Efectos de las Hormonas Tiroideas sobre la Actividad de la Insulina

Br. Diego Enrique Guerra Bello.

Primero que nada debemos comprender el funcionamiento de las hormonas tiroideas y de la insulina para así luego poder explicar la relación existente entre ambas.

Las Hormonas Tiroideas

Las hormonas tiroideas, tiroxina (T4) y triyodotironina (T3), son hormonas basadas en la tirosina producidas por la glándula tiroides, el principal responsable de la regulación del metabolismo. Un componente importante en la síntesis de las hormonas tiroideas es el yodo, que se obtiene en la dieta en forma de yoduro. El yodo se almacena en el coloide, el cual es un espacio interno (con sustancia viscosa en su interior) del folículo tiroideo y que se encuentra rodeado por células cuboidales, y se une con fragmentos de tiroglobulina para formar T3 o T4. Cuando la concentración de yodo es superior a la ingesta requerida se inhibe la formación tanto de T4 como de T3.

La liberación de hormonas está dada por la concentración de T4 en sangre; cuando está es baja, ocurre una liberación de TRH (hormona liberadora de tirotropina) por parte del Hipotálamo; esto promueve que la Glándula Hipófisis secrete tirotropina (TSH), denominada también hormona estimulante de la tiroides u hormona tirotrópica, la cuál regula la producción de hormonas tiroideas, promoviendo la endocitosis del coloide, su digestión por enzimas lisosómicas y la liberación de T4 y T3 a la circulación. Esté proceso es conocido con el nombre de retroalimentación de bucle cerrado el cual es el encargado de mantener concentraciones ideales de estas hormonas en sangre.

La mayoría de las hormonas tiroideas circulando por el torrente sanguíneo están unidas a unas proteínas transportadoras. Sólo una pequeña cantidad de las hormonas circulantes están libres y biológicamente activas, por lo tanto la medición de las concentraciones de hormonas tiroideas libres es de gran valor diagnóstico.

Las hormonas tiroideas son sustancias lipofílicas que son capaces de atravesar la membrana celular de las células Diana, aun de manera pasiva. Sin embargo, se han identificado en humanos al menos 10 diferentes transportadores de yodotironina activos energía-dependientes y genéticamente regulados. Ellos garantizan que los niveles intracelulares de hormona tiroidea sean mayores que en el plasma sanguíneo o líquido intersticial. Además estas poseen receptores específicos en el núcleo de las células, los cuales les permiten realizar su principal función que es la modificación a nivel genético, actuando sobre los factores de transcripción, aumentando o disminuyendo la expresión de los genes.

Las Hormonas Tiroideas actúan en casi todas las células del cuerpo, incrementando el metabolismo basal, afectando a la biosíntesis proteica, ayudando a regular el crecimiento de los huesos largos (sinergia con la hormona del crecimiento), durante el desarrollo embrionario, en la maduración neuronal, e incrementan la sensibilidad del cuerpo a las catecolaminas (tales como la adrenalina) a través de la permisividad. Las hormonas tiroideas son esenciales para el desarrollo y diferenciación adecuada de todas las células del cuerpo humano. Estas hormonas también regulan el metabolismo de proteínas, grasas, y carbohidratos, afectando el cómo las células humanas usan los compuestos energéticos. También estás estimulan el metabolismo de las vitaminas.

Entre sus efectos fisiológicos más importantes se tienen los siguientes:

• Aumentan y disminuyen la expresión génica.

• Incrementan el gasto cardiaco.

• Incrementan la frecuencia cardiaca.

• Potencian el desarrollo del cerebro.

• Incrementan el metabolismo de proteínas y carbohidratos.

• Incrementan la tasa de ventilación.

• Incrementan el metabolismo basal.

• Participan en la regulación termogénica.

• Aumentan el número de receptores de catecolaminas y amplifica la respuesta postreceptor en el sistema simpático.

• Aumentan la eritropoyetina.

• Regulan el metabolismo óseo.

• Permiten la relajación muscular.

• Engruesan el endometrio en las mujeres.

• Intervienen en los niveles de producción de hormonas gonadotrofinas y somatotropa o GH.

• Permiten la respuesta correcta del centro respiratorio a la hipoxia e hipercapnia.

• Regulan los transportes transmembrana de sodio, potasio, calcio y glucosa.

• Regulan la acción de algunas proteínas quinasas.

La Insulina

La insulina es una hormona polipeptídica formada por 51 aminoácidos, producida y secretada por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas.

La insulina interviene en el aprovechamiento metabólico de los nutrientes, sobre todo con el anabolismo de los carbohidratos. Su déficit provoca la diabetes mellitus y su exceso provoca hiperinsulinismo con hipoglucemia.

La síntesis de la insulina pasa por una serie de etapas. Primero la preproinsulina es creada por un ribosoma en el retículo endoplasmático rugoso (RER), que pasa a ser (cuando pierde su secuencia señal) proinsulina. Esta es importada al aparato de Golgi, donde se modifica, eliminando una parte y uniendo los dos fragmentos restantes mediante puentes disulfuro.

Gran número de estudios demuestran que la insulina es una alternativa segura, efectiva, bien tolerada y aceptada para el tratamiento a largo plazo de la diabetes tipo 1 y la diabetes tipo 2, incluso desde el primer día del diagnóstico.

La insulina va a actuar con un primer mensajero el cual activara una serie de eventos, que conllevara principalmente a activar las rutas metabólicas presentes en el estado postprandial, y disminuir las concentraciones de Glucosa en la sangre. Está va a actuar en las células en primer lugar, uniéndose con el receptor especifico de insulina en las membranas plasmáticas de las células, el cual es una proteína tetramérica formada por 4 subunidades:

• 2 subunidades α -->extracelular y tiene dominio para el receptor

• 2 subunidades β -->inter e intramembrana y dominio tirosina/quinasa.

La unión de la insulina con su receptor (específicamente con la subunidad α), hace que estas subunidades se acerquen, permitiendo unir moléculas de ATP a las subunidades β del receptor, lo cual hace que se autofosforilen de manera cruzada (las subunidades β), activando su propiedad tirosina-quinasa, las cuales van a fosforilar residuos de tirosina de unas proteínas IRS-1 [sustrato de receptor de insulina], la cual se va a unir al dominio sulfidrilo [SH2] de una proteína llamada fosfatidilinositol3 Quinasa [PI3K], la cual va a fosforilar el lípido de membrana PIP2 haciendo que este cambia a PIP3.

Luego una proteína intracelular Quinasa llamada Quinasa dependiente de fosfatidilinositol [PDK] se asocia al lípido de membrana PIP3, donde la PDK sufre un cambio conformacional lo que la activa, siendo capaz de fosforilar a la PKB

La PKB fosforilada va a encontrarse activa, y cumplirá la función de activar a proteínas fosfatasas que desfosforilaran a proteínas blanco, translocar a los transportadores de Glucosa GLUT4 a la membrana plasmática de la célula, activa a la enzima Glucógeno Sintasa 3 Quinasa [GSK] la cual actúa en la síntesis metabólica de proteínas, funcionar como un factor de transcripción genético, entre otras funciones.

La insulina es una hormona "anabólica" por excelencia: permite disponer a las células del aporte necesario de glucosa para los procesos de síntesis con gasto de energía. De esta glucosa, mediante glucólisis y respiración celular se obtendrá la energía necesaria en forma de ATP. Su función es la de favorecer la incorporación de glucosa de la sangre hacia las células: actúa siendo la insulina liberada por las células beta del páncreas cuando el nivel de glucosa en sangre es alto. El glucagón, al contrario, actúa cuando el nivel de glucosa disminuye y es entonces liberado a la sangre. Por su parte, la Somatostatina, es la hormona encargada de regular la producción y liberación tanto del glucagón como de la insulina.

La insulina tiene una importante función reguladora sobre el metabolismo, sobre el que tiene los siguientes efectos:

• Estimula la glucogenogénesis.

• Inhibe la neoglucogénesis y la glucogenolisis.

• Promueve la glucólisis.

Favorece la síntesis de triacilgleceroles (triglicéridos). Para ello, estimula la producción de acetil-CoA (por ejemplo, al acelerar la glucólisis), y también estimula la síntesis de ácidos grasos (componentes de los triacilgliceroles) a partir de la acetil-CoA.

Estimula la síntesis de proteínas.

Efectos de las Hormonas Tiroideas sobre la Insulina

Como se menciono anteriormente, uno de los efectos de las hormonas tiroideas es la modificación a nivel genético, actuando sobre los factores de transcripción, induciendo de está forma la transcripción de diferentes genes, generándose así una producción aumentada de proteínas en la célula. Uno de estos genes que inducen las hormonas tiroideas para su transcripción, es el gen para el receptor de Insulina (IR o IRG), el cual se va a transcribir y luego traducir para sintetizarse de esta manera dicha proteína; en un principio, la producción de éstos receptores de insulina es acelerada y sin ninguna anomalía, lo que conlleva a que la insulina en sangre sea captada fácilmente por los receptores antes nombrados, desencadenando ésta sus eventos característicos que traerán como consecuencia una disminución de los niveles de glucosa en sangre. De mantenerse éste proceso de forma acelerada por la influencia de las hormonas tiroideas, entonces se presentaran anomalías que impedirán el correcto funcionamiento de los receptores hormonales para la Insulina.

Está modificación de los receptores de la Insulina hacen que los mismos no reconozcan a la Insulina, debido a una deficiencia de señalización o que por dicha alteración en su síntesis, los receptores sean eliminados, lo que traerá como consecuencia una disminución del numero de receptores para la insulina. Al encontrarse una persona en un estado de buena alimentación (Postprandial), las concentraciones de Glucosa en sangre aumentan, trayendo como resultado que las células β del páncreas comiencen a segregar insulina para así bajar la concentración de los niveles de glucosa.

Los receptores de Insulina en membrana, debido a su mal funcionamiento no reconocerán la insulina circulante en sangre, lo que provoca que los eventos característicos que la Insulina desencadena en la célula (Cascada de la PI3K), que al final de los mismos provoca la translocación de GLUT4 (receptor de membrana de la Glucosa) a la membrana plasmatica, la fosforilación de las enzimas Fosfatasas que favorecen las vías metabólicas que suceden en el correspondiente estado de Postprandial (Glucólisis, Glucogenogénesis, Lipogénesis, Síntesis de TAG…), no se lleven a cabo, por lo que no se producirá una disminución de la concentración de Glucosa en sangre.

Al no disminuir la hiperglicemia causada por la ingesta de alimentos, las células β del páncreas, seguirán secretando insulina, la cual no va a poder ser reconocida por los receptores de insulina en las membranas plasmáticas de las células, lo que causara un aumento de la concentración de insulina en sangre (Hiperinsulinismo). Este proceso llamado Resistencia a la Insulina causara a la larga una disminución de la población de células β, debido a una a un al alto estrés de producción que estás tienen, lo que conllevara a que el persona desarrolle Diabetes Mellitus tipo 2.

Otra función que ejercen las hormonas tiroideas (T3 y T4) sobre el metabolismo de la insulina, es la disminución de la expresión de la enzima Proteína Quinasa B (PKB), la cual es esencial durante los proceso de señalización de la insulina. Al estar disminuida la expresión de la PKB se producirá una disminución de GLUT 4 en la membrana plasmática y una disminución de las enzimas Fosfatasas fosforiladas, entre otras consecuencias que esto trae, pero principalmente las dos nombradas anteriormente, que conllevaran a que se disminuya la síntesis de glucógeno, la síntesis de lípidos, la síntesis de Triacil Glicéridos y una disminución de la degradación de Glucosa.

REFERENCIAS

Jesús A. F. Tresguerres. «Anatomía y Fisiología del Cuerpo Humano.». 1ª edición. Editorial McGrawHill; 2009.

Thomas M. Devlin. «Bioquímica. Libro de Texto con Aplicaciones Clínicas». 4ª edición. Editorial Reverté, S. A. 2004

Luis Alberto Isea M. «Fisiología de la Glándula tiroides.». 2012