Influencia de las catecolaminas en la secreción de insulina y glucagón.

La estimulación de la médula suprarrenal por parte de los nervios simpáticos favorece la liberación de las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) a la circulación sanguínea y estas a su vez se transportan hasta todos los tejidos del cuerpo, en promedio, el 80 por ciento corresponde a la adrenalina y un 20 por ciento a la noradrenalina, estas proporciones pueden variar en diferentes condiciones fisiológicas.
Los efectos de la adrenalina y la noradrenalina a nivel del metabolismo tisular difieren entre sí pues la adrenalina ejerce un efecto metabólico de 5 a 10 veces mayor a la noradrenalina. Incluso, su secreción por la médula suprarrenal muchas veces puede elevar el índice metabólico de todo el cuerpo hasta un 100 % por encima de lo normal, lo que incrementa la actividad y excitabilidad del organismo. A su vez, procesos metabólicos como glucogenolisis hepática y muscular y la liberación de glucosa en sangre.
Las catecolaminas consiguen su especificidad mediante modificaciones enzimáticas del 

 

 

aminoácido tirosina, se almacenan en vesículas secretoras que forman parte de la vía de secreción regulada. Se empaquetan junto con ATP, calcio y unas proteínas conocidas como cromograninas, las cuales participan en la biogénesis de las vesículas secretoras y en la organización de los componentes dentro de las mismas. Las catecolaminas son solubles en la sangre, y circulan libres o unidas en forma laxa a la albúmina. Dado que el mismo neurotransmisor puede producir efectos excitadores e inhibidores en diferentes tejidos, las respuestas dependen de las características de las células. Hasta cierto grado, esto se debe a la presencia de diferentes proteínas receptoras de membrana para los neurotransmisores catecolaminas. Las dos principales clases de estas proteínas recetoras se designan receptores alfa-(α) y beta-(β) adrenérgicos.Son usuales los adrenorreceptores de siete dominios transmembrana acoplados a proteínas G, la cual está compuesta por tres subunidades: alfa, beta y gamma.

 

 

Clasificación de proteínas G en base a su subunidad α distintiva.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La activación de los receptores acoplados a proteínas G por las catecolaminas promueve la disociación del Difosfato de Guanosina (GDP), acoplado a la subunidad alfa de la proteína G correspondiente. El Trifosfato de Guanosina (GTP) se une entonces a la subunidad alfa de la proteína G, ocurre un cambio conformacional en la proteína, favoreciendo la activación de la subunidad alfa la cual se disocia de las subunidades Beta y Gamma, unida al GTP, pudiendo regular entonces, la actividad de su efector.

 

 

 

Algunos efectores de las subunidades alfa activadas por adrenorreceptores:

 

• La Adenilato ciclasa

• Fosfodiesterasa de GMP.

• Fosfolipasa C.

• Conductos iónicos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tipos de receptores que intervienen en la secreción de insulina y glucagón

Recordando que los efectos de las catecolaminas en la secreción de insulina y glucagón, son mediados por los receptores en la superficie celular, veamos cuales son dichos receptores:

Receptores alfa 2 adrenérgicos:

Una pregunta interesante.

 

Las propiedades fisiológicas de los receptores α2-adrenérgicos son complejas, se activan por la adrenalina y por la noradrenalina. Estos receptores están situados sobre terminales de axón presinápticos, los cuales inhiben la actividad de la adenilato ciclasa y causan disminución de las cifras intracelulares de monofosfato cíclico de adenosina (cAMP), La inhibición de la actividad de la ciclasa de adenilato mediada por receptores alfa 2 ocurre por la transducción de la proteína reguladora inhibidora (Gi) y a su vez la apertura de los canales de potasio regulados por ATP, lo que promueve la disminución de calcio intracelular al disminuir la apertura de los canales de calcio regulados por voltaje, por consecuente disminuye la secreción de insulina a su vez, aumenta la de glucagón.

Acerca de la secreción de Insulina
 

Importante:

En las células Beta de los islotes de Langherhan en el páncreas, el cierre los canales de potasio y por consecuente la apertura de los canales de calcio sensibles a voltaje favorece el aumento de las concentraciones intracelulares de Ca++ y a su vez activa la exocitosis mediada por microtúbulos de los gránulos secretores de insulina/proinsulina (ver vídeo). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sin embargo cuando la adrenalina, se une a su receptor alfa-2 adrenérgico como ya se ha nombrado, disminuye la apertura de los canales de calcio regulados por voltaje y de esta forma disminuye la concentración de calcio intracelular.
En las células alfa de los islotes de Langerhans la densidad de los receptores alfa-adrenérgicos es mayor que la de los beta-adrenérgicos, la estimulación de los receptores alfa-adrenérgicos favorece la secreción de glucagón, mientras que la estimulación de los beta adrenérgicos inhibe la secreción de glucagón. Sin embargo esa alta densidad de los receptores alfa adrenérgicos, es la causa de que el aumento de las concentraciones plasmáticas de la adrenalina y noradrenalina, en el páncreas, aumente la secreción de glucagón, en lugar de disminuirla.
 

Receptores Beta-Adrenérgicos

Las acciones metabólicas directas de las catecolaminas están mediadas por los receptores beta-adrenérgicos. Estos receptores promueven la estimulación de la adenilato ciclasa, enzima que cataliza la conversión de ATP a AMP cíclico de esta forma, aumentan las concentraciones de AMP cíclico intracelular, por consiguiente, se cierran los canales de K dependientes de ATP, lo que favorece la despolarización de la célula, los canales de calcio regulados por voltaje, se abren, debido a la despolarización de la célula y es esto promueve la secreción de insulina.
Durante períodos de excesiva estimulación y descarga del sistema nervioso simpático, predomina el efecto alfa-receptor, sobre las células beta del páncreas, con lo cual se inhibe la secreción de insulina. Luego, en las etapas tardías de la respuesta al trauma, el efecto beta-receptor estimula la secreción de insulina de las células beta pancreáticas, y la de glucagón por las células alfa de los islotes pancreáticos.
De manera similar, la catecolamina endógena, dopamina, produce diversos efectos biológicos que son mediados por interacciones de los receptores específicos de dopamina (Ver cuadro). Estos receptores, son diferentes de los alfa y los beta, y son de particular importancia en el cerebro y la vascularización esplácnica y renal.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Conclusión:

Las catecolaminas (CA) son neurotransmisores que intervienen en el torrente sanguíneo compuestas en su estructura por un grupo catecol, estas responden a estímulos del sistema nervioso central (SNC) aumentando las concentraciones de glucosa en sangre cuando es previsible que haya un aumento de consumo de glucosa, en el cuerpo humano las CA más frecuentes son: adrenalina, noradrenalina y dopamina que se sintetizan a partir del aminoácido tirosina. En la medula adrenal, el mayor porcentaje del contenido es de adrenalina siendo esta una de las más importantes.
Estas hormonas ejercen su función en tejidos periféricos y solo se encuentran circulantes en sangre unos pocos minutos por ejemplo en situaciones específicas como el estrés, una característica relevante de las CA es que tienen una alta afinidad por receptores adrenérgicos (alfa y beta adrenérgicos y dopaminérgicos) ubicados en las membrana plasmática de las células y bien distribuidos en todo el cuerpo; despendiendo del tipo de proteína G que se encuentre unido al receptor estas realizaran distintos efectos, si las CA se unen a receptores beta-adrenérgicos producen la vía de AMPc activando protein-quinasas y estas fosforilarán a distintas enzimas inmersas en el medio, ocasionando activación o desactivación de diversas vías metabólicas, generando así un “ efecto directo” que es el de una alta producción de lasecreción del glucagón y sus efectos posteriormente. El “efecto indirecto” y el más importante se da cuando las catecolaminas están en plasma llevándose a cabo la inhibición por producto de la insulina uniéndose así las CA a receptores alfa-adrenérgicos, activándose los canales de potasio ya que hay bajos niveles de ATP e inhibiéndose los canales de calcio de esta manera se despolariza la membrana celular, cuando se impide que el calcio ingrese a la célula inmediatamente disminuye la liberación de insulina a la sangre.