Regulación Hormonal del metabolismo de glucosa Dra. Sobeida Sánchez Nieto

Formas de regulación del metabolismo Cantidad de proteína Isoenzimas Modificación covalente de la proteína Activadores o inhibidores de la actividad de la proteína (alosterismo, inhibición por producto, activadores metabólicos) Nivel transcripcional o postranscripcional Nivel postraduccional

Objetivos Conocer la definición de hormonas. Conocer que las hormonas son una forma de regulación del metabolismo. Conocer los mecanismos de acción y transducción de la señal por insulina: activación de proteínas cinasas y de proteínas involucradas en transporte y metabolismo. Manejar un modelo experimental animal para medir el efecto de insulina sobre la toma de glucosa por diferentes tejidos. Analizar el efecto de un inhibidor de la cascada de transducción de señales en el transporte de glucosa.

¿Qué tipo de señales se producen en la célula? nutrientes a. Regulación metabólica ejemplo operón Lac b. Transducción de sensaciones nutrientes fuente ejemplo quimiotaxis c. Comunicación célula a célula a ejemplo transmisión de información genética en levaduras

Receptores y señales de transducción La habilidad para responder al ambiente y controlar la entra y salida a través de la membrana es una de las características de cualquier célula. Material soluble en agua, iones, pequeñas moléculas inorgánicas, polipéptidos y proteínas no pueden entrar a la célula y para influenciarla, deben reaccionar con una proteína en la membrana plasmática. A estas moléculas hidrofílícas se les llama ligantes o ligandos y a la molécula en la membrana plasmática receptor.

Principios de la transducción de señales

Hormonas (Del griego “hormon” poner en movimiento) Compuestos capaces de modificar la actividad celular de tejidos y órganos. Cualquier célula puede ser el blanco de estos compuestos siempre y cuando exista el RECEPTOR ESPECÍFICO para este en la célula. Sin embargo, algunos compuestos que son apolares pueden permear la membrana y no se unen a un receptor localizado en la membrana plasmática.

Mensajeros celulares primarios (hidrofóbicos)

La mayoría de las hormonas son polares

Transducción de señales Al proceso que se lleva a cabo desde el momento de la activación del receptor hasta la formación del segundo mensajero se le llama transducción, porque es la transformación de un tipo de señal en otra; es decir, de señal extracelular a señal intracelular

Transducción de señales Segundo mensajero

Segundos mensajeros Transmiten la información desde el complejo receptor-ligando. Consituyen el siguiente paso en el circuito molecular de la información. AMPc, GMPcíclico, el ión calcio, el inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) y el diacilglicerol (DAG). Amplificadores de la señal

Consecuencias de la producción de segundos mensajeros Los segundos mensajeros difunden libremente a otros compartimentos celulares. La señal se amplifica, siempre se activan enzimas o conductos membranales. Existen mensajeros comunes para una señal y esto proporciona una conversación cruzada (cross talk) entre diferentes vías de señalización

Amplificación de la señal Una sola molécula (hormona) puede llevar a un cambio importante en la concentración de otras moléculas

La fosforilación de proteínas Forma habitual de transferir información Ser, Thr, Tyr

Mantenimiento de la homeostasis sanguínea Siempre se debe mantener una concentración de glucosa en sangre (alrededor 70mg/dL). Por arriba o por debajo de ese valor, las hormonas nos ayudarán a regresar al equilibrio.

La insulina Hormona que facilita la captación y utilización de la glucosa por los tejidos corporales, especialmente en los músculos y el tejido adiposo (tejidos insulino dependientes).

Estructura secundaria y cuaternaria de la insulina

La insulina es liberada al medio extracelular en un mecanismo dependiente de glucosa. La insulina es una proteína que se sintetiza como un prepropéptido: Péptido señal Proteína no funcional (preinsulina) Se libera mediante vesículas

Receptor de insulina

Receptor de insulina Sitio o dominio de unión a insulina (extracelular) Dominio transmembranal Dominio intracelular: Sitio de unión a ATP Sitios de fosforilación Sitios de activación de cinasas.

Efectos de la insulina sobre los diferentes metabolismos En general disminuye la concentración de glucosa en sangre. Aumenta la síntesis proteica Disminuye la utilización de los ácidos grasos Metabolismo Estimulación Inhibición CHO Ingreso a la célula Síntesis de glucógeno Glucólisis Glucogenolisis Gluconeogénesis Proteínas Ingreso de aminoácidos a la célula Síntesis proteíca Catabolismo proteico Grasas Lipogénesis Lipólisis -Oxidación cetogénesis

Efectos de la insulina sobre el metabolismo energético Efecto Enzima diana é Entrada de glucosa (músculo) Transportador de glucosa é Entrada de glucosa (hígado) Glucoquinasa é Síntesis de Glucógeno Glucógeno sintasa (hígado, músculo) é Glucolisis hasta AcetilCoA PFK-1 y PyrDH é Síntesis de Acidos Grasos (hígado) AcetilCoA Carboxilasa é Sintesis de TAG (tejido adiposo) Lipoproteín lipasa ê Degradación de Glucógeno Glucógeno fosforilasa

Reclutamiento de transportador de glucosa en la membrana plasmática ADP

Inducible por insulina Diferentes transportadores de glucosa en el mismo organismo (isoformas) Nombre Distribución Km (mmol/L) Tamaño (aa) Otros GLUT1 Eritrocitos Feto Placenta Cerebro 5-7 492   GLUT2 Hígado Riñón Intestino 7-20 524 GLUT3 1.6 496 GLUT4 Músculo Tejido Adiposo 5 509 Inducible por insulina

Problema experimental Identificar el o los procesos mediante los cuales el hígado y el tejido adiposo contribuyen al efecto de la insulina, cuando la glucosa asciende en sangre a concentraciones equivalentes a las proporcionadas por una alta ingesta de carbohidratos.

Eventos celulares encendidos por insulina

Wormanina Inhibidor de la fosfatidilinositol-3-kinasa (PI3K) Se une de manera específica al sitio de unión de ATP de la enzima

Procedimiento experimental: Incubación del tejido con insulina

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Determinación de glucosa Método de Cobre-Arsenomolibdato en medio alcalino. Realizar curva patrón de glucosa (STOCK 200ug/mL). Tubos 1 al 6. Determinar la concentración de glucosa en los filtrados. Obtener la concentración de glucosa, considerando que se usaron 2mL de filtrado y que originalmente tenían 50mL y no olvidar que ese valor dependerá de la cantidad de tejido que pusieron en cada matraz.

Curva patrón y muestras

Enzimas del hígado que se ven afectadas por Insulina Discusión Enzimas del hígado que se ven afectadas por Insulina

Efecto de la insulina en el hígado Discusión Efecto de la insulina en el hígado Una porción grande de glucosa es absorbida por el intestino delgado e inmediatamente es tomado por los hepatocitos, para almacenarlo en forma de glucógeno. Se activa la hexocinasa Inhibe la glucosa-6P fosfatasa Activa a la fosfofructocinasa and glycogen sintetasa. El efecto neto es claro cuando hay abundante abasto de glucosa, la insulina le “dice” al hígado que guarde tanto sea posible para usarlo posteriormente.

En el tejido adiposo el efecto de insulina es... Discusión En el tejido adiposo el efecto de insulina es... Abundante glucosa promueve la acumulación de triacilgliceroles en el tejido adiposo Se inhibe la lipolisis