre lo indica, cataliza la transferencia del grupo acilo desde la CoA hasta la carnitina acil transferasa II que se encuentra en la MMI, pues la translocasa, permite el paso del acil-carnitina al lado interno de la MMI, al liberarse la SHCoA.


Una vez, que la acil-carnitina se encuentra en el lado interno de la MMI la enzima carnitina acil transferasa II cataliza nuevamente la unión del SHCoA al grupo acilo, formándose acil CoA.

Luego de que el ácido graso ya ha sido activado, dentro de la mitocondria ocurren una serie de reacciones durante el proceso de Beta-Oxidación:

El acil-CoA que se acorta, expe­rimenta otros ciclos de oxidación, tantos como sean necesarios para degradarlo hasta moléculas de acetil-CoA.




Efectos de las catecolaminas en la acción hormonal de la insulina y el glucagón sobre el metabolismo en el tejido muscular.


Como se menciona anteriormente la adrenalina y noradrenalina: inhiben la secreción de insulina por el efecto alfa2 adrenérgico (Véase efectos de las catecolaminas en la secreción de insulina y glucagón), estimulando la secreción de glucagón en las celulas alfas de los islotes de lanngerhans del pancreas endocrino; una vez que estas dos catecolaminas (principalmente la adrenalina) interacciona con los receptor β-adrenérgico ubicados en la membrana plasmática de las células musculares, la adenilato ciclasa es estimulada, se produce un aumento de AMPc y seguidamente la activación PKA (véase anexos). Esta enzima (PKA) fosforila a la fosforilasa quinasa, ésta a su vez, fosforila a la glucógeno fosforilasa, la cual una vez activa, cataliza la degradación de glucógeno a glucogeno 1- fosfato produciendo así un aumento en la velocidad de la glucogenolisis; durante esta vía metabólica la enzima fosfoglucomutasa cataliza la reacción reversible de la Glucosa 1-fosfato a la glucosa 6-fosfato. La glucosa 6-fosfato en el tejido muscular esquelético puede entrar en glucolisis, obteniendo al finalizar la vía metabólica, piruvato y 2 moléculas de ATP que sirven como fuente de energía para la contracción muscular todo esto ocurre porque, el músculo esquelético, así como también otros tejidos no hepáticos, carecen o poseen bajas concentraciones de Glucosa 6-fosfatasa ( esto se debe a que los genes que codifican la enzima, se expresan principalmente en el hígado, en la corteza renal, en las células β del páncreas y en la mucosa intestinal); la glucosa-6-fosfatasa se presenta en muy bajas concentraciones en el musculo, el glucógeno almacenado no está disponible para el resto de células del cuerpo ya que la glucosa-6-fosfato no puede cruzar el sarcolema a menos que sea desfosforilada; ademas,cualquier gluconeogénesis que ocurra en estos tejidos no se utiliza para dar glucosa a la sangre). 

Por otro lado, la adrenalina y noradrenalina inhiben la captación de glucosa mediada por la insulina (ya que se inhibe la secreción de insulina) por lo tanto, no se desencadena la cascada de señalización de la insulina (véase anexo), a su vez, no ocurre la activación de la PKB y tampoco sucede la translocación del transportador de glucosa del músculo, GLUT 4, impidiendo la entrada de glucosa a la célula.

El efecto de las catecolaminas sobre el metabolismo de las proteínas es menos claro. La infusión de adrenalina produce una disminución en los aminoácidos plasmáticos que está mediada por receptores β y no está relacionada con cambios en la secreción de insulina. Hay evidencias que la adrenalina, como la insulina, inhibe la proteólisis, pero a diferencia de la hormona pancreática, no estimula la síntesis proteica.

Referencias:

 

- Brandan, N. Rodríguez, A. Ruiz, D. Llanos, I. Hormonas catecolamínicas adrenales. (2010). Universidad Nacional del Nordeste. Argentina.


- Rothlin, R. Tessler J. Farmacologia I adrenergicos y antiadrenergicos (2004).

- Arias, J y col. Generalidades medico quirurgicas. (2001). ed Tebar. España.

- Sánchez, M. (2007). Metabolismo de lípidos. Universidad Central de Venezuela. Caracas.

- Katzung. B, Master S, Trevor, A. Farmacología básica y clínica. 11° ed. México, D.F.: McCraw-Hill; 2009

- Guyton, A, Hall, J. Tratado de fisiología médica. 12° ed. España: Elsevier; 2012

- Sibernagl, S, Lang, Fisiopatología texto y atlas. 3° ed. España: Panaméricana; 2010

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