Monografia 1
Série de Minimonografias Clínicas
Entendendo a Regulação
da Glicose no Corpo
Entendendo
a Regulação
da Glicose
no Corpo
Introdução
A
glicose é um combustível importante para diversas células e
tecidos. Como a glicose é uma fonte vital de energia, os níveis
de glicose sérica são controlados por diversos órgãos que
regulam a sua entrada e remoção da glicose do sangue, como intestino,
fígado, pâncreas, músculo esquelético, tecido adiposo e rins. Os níveis
glicêmicos são regulados pelo corpo e mantidos entre 70 e 110 mg/dL.
Essa regulação é facilitada pelos hormônios, sistema nervoso central e
periférico e exigências metabólicas do corpo. Hormônios como insulina,
glucagon e incretinas elevam ou reduzem os níveis da glicemia. Entre
os tecidos envolvidos na captação da glicose - cérebro, músculo, trato
gastrointestinal (GI), fígado, rim e tecido adiposo - o tecido muscular
constitui o local mais importante para a captação periférica de glicose
a partir de uma perspectiva quantitativa. O rim filtra a glicose circulante
de maneira contínua, reabsorve a glicose filtrada e sintetiza a glicose
no córtex renal (gliconeogênese). Dessa forma, a regulação da glicose
é um processo que envolve diversos órgãos, e sua compreensão tem
levado a uma melhor apreciação dos desarranjos fisiopatológicos que
podem ser resultado de um desequilíbrio glicêmico, como diabetes.
Esta monografia proporcionará um melhor entendimento sobre a
multiplicidade de formas pelas quais a glicose é regulada no corpo.
2
Regulação Normal da Glicose
A glicose é importante para o funcionamento normal do corpo e o organismo regula os níveis glicêmicos
mantendo-os em uma faixa de 70 a 110 mg/dL.1 Depois que um indivíduo faz uma refeição e os níveis
glicêmicos se elevam, o corpo responde rapidamente, tentando reduzir as concentrações de glicose.2
Em circunstâncias normais, os níveis glicêmicos raramente ultrapassam 140 mg/dL, mesmo após o
indivíduo consumir alimentos que contenham uma quantidade grande de carboidratos.2
Papel da Insulina e do Glucagon na Regulação da Glicose
Pequenos grupos de tecidos endócrinos, chamados ilhotas de Langerhans no pâncreas, produzem
hormônios que regulam o metabolismo da glicose e de outras substâncias.3 As células mais importantes
para o metabolismo da glicose e os hormônios por elas produzidos são os seguintes:
Os níveis glicêmicos
são regulados pelo
corpo entre 70 e
110 mg/dL. Essa
regulação é facilitada
por hormônios
secretados pelas
ilhotas pancreáticas
que contêm células
α e β.
yy As células β produzem insulina em resposta a níveis altos de glicose no sangue.3 A insulina acelera o
transporte de glicose para as células, reduzindo os níveis glicêmicos no sangue.3 A insulina também
reduz a hiperglicemia por meio de diversos outros mecanismos, como acelerar a conversão da glicose
em glicogênio por meio de um processo chamado glicogênese e ao promover a lipogênese.3
yy As células α produzem glucagon em resposta a níveis baixos de glicose no sangue.3 Em seguida, o
glucagon estimula o fígado a acelerar a conversão de glicogênio em glicose pela glicogenólise.3
Ele também promove a formação de mais glicose a partir de ácido láctico e certos aminoácidos por
meio da gliconeogênese.3 Consequentemente, o fígado libera glicose no sangue mais rapidamente,
elevando os níveis glicêmicos.3
A Figura 1 ilustra como o glucagon e a insulina agem comparativamente para manter os níveis glicêmicos.
Figura 1. Efeitos do Glucagon e da Insulina na Regulação dos Níveis Glicêmicos 1
Etapas para
Reduzir a
Glicemia
Glicose
sérica
elevada
Células β do
pâncreas liberam
insulina
A glicose é
transportada para
músculos, gordura e
células hepáticas
Faixa normal da
glicose sérica
(70 a 110 mg/dL)
90 mg/dL
Etapas para
Aumentar a
Glicemia
Glicose sérica
reduzida
Células β do
pâncreas liberam
glucagon
O fígado sintetiza
mais glicose
3
Entendendo
a Regulação
da Glicose
no Corpo
O Papel das Incretinas na Regulação da Glicose
A liberação de insulina e glucagon é em parte regulada pela ação de 2 hormônios chamados incretinas,
que incluem 4,5:
yy Peptídeo 1 semelhante ao glucagon (GLP-1).
yy Polipeptídeo insulinotrópico dependente de glicose (GIP), também conhecido como polipeptídeo
inibitório gástrico.
Após a ingestão de uma refeição, GLP-1 e GIP são produzidos pelas células intestinais e estimulam
diversas ações que auxiliam na distribuição de glicose derivada de carboidratos.5
yy Tanto GLP-1 como GIP estimulam a secreção de insulina dependente de glicose por meio da ativação de
receptores acoplados à proteína G nas células b pancreáticas.6
Inúmeras células
no corpo, incluindo
aquelas presentes
na gordura e nos
músculos, contam
com transportadores
de glicose
facilitadores (GLUTs)
para transportar a
glicose. Nas células
da gordura e dos
músculos, o GLUT4 é
ativado pela insulina,
deslocando as
moléculas de GLUT4
para a superfície
celular a fim de
facilitar o transporte de
glicose. Em oposição,
as células no cérebro
e no fígado utilizam
um transportador de
glicose diferente e,
portanto, não precisam
de insulina para o
ingresso da glicose.
yy GLP-1 reduz a secreção de glucagon a partir de células α pancreáticas.7
GLP-1 e GIP são hormônios dependentes da glicose presentes apenas quando os níveis glicêmicos se
encontram acima dos níveis em jejum.5 Esses hormônios (incretinas) são definidos por 2 características
principais: 1) eles são liberados após a ingestão de nutrientes, especialmente carboidratos, e 2) as
concentrações alcançadas após as refeições estimulam a secreção de insulina.5 Quando os níveis séricos
de glicose estão baixos, os níveis de GLP-1 e GIP também permanecem reduzidos e sua ação secretora de
insulina é diminuída.5
O Processo de Transporte de Glicose
para as Células
A glicose utiliza inúmeros mecanismos para entrar nas células.3 Como a glicose não consegue se difundir
facilmente pelas membranas celulares, ela entra em diversas células, exceto a membrana gastrointestinal
e o epitélio dos túbulos renais e isso ocorre com o auxílio de moléculas de transportadores de glicose
facilitadores (GLUT).2,8
Inúmeras células no corpo, incluindo aquelas presentes na gordura e nos músculos, contam com 12
transportadores de glicose facilitadores diferentes (GLUT1 a 12) para transportar a glicose.3,9 Um desses
transportadores, GLUT4, é o principal transportador para o tecido adiposo, muscular e cardíaco.9 A inclusão
de GLUT4 nas membranas plasmáticas da maior parte das células é facilitada pela insulina, a qual eleva a
taxa de difusão facilitada de glicose nas células.3
O processo tem início quando a insulina ativa as moléculas GLUT4 nas células musculares e gordurosas
ao se ligar a receptores de insulina sobre a superfície celular.2 O receptor de insulina consiste em 4
subunidades: 2 subunidades α fora da célula e 2 subunidades β que se projetam através da membrana
para dentro da célula.2 O processo de transporte de glicose para as células envolve as etapas a seguir
(Figura 2):
1.
2.
3.
4.
5.
6.
4
A insulina se liga às subunidades α.2
As subunidades β se tornam autofosforiladas.2
Isso ativa uma tirosina quinase, levando à fosforilação do substrato do receptor de insulina (IRS).2,10
O IRS fosforilado se liga ao fosfatidilinositol (FI) 3-quinase, resultando na ativação do PI 3-quinase.10
O PI 3-quinase ativado ativa GLUT4.10
Moléculas GLUT4 se deslocam para a superfície celular e facilitam a captação da glicose.5
Figura 2. Transporte de Glicose para as Células Ativado pela Insulina 2
Insulina
α
Receptor de
insulina
α
Glicose
β
β
Membrana celular
Tirosina
quinase
Tirosina
quinase
Substratos do receptor de insulina (IRS)
Fosforilação de enzimas
Transporte
de glicose
Síntese de
gordura
Síntese de
proteína
Crescimento e
expressão do
gene
Síntese de
glicose
Esta figura foi publicada em Guyton AC, Hall JE. Textbook of Medical Physiology. 11ª Ed. Filadélfia, PA: Elsevier Inc.; 2006.
Em oposição, as células no cérebro e no fígado utilizam diferentes transportadores de glicose facilitadores
(GLUT1, 2, 3, 8) que estão sempre presentes na membrana celular; assim, a entrada de glicose pode
ocorrer sem a presença de insulina.3,9
Uma vez que a glicose entra na célula, ela é fosforilada pela glicoquinase no fígado e pela hexoquinase na
maior parte das outras células.2 Isso evita que a glicose saia da célula, salvo se houver enzimas fosfatase
para remover o fosfato, como no caso de células hepáticas.2 Após a fosforilação, a glicose pode ser
utilizada na via glicolítica para produção de energia ou convertida em um composto de armazenamento
(glicogênio ou gordura).11
Captação, Uso, Armazenamento e Excreção da Glicose
A regulação de glicose no corpo demanda as ações de captação, uso, armazenamento e excreção pelas
células e tecidos dos músculos, fígado, pâncreas, gordura, cérebro e rim (Figura 3).11,12 Quando a glicose
não é imediatamente utilizada ela é armazenada, geralmente pelo fígado, na forma de glicogênio.2 Ademais,
quando os níveis séricos de glicose estão muito elevados, o rim desempenha uma função importante na
excreção da glicose, resultando na presença de glicose na urina.13,14 Esta seção fornecerá mais detalhes
sobre as ações de vários desses tecidos.
A captação de glicose
ocorre em diversas
células do corpo,
incluindo músculo,
gordura, cérebro, rim
e trato GI.
O tecido muscular,
trato GI e fígado são
responsáveis por
~75% a 80% da
captação periférica
de glicose, enquanto
o rim desempenha
um papel vital na
excreção da glicose.
5
Entendendo
a Regulação
da Glicose
no Corpo
Figura 3. Distribuição da Glicose por Vários Tecidos Após uma Refeição Hipotética
Contendo 100 g de Glicose 12
Intestino 100 g
15 g
Cérebro
15 g
Fígado
30 g
Rim
8g
Músculo
27 g
Tecido Adiposo
5g
Adaptação autorizada de Gerich JE. Diabetes Obes Metab. 200;2(6):345-350.
yy Músculo: nos tecidos periféricos, as células musculares são responsáveis pela maior parte (~75%
a 80%) da captação de glicose.11 Uma vez que a glicose entra nas células musculares, ela pode
ser usada imediatamente como energia ou armazenada como glicogênio.2 No músculo esquelético,
a principal enzima que regula a produção de glicogênio é a glicogênio sintase.5 A insulina ativa a
glicogênio sintase ao utilizar 2 vias, resultando em desfosforilação. A primeira ativa as fosfatases que
desfosforilam a enzima e a segunda inibe as quinases que causam a fosforilação.5 Além disso, a
via PI 3-quinase, a qual, conforme observado anteriormente, desempenha um papel na ativação de
GLUT4, é uma via chave na ativação de insulina da glicogênio sintase.5
yy Fígado: o fígado não utiliza insulina para facilitar a captação de glicose.11 No entanto, a insulina
tem uma função chave na regulação da produção de glicose pelo fígado de forma que, quando as
concentrações de insulina estão baixas, a produção de glicose aumenta, levando à hiperglicemia.5
Outro efeito importante da insulina é fazer com que a maior parte da glicose absorvida após uma
refeição seja armazenada quase que imediatamente no fígado na forma de glicogênio.2 O mecanismo
pelo qual a insulina provoca o armazenamento da glicose no fígado envolve diversos processos, que
são resumidos na Tabela 1.
Tabela 1. Mecanismos pelos Quais a Insulina Provoca o
Armazenamento da Glicose no Fígado 2
A insulina ativa a fosforilase hepática, a principal enzima que leva à decomposição do
glicogênio em glicose. Isso previne a decomposição do glicogênio armazenado.
A insulina eleva a atividade da glicoquinase, que intensifica a captação de glicose do
sangue pelo fígado. A glicoquinase fosforila a glicose, a qual, por sua vez, ajuda a
evitar que a glicose seja dissipada para fora das células.
A insulina eleva as atividades das enzimas que promovem a produção de glicogênio,
tal como a glicogênio sintase hepática.
6
yy Tecido adiposo: responsável somente por cerca de 5% da captação periférica da glicose.11 No entanto, é
o principal reservatório para armazenamento da glicose em excesso na forma de triglicérides.2 A insulina
possui diversos efeitos que promovem a síntese e o armazenamento de triglicérides, incluindo:
−− Ativar a lipase lipoprotéica nas paredes capilares do tecido adiposo, que decompõe os triglicérides
de volta em ácidos graxos e permite que sejam absorvidos nos adipócitos, onde são novamente
convertidos em triglicérides e então armazenados.2
−− Inibir a lipase sensível a hormônios dentro dos adipócitos, evitando que os triglicérides armazenados
sejam hidrolisados em ácidos graxos e entrem no sangue circulante.2
−− Promover o transporte da glicose para os adipócitos, onde é enfim usada para sintetizar o glicerol,
que se combina a ácidos graxos para formar triglicérides.2
yy Rim: o rim humano está envolvido na homeostase da glicose por meio de 3 mecanismos principais:
1) liberação de glicose na circulação através da gliconeogênese, 2) captação de glicose da circulação
para satisfazer suas necessidades energéticas, e 3) reabsorção da glicose ao nível do túbulo proximal.8
Quando os níveis séricos de glicose estão muito altos (níveis excedendo ~180 mg/dL), o rim facilita a
excreção de glicose na urina, em um processo chamado glicorese.2,14 O rim é capaz de realizar esse
processo por meio de ações de cotransportadores de sódio e glicose (SGLTs).15 Aproximadamente 90%
da glicose é reabsorvida no segmento S1, onde estão localizados SGLT2 e GLUT2; entretanto, cerca de
10% é reabsorvida no segmento S3, onde estão localizados SGLT1 e GLUT1.12,16 Mais glicose pode
ser excretada na urina se as concentrações na urina filtrada se tornarem altas, como pode ocorrer no
diabetes, e excederem o limiar de reabsorção da glicose.2
Hiperglicemia como Resultado do
Desequilíbrio da Glicose
O diabetes mellitus é caracterizado pela hiperglicemia resultante de defeitos na produção e/ou ação da
insulina.17 Há diversos fatores que contribuem para o desenvolvimento de diabetes tipo 2, incluindo
resistência à insulina, sua deficiência, produção elevada de glicose hepática e disfunção dos adipócitos.
Resistência à Insulina
A resistência à insulina ocorre quando os tecidos-alvo são menos sensíveis aos efeitos metabólicos da
insulina.2 Isso resulta em captação e utilização menos eficientes da glicose pela maioria das células do
corpo, exceto o cérebro. Assim, as concentrações de glicose sérica aumentam, a utilização celular da
glicose sérica diminui e o uso de gorduras e proteínas se eleva.2 Em termos de captação de glicose por
todo o corpo, o defeito na ação da insulina é mais visível em altas concentrações de insulina, tendo início
na faixa fisiológica até a farmacológica, conforme demonstrado na Figura 4.11,18
A causa exata da resistência à insulina não é clara, mas pode advir de defeitos nas vias de sinalização
celular que são ativadas após a insulina se ligar aos receptores.2 Outras teorias defendem que quase toda
a resistência à insulina observada no diabetes tipo 2 é resultante da redução na síntese de glicogênio
muscular estimulada pela insulina 10, ou até mesmo por menos receptores de insulina, especialmente no
músculo esquelético, fígado e tecido adiposo em indivíduos obesos.2
O diabetes,
caracterizado pela
hiperglicemia, é
associado a uma
regulação inadequada
da glicose. Há diversos
fatores envolvidos
no desenvolvimento
de diabetes tipo 2,
incluindo resistência
à insulina, sua
deficiência, produção
elevada de glicose
hepática e disfunção
nos adipócitos.
As evidências sugerem também que uma elevação no ácido graxo livre (FFA) e o depósito de lipídios nas
células podem elevar a resistência ao inibir o transporte de glicose facilitado pela insulina para diversos
tecidos.
7
Entendendo
a Regulação
da Glicose
no Corpo
Figura 4. Concentração Plasmática da Insulina e Captação da
Glicose por Todo o Corpo 18
Captação Total da Glicose
(mg/m²  min)
Controle
Diabetes tipo 2
a
a
P<0,01
a
Concentração de Insulina
(μU/mL)
Taxa média da distribuição total da glicose no organismo durante hiperinsulinemia graduada em indivíduos não obesos com diabetes tipo 2 e
pacientes-controle semelhantes.
ª P<0,01 versus indivíduos-controle
Groop LC, Bonadonna RC, DelPrato S, et al. J Clin Invest. 1989;84(1):205-213. Direitos autorais de 1989 pela American Society for Clinical
Investigation [Sociedade Norte-Americana de Investigação Clínica]. Reprodução autorizada pelo Copyright Clearance Center [Centro de
Autorização para Direitos Autorais].
Estudos em humanos demonstraram que uma concentração alta de lipídios intracelulares inibe a
fosforilação de tirosina estimulada por insulina do IRS-1 e a atividade de PI 3-quinase associada.10,19
Ademais, estudos em ratos demonstraram que a infusão de metabólitos lipídicos, como diacilglicerol,
ativa a proteína quinase C (PKC)-θ, que enfraquece a fosforilação de tirosina estimulada por insulina do
IRS-1 (Figura 5).10,20 Assim, há uma redução de 50% na estimulação por insulina da atividade de PI
3-quinase.10,20
Acredita-se que o acúmulo de lipídios intracelulares no fígado ativa uma cascata de quinase serina
que envolve a PKC-ε.10,21 Isso provoca uma redução na fosforilação de tirosina do IRS-2, um mediador
essencial da ação da insulina no fígado.10 Dados recentes em camundongos sugerem firmemente que o
diacilglicerol, um ativador conhecido de PKC-ε, é quem precipita esse processo.10,22
Deficiência de Insulina
A deficiência de insulina, que pode envolver fatores genéticos e ambientais, pode ser atribuída a
2 causas 11,23:
yy Massa reduzida de célula β
yy Defeitos na secreção da célula β
Estudos demonstraram que a quantidade de células β no pâncreas é um determinante importante do total
de insulina secretada.11 A maior parte dos estudos, mas não todos, demonstraram uma redução modesta
(20% a 40%) na massa de célula β em pacientes com diabetes tipo 2 de longo prazo.11 A redução
na massa de célula β pode ser decorrente da proliferação reduzida de novas células β ou elevação na
apoptose da célula β; no entanto, não está claro qual desses fatores é o mais importante.23 Diversas
anormalidades perturbam o equilíbrio entre a neogênese e a apoptose das ilhotas.11 Por outro lado,
inúmeros dados demonstram que no momento do diagnóstico do diabetes tipo 2 cerca de 50% da função
da célula β havia sido perdida, continuando a declinar ao longo do tempo.23
8
Figura 5. Inibição Induzida por Lipídio do Transporte de Glicose Estimulado por Insulina
para as Células Musculares (A) e Hepáticas (B) 10
A
Insulina
Fosforilação de serina de IRS-1
Fosforilação de tirosina de IRS-1
PI 3-quinase
Glicose
Cascata
de quinase
serina/treonina
nPKC
Diacilglicerol
GLUT4
Glicose plasmática
Ácido graxo plasmático
B
Insulina
Fosforilação de tirosina de IRS-2
Glicogênio
sintase
PI 3-quinase
Cascata
de quinase
serina/treonina
PKC-ε
Gliconeogênese
Reimpresso de Petersen KF, Shulman GI. Am J Med. 2006;
119(5 supl 1): 105-165. Com autorização da Elsevier.
Diacilglicerol
Ácido graxo plasmático
Ademais, as análises do Estudo Prospectivo de Diabetes do Reino Unido (UKPDS) demonstraram que a perda
progressiva na função da célula β foi relacionada a um controle glicêmico insatisfatório.2,3 A análise apresentou
o declínio por meio da avaliação da sensibilidade à insulina e a função da célula β. Por um período de 6 anos,
houve um declínio constante de 4% ao ano na função da célula β que refletiu os níveis de hemoglobina glicada
(HbA1c) em elevação (Figura 6).2,3
Figura 6. Declínio na Função da Célula β ao Longo de 6 Anos 24
Sem Excesso de Peso
Excesso de Peso
Função da Célula β (%β)
Convencional
Sulfonilureia
Metformina
Perda ~ 4% ao ano
Anos a partir da Randomização
Avaliação do Modelo de Homeostase Média (HOM) estima a função da célula β (%β) no decorrer dos 6 primeiros anos a partir do diagnóstico de
diabetes mellitus tipo 2 em pacientes sem excesso de peso e pacientes com excesso de peso designados para, e permanecendo em, monoterapias
convencionais (somente dieta) ou intensivas (sulfonilureia ou metformina [apenas indivíduos com excesso de peso]).
Reimpresso de Holman RR. Metabolism. 2006;55(5 supl 1):52-55. Direitos autorais de 2006, com autorização da Association of Professors of Medicine
[Associação de Professores de Medicina].
9
Entendendo
a Regulação
da Glicose
no Corpo
A glicotoxicidade e a lipotoxicidade também estão envolvidas no comprometimento da secreção de insulina
e na perda da massa de célula β (Tabela 2).
Tabela 2. Hipóteses de Glicotoxicidade e Lipotoxicidade sobre o
Comprometimento da Secreção de Insulina
Hipótese
Descrição
yy Danos não fisiológicos e potencialmente irreversíveis na célula β causados pela
exposição crônica a concentrações suprafisiológicas de glicose, juntamente com as
reduções características na síntese e secreção de insulina causadas pela expressão
reduzida do gene de insulina.23
Glicotoxicidade
yy Acredita-se que os altos níveis glicêmicos causem danos graduais e irreversíveis aos
componentes celulares que produzem insulina e, consequentemente, ao conteúdo e
secreção de insulina.23
yy Essa hipótese é corroborada pela observação de que o controle glicêmico melhorado
obtido por quaisquer meios (como dieta, terapia com insulina, diversos agentes orais
que reduzem a glicose) leva a uma intensificação da secreção de insulina.11
yy Estudos em animais demonstraram que uma elevação mínima na glicose pode
provocar um comprometimento relevante na secreção de insulina se menos que o
normal de células β estiverem presentes.11,25
yy FFAs plasmáticos elevados comprometem a secreção de insulina.13
Lipotoxicidade
yy Demonstrou-se que a exposição a FFAs elevados claramente inibe a expressão de
RNAm da insulina, diminui a liberação de insulina estimulada pela glicose e reduz
o conteúdo de insulina nas ilhotas.13
yy Em modelos animais, demonstrou-se que os FFAs elevados são pró-apoptóticos
em células β.23
yy É necessário hiperglicemia para que ocorra lipotoxicidade.26
Em circunstâncias normais, a insulina auxilia na síntese de proteínas e ajuda a inibir a sua decomposição.2
Na ausência de insulina, o metabolismo de proteínas pode ser comprometido. Por exemplo, quando a insulina
não está disponível em quantidade suficiente 2:
yy
yy
yy
yy
Praticamente todo o armazenamento de proteínas é interrompido;
A formação de proteínas a partir de aminoácidos diminui;
As proteínas são decompostas para gerar energia;
As concentrações séricas de aminoácidos se elevam, resultando na conversão desses aminoácidos em
energia e na formação de mais glicose (gliconeogênese), o que exacerba ainda mais a hiperglicemia.
O desperdício de proteína resultante pode levar à fraqueza extrema, bem como a um desarranjo nas
funções orgânicas.2
Produção Elevada de Glicose Hepática
Um terceiro fator que contribui para o desenvolvimento de diabetes tipo 2 é a produção elevada de glicose
hepática, que é considerada relacionada à resistência à insulina e disfunção nas células α, podendo refletir um
comprometimento da percepção da glicose.11,27
A elevação na produção de glicose hepática em diabetes tipo 2, a principal anormalidade responsável pela
glicose plasmática em jejum (FPG) elevada, está estritamente relacionada à gravidade da hiperglicemia em
jejum.11 Como a concentração plasmática de insulina em jejum no diabetes tipo 2 é de 2 a 4 vezes acima
do normal, ela indica resistência à insulina no fígado, o que, por sua vez, resulta em produção excessiva de
glicose hepática (Figura 7).11,18
10
Figura 7. Resistência à Insulina e Produção de Glicose Hepática 18
Controle
Diabetes tipo 2
Produção de Glicose Hepática
(mg/m²  min)
a
a
a
b
b
Concentração de Insulina Portal
(μU/mL)
Taxa média de produção de glicose hepática em estado basal e durante hiperinsulinemia graduada em indivíduos não obesos
com diabetes tipo 2 e pacientes-controle semelhantes.
ª P<0,01 versus indivíduos-controle; b P<0,05 versus indivíduos-controle.
Groop LC, Bonadonna RC, DelPrato S, et al. J Clin Invest. 1989;84(1):205-213. Direitos autorais de 1989 pela American Society for
Clinical Investigation. Reprodução autorizada pelo Copyright Clearance Center.
Conforme ilustrado na Figura 7, a elevação da insulina a um nível mais alto (hiperinsulinemia
compensatória) que a faixa fisiológica (~100 μU/mL) supera a resistência à insulina nesses indivíduos,
que possuem hiperglicemia moderadamente grave em jejum.11,18 Em pacientes com hiperglicemia em jejum
mais grave, a capacidade de a mesma concentração plasmática de insulina suprimir a produção de glicose
hepática é comprometida, o que indica que a resistência à insulina progride ao longo do tempo e o fígado
precisa de altos níveis de insulina para suprimir a liberação de glicose.18
Cerca de 90% da elevação da produção de glicose hepática se deve ao aumento na gliconeogênese.11
Além da resistência à insulina, considera-se que outros fatores, incluindo hiperglucagonemia, sensibilidade
intensificada ao glucagon, níveis circulantes elevados de moléculas precursoras da gliconeogênese e
oxidação de FFA aumentada, contribuam para a gliconeogênese elevada.11
O diabetes é caracterizado especialmente pelos níveis inadequados de glucagon no contexto de hiperglicemia
e hiperinsulinemia existentes, o que normalmente suprime o glucagon.28,29 Em circunstâncias normais,
o corpo inibe a liberação de glucagon caso detecte que os níveis séricos de glicose estão se tornando
muito altos.3 Em pacientes com diabetes tipo 2, há uma supressão inadequada do glucagon em resposta
à glicose.28,29 Em diabetes tipo 2, a causa subjacente da hiperglucagonemia não é clara, mas tem sido
atribuída a diversos fatores, incluindo secreção reduzida de GLP-1, massa e função da célula β reduzidas e
resistência à insulina da célula α.27
De maneira semelhante ao seu papel na hiperglicemia em jejum no diabetes tipo 2, acredita-se que a
produção de glicose hepática excessiva também contribua para a hiperglicemia pós-prandial.27 Os estudos
sugerem que a supressão inadequada da produção de glicose, refletindo uma supressão imprópria dos níveis
de glucagon e liberação comprometida da insulina, resulte em hiperglicemia pós-prandial.27
11
Entendendo
a Regulação
da Glicose
no Corpo
Disfunção dos Adipócitos
Um conjunto crescente de evidências continua a demonstrar que a disfunção no metabolismo de adipócitos
e o excesso de depósitos no tecido adiposo visceral desempenham um papel no desenvolvimento do
diabetes. A elevação da lipólise, que produz FFAs, é classificada da mesma forma que a resistência à
insulina, sua insuficiência e elevação na produção de glicose hepática como um fator no desenvolvimento
de diabetes tipo 2.11,30 Mais da metade dos pacientes com diabetes são obesos e a incidência de
diabetes cresce nitidamente com o aumento de peso.31-33 Além do conteúdo total de gordura, o padrão
de depósito de gordura na maioria dos pacientes diabéticos é anormal, com depósito excessivo nas
células musculares, hepáticas e adipócitos viscerais.30 Demonstrou-se que a gordura visceral elevada está
relacionada especificamente à resistência à insulina, devido ao fato de essa gordura aumentar a lipólise,
ou seja, os próprios adipócitos são resistentes à insulina, o que reduz sua capacidade de armazenar
triglicérides e aumenta sua liberação de FFAs.30 Consequentemente, os FFAs elevados são liberados
diretamente na circulação portal, elevando a resistência à insulina hepática e sistêmica, com aumento da
resistência à insulina de células musculares.30
yy FFAs, secreção de insulina e resistência à insulina: Em circunstâncias normais após a ingestão
de alimentos, os FFAs plasmáticos são capturados pelas células β, onde estimulam a secreção de
insulina.30 De maneira semelhante, uma redução repentina nos FFAs plasmáticos resulta na inibição
da secreção de insulina.30 Ademais, em indivíduos não diabéticos, a insulina inibe a lipase enzimática
sensível a hormônios nos adipócitos, evitando a decomposição de triglicérides em FFAs.30 Em pacientes
diabéticos, esse circuito de feedback é disfuncional:
−− A capacidade da insulina de inibir a lipólise é comprometida, o que resulta em concentrações
elevadas de FFA.30
−− Estudos in vitro demonstram que a elevação crônica de FFAs (lipotoxicidade) compromete a função
da célula β, o que reduz a secreção de insulina e leva à apoptose.30
Nas células musculares, os níveis elevados de FFAs levam a um aumento nas concentrações de ácido
graxo de cadeia longa CoA e diacilglicerol.30 Esses compostos ativam PKC-θ.30 Conforme observado
anteriormente, isso resulta na inibição do transporte de glicose facilitado pela insulina para dentro das
células musculares.10 Nas células hepáticas, os FFAs elevados podem ser convertidos em triglicérides.
Em excesso, estes se acumulam nas células hepáticas e produzem uma condição conhecida como
esteatose, ou fígado gorduroso.5 Clinicamente, a esteatose provoca hepatomegalia, podendo levar a
consequências mais sérias, como cirrose.5
yy Produção de FFAs e glicose hepática: no fígado, os FFAs normalmente estimulam a produção
de glicose hepática.30 No diabetes tipo 2, os níveis elevados de FFAs resultam em altas taxas de
enzimas limitadoras de velocidade envolvidas na gliconeogênese e na liberação de glicose a partir do
hepatócito.30 A ocorrência de oxidação elevada de FFA também fornece energia para a gliconeogênese.30
Esses eventos acontecem igualmente no contexto de outros fatores que estimulam a produção de glicose
hepática em pacientes com diabetes tipo 2, como a sensibilidade hepática elevada ao glucagon, níveis
altos desse hormônio e captação elevada de precursores da gliconeogênese, conforme observado
anteriormente.30
yy Adipócitos como um órgão endócrino: além de produzir FFAs, os adipócitos são órgãos endócrinos que
geram uma ampla variedade de outros compostos (adipocinas) (Tabela 3).30
12
Tabela 3. Função das Adipocinas na Fisiologia Normal e
Achados em Diabetes Tipo 2 30
Adipocinas e sua Função Normal
Achados em Diabetes Tipo 2
Adiponectina
yy Único fator conhecido secretado por adipócitos que
eleva a sensibilidade tecidual à insulina.
yy Efeitos anti-inflamatórios que inibem diversas etapas
no desenvolvimento da aterosclerose.
Os níveis são notadamente reduzidos;
a diminuição está relacionada ao grau de
resistência à insulina.
Resistina
yy Produz resistência à insulina hepática.
Níveis plasmáticos basais elevados.
yy É um agente inflamatório potente.
Angiotensinogênio
yy É um precursor da angiotensina II, um vasoconstritor
potente envolvido no desenvolvimento da
aterosclerose.
Os níveis são elevados em modelos de
obesidade em roedores.
Inibidor 1 do ativador do plasminogênio
Os níveis são elevados, favorecendo a
formação de trombos.
yy Inibe a enzima que ativa a cascata de fibrinólise.
Fator de necrose tumoral-α (TNF-α)
yy Produz resistência à insulina, estimula a lipólise,
ativa as enzimas inflamatórias e inibe a função de
IRS-1, impossibilitando, deste modo, a sinalização
da insulina.
Os níveis são elevados em indivíduos obesos e
pessoas com diabetes tipo 2, apesar de a relação
com a resistência à insulina ser fraca.
Interleucina 6 (IL-6)
yy Uma citocina inflamatória também envolvida na
resistência muscular à insulina e na apoptose da
célula β.
Leptina
yy Um supressor de apetite que também possui
propriedades proinflamatórias.
Adipsina e proteína estimulante da acilação
yy Eleva o depósito de lipídios nos adipócitos.
Os níveis são elevados e relacionados à
gravidade da intolerância à glicose.
Sem efeito sobre o metabolismo da glicose
em obesos e indivíduos com diabetes tipo 2.
Os níveis são elevados em obesos e indivíduos
com diabetes tipo 2.
13
Entendendo
a Regulação
da Glicose
no Corpo
Resumo
E
m suma, a glicose é um combustível importante para diversas células e
tecidos. Os níveis de glicose sérica são controlados pelo intestino, fígado,
pâncreas, músculo esquelético, tecido adiposo e rins.
Os níveis glicêmicos são regulados pelo corpo dentro de uma janela de 70 a
110 mg/dL. Essa regulação é facilitada pelas células pancreáticas α e β e seus
respectivos hormônios, glucagon e insulina, que o fazem ao atuarem de formas
opostas um ao outro. Ademais, os níveis de glicose sérica são regulados pelos
hormônios incretínicos, mais especificamente pelo peptídeo 1 semelhante ao
glucagon (GLP-1) e o polipeptídeo insulinotrópico dependente de glicose (GIP),
que são liberados em resposta a níveis elevados de glicose no sangue. GLP-1
e GIP atuam nas células β para estimular a secreção de insulina e o primeiro
também age sobre as células α para reduzir a secreção de glucagon e ajudar a
diminuir os níveis glicêmicos.
Inúmeras células no corpo, incluindo aquelas presentes na gordura e nos
músculos, contam com GLUT4 para transportar glicose. Nas células de gordura
e músculo, o GLUT4 é ativado pela insulina, deslocando as moléculas de GLUT4
para a superfície celular a fim de facilitar o transporte de glicose. Em oposição,
as células no cérebro e no fígado utilizam um transportador de glicose diferente
e, portanto, não precisam de insulina para o ingresso da glicose. Entre os tecidos
envolvidos na captação da glicose - tecido adiposo, músculo, cérebro e trato GI
-, o tecido muscular constitui o local mais importante para a captação periférica
de glicose. No entanto, o processo de reabsorção de glicose ocorre por meio dos
SGLTs, auxiliados por GLUTs, no rim.
Em condições como o diabetes, que é caracterizado pela hiperglicemia, há
um desequilíbrio na regulação da glicose. Há diversos fatores envolvidos
no desenvolvimento de diabetes tipo 2, incluindo resistência à insulina, sua
deficiência, produção elevada de glicose hepática e disfunção nos adipócitos.
Desta maneira, a regulação da glicose é um processo desempenhado por
múltiplos órgãos. Esta monografia forneceu uma compreensão maior da
regulação da glicose em estados diabéticos e não diabéticos.
14
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