Pâncreas endócrino: insulina, glucagon e homeostase glicêmica
Em 30 segundos
As células beta e alfa da ilhota mantêm a glicemia numa faixa estreita com hormônios de efeitos opostos, cada um regulado por retroalimentação negativa.
Escopo e método deste resumo
As células beta e alfa da ilhota mantêm a glicemia numa faixa estreita com hormônios de efeitos opostos, cada um regulado por retroalimentação negativa. A unidade percorre a secreção de insulina (do transportador de glicose ao canal K-ATP, ao cálcio e à exocitose, com o GIP descrito pelo livro-texto como gatilho inicial na refeição) e o que a insulina faz nas células-alvo; depois, o glucagon: a vasculatura da ilhota que o leva à veia porta, o fígado como alvo principal, os sinais autonômicos que o liberam na hipoglicemia e o dependência de insulina baixa. Pontes clínicas curtas mostram o glucagon que não é suprimido na cetoacidose e o papel do GLP-1 na secreção de insulina, e o último degrau trata da resposta perdida do glucagon à hipoglicemia no diabetes tipo 1.
Material educacional escrito com apoio de IA e conferido por revisão automatizada, sem revisão médica nomeada. Não substitui o livro-texto nem orientação clínica.
Essencial
- A glicose elevada no plasma entra na célula beta por um transportador facilitado de glicose; a célula beta percebe o aumento pela glucoquinase, que fosforila a glicose e eleva o fluxo glicolítico, com piruvato como produto final da via.
- O piruvato entra na mitocôndria, é descarboxilado a acetil-CoA e entra no ciclo do ácido tricarboxílico, o que gera NADH e FADH2; esses equivalentes redutores são oxidados na cadeia respiratória e permitem a produção de ATP.
- A razão ATP:ADP no citoplasma sobe e fecha o canal de potássio sensível ao ATP (K-ATP) da membrana plasmática.
- O fechamento do K-ATP despolariza a membrana plasmática, o que abre o canal de cálcio dependente de voltagem.
- Entra cálcio na célula, e esse influxo de cálcio desencadeia a exocitose dos grânulos de insulina.
- Esse caminho dependente do K-ATP pode funcionar como o «sinal gatilho»; um mecanismo independente do K-ATP pode fornecer um «sinal amplificador», que sustenta a secreção de insulina por mais tempo.
- O que os dois mecanismos têm em comum é a exigência de influxo de cálcio para o citosol pelo canal de cálcio.
- Em animais, a ativação central pela hipoglicemia (reconhecimento pelo cérebro) é necessária para a resposta do glucagon e, presumivelmente, aciona as três vias autonômicas.
- Três entradas autonômicas chegam à célula alfa: nervos simpáticos (noradrenalina), nervos parassimpáticos (acetilcolina) e a epinefrina circulante, que também está sob controle neural; a ativação autonômica que acompanha a hipoglicemia acentuada é um grande mediador da resposta do glucagon (em animais; em humanos sem diabetes, dois estudos sugerem mediação semelhante).
- Em paralelo, a queda da glicose inibe a célula beta e poderia retirar a restrição que insulina, GABA e outros produtos da beta exercem sobre a célula alfa (hipótese do «desligamento»); a evidência in vivo para esse papel é mista.
- A célula alfa secreta glucagon, e o sangue que sai da ilhota drena para a veia pancreática e daí para a veia porta, o que expõe o fígado a concentrações altas do hormônio.
- No fígado, a ativação do receptor de glucagon inicia uma cascata dependente de AMPc que ativa a glicogênio fosforilase e inibe a glicogênio sintase, favorecendo a glicogenólise e bloqueando a síntese de glicogênio.
- A glicose é liberada na circulação, e a elevação da glicemia inibe a produção e a secreção adicionais de glucagon, por retroalimentação negativa.
Receptor tirosina-quinase da insulina e transportadores facilitados de glicose (em vesículas)
Membrana das células do músculo esquelético e do tecido adiposo (alvos principais)
Cada ilhota é suprida por arteríolas individuais; na maioria das espécies, os capilares irrigam primeiro as células beta e depois as alfa, e o sangue que sai da ilhota drena para a veia pancreática e daí para a veia porta. No humano a organização celular é mais complexa que a do roedor, mas as células alfa também ficam ao lado de células beta.
Primeiro: na maioria das espécies a célula alfa fica a jusante da beta e exposta a concentrações altas de produtos da beta, que suprimem de forma tônica a secreção de glucagon (insulina e GABA, além da somatostatina da célula delta, atuam sobre a alfa para diminuí-la); no humano o arranjo é mais complexo, mas a alfa também fica ao lado da beta, o que sugere interação local. Segundo: o sangue da ilhota chega à veia porta, e o fígado, primeiro órgão a vê-lo, recebe concentrações de glucagon duas a três vezes maiores que as dos outros órgãos, tem receptores abundantes e é o local das principais ações fisiológicas do hormônio, sem efeito apreciável sobre a glicogenólise do músculo. Terceiro: o fígado extrai parte do glucagon e o sangue hepático é muito diluído pelo sangue sistêmico, de modo que a concentração periférica fica baixa.
A hiperglicemia normalmente suprime a secreção de glucagon, e esse efeito depende dos níveis altos de insulina dentro da ilhota.
Na cetoacidose diabética do diabetes tipo 1, a perda grave de células beta tira a restrição tônica que a beta exerce sobre a alfa e a depleção de volume ativa o sistema nervoso simpático, uma das entradas que estimulam a célula alfa; os dois fatores provavelmente contribuem para que o glucagon basal suba, apesar da hiperglicemia.
O gene do proglucagon é processado de modo tecido-específico: na célula alfa da ilhota, a forma ativa liberada é o glucagon, hormônio de 29 aminoácidos; nas células L do intestino delgado e grosso, GLP-1 e GLP-2 são clivados do proglucagon em suas formas ativas e liberados.
O GLP-1 é mais conhecido por estimular a liberação de insulina, efeito oposto ao do glucagon sobre a glicemia: ele potencia a secreção de insulina estimulada pela glicose na célula beta, de modo dependente de AMPc. O GLP-1 e seus análogos também inibem a secreção de glucagon, o que provavelmente contribui para o efeito de redução da glicose. O GIP (peptídeo insulinotrópico dependente de glicose) é outro hormônio do trato gastrointestinal, que não é um dos peptídeos derivados do proglucagon descritos acima; o livro-texto o apresenta como o gatilho inicial da secreção de insulina na refeição.
Na clínica
A extração parcial do glucagon pelo fígado e a grande diluição do sangue hepático pelo sangue sistêmico deixam as concentrações periféricas baixas, difíceis de medir com confiabilidade no estado basal: o glucagon do plasma periférico subestima o que o fígado vê. A maior parte do papel do glucagon em manter a normoglicemia no jejum passa pela ação sobre o fígado.
Esse glucagon elevado contribui tanto para a hipercetonemia acentuada quanto para a hiperglicemia da cetoacidose. A célula alfa continua presente no diabetes tipo 1; o que se altera é a regulação da sua secreção, e não o número de células.
Análogos de GLP-1 são usados no tratamento do diabetes; parte do efeito de redução da glicose provavelmente vem da inibição do glucagon (a conduta terapêutica fica fora do escopo).
Teste-se antes de seguir
As ilhotas pancreáticas têm células que secretam hormônios de efeitos opostos sobre a glicemia. Que célula secreta a insulina, que célula secreta o glucagon, em cada caso em que direção da glicemia o hormônio é liberado e o que acontece com a secreção quando a glicemia se corrige?
A resposta fica na Avaliação, sem spoiler aqui.
Responder na AvaliaçãoFontes (4)
- Jitrapakdee S, Wutthisathapornchai A, Wallace JC, MacDonald MJ. Regulation of insulin secretion: role of mitochondrial signalling. Diabetologia. 2010;53(6):1019-1032.
The beta cell senses an elevated level of glucose in the plasma by glucokinase.
- Taborsky GJ Jr. The physiology of glucagon. J Diabetes Sci Technol. 2010;4(6):1338-1344.
These studies demonstrate the necessity of central activation, presumably of the three autonomic pathways, for the glucagon response to hypoglycemia in animals.
- Pettway YD, Saunders DC, Brissova M. The human α cell in health and disease. J Endocrinol. 2023;258(1).
Abundant levels of β cell-derived insulin and δ cell-derived somatostatin bind to surface receptors on the α cell to decrease glucagon secretion; additionally, other secreted products, such as β cell-derived GABA, also influence α cell secretion.
- Betts JG, Young KA, Wise JA, Johnson E, Poe B, Kruse DH, Korol O, Johnson JE, Womble M, DeSaix P. Anatomy and Physiology 2e. Houston: OpenStax; 2022. Section 17.9, The Endocrine Pancreas.
It stimulates the liver to convert its stores of glycogen back into glucose. This response is known as glycogenolysis.
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