SAM Diabetes Fisiopatologia 2008

DiabetesS i s t e m a d e A c t u a l i z a c i ó n M é d i c a e n D i a b e t e s

MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CONNECTICUTMADRID • RÍO DE JANEIRO • SAO PAULO

LIBRO 2Fisiopatología de la diabetes mellitus tipo 2

y de la resistencia a la insulina

AutorDr. Carlos Alberto Aguilar Salinas

Coordinador EditorialDr. Cuauhtémoc Vázquez Chávez

SAM® DiabetesPrimera edición 2008

Copyright © 2008 Intersistemas, S.A. de C.V.Todos los derechos reservados. Este libro está protegido por los derechos de autor. Ninguna parte de esta publica-ción puede ser reproducida, almacenada en algún sistema de recuperación, o transmitida de ninguna forma o porningún medio, electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, sin autorización previa del editor.SAM® es una marca registrada de Intersistemas, S.A. de C.V.

ISBN PENDIENTE Edición completaISBN PENDIENTE Libro 2

En función de los rápidos avances en las ciencias médicas, el diagnóstico, tratamiento, tipo de fármaco, dosis, etc., debenverificarse en forma individual; por lo que el autor, el editor y el patrocinador no se hacen responsables de ningún efectoadverso derivado de la aplicación de los conceptos vertidos en esta publicación, la cual queda a criterio exclusivo del lector.Las opiniones en esta pieza son exclusivas del autor y no reflejan, necesariamente, el criterio del patrocinadorni de la casa editorial.Cuidado de la edición: Dra. María del Carmen Ruíz AlcocerDiseño de portada: DG. Edgar Romero EscobarFormación: Contraforma Estudio de Diseno, S.A. de C.V.

Editado e impreso en México

Una edición de:

Intersistemas, S.A. de C.V.Aguiar y Seijas 75Lomas de Chapultepec11000, México, D.F.Tel.: (5255) 55202073Fax: (5255) 55403764intersistemas@intersistemas.com.mxwww.intersistemas.com.mx

AutorDr. Carlos Alberto Aguilar SalinasSubjefe del Departamento de Endocrinología y Metabolismo Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición “Salvador Zubirán”Investigador en Ciencias Médicas “F” por los Institutos Nacionales de SaludInvestigador Nacional nivel 2 por el Sistema Nacional de InvestigadoresMiembro numerario de la Academia Nacional de Medicina

CarlosAguilar

Tachado

CarlosAguilar

Texto de reemplazo

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Contenido

Autoevaluación inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

Objetivos del manuscrito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

Mecanismos fisiopatológicos de la resistencia a la insulina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxAnormalidades causantes de resistencia a la insulina relacionadas con lascascadas de señalización de la insulina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxDefectos funcionales en la señalización de la insulina: El papel del tejido adiposo xxxMétodos para medir la sensibilidad a la insulina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

Clamp euglucémico hiperinsulinémico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxMedición de la glucemia durante el estado estable (SSPG, por sus siglas en inglés) . . . . . xxxPrueba de tolerancia a la insulina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxModelo mínimo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxPruebas basadas en la curva de tolerancia oral a la glucosa . . . . . . . . . . . . . . . . xxxPruebas basadas en las concentraciones de ayuno de la glucosa y/o insulina . . xxxIndicadores indirectos de la presencia de resistencia a la insulina . . . . . . . . . . . xxx

Mecanismos fisiopatológicos de la deficiencia de la secreción de la insulina . . . . . . . . . . xxxAnormalidades causantes de la disminución en el número de células beta . . . . . . xxxFactores genéticos que regulan la secreción de insulina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

PPARgamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxTCF7L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxKCNJ1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxHHEX/IDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxIGF2BP2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxCDKN2A y CDKN2B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxCDKAL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxSLC30A8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxFTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxCalpaina 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxGenes relacionados a la diabetes tipo MODY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxDNA mitocondrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxOtros genes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

Métodos para medir la secreción de insulina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxEstudios que evalúan la función de la célula beta en condiciones basales . . . . . . . xxxEstudios que evalúan la función de la célula beta durante la administración intravenosa de glucosa . xxxEstudios que evalúan la función de la célula beta durante la administración oral de glucosa . xxx

Integración de los procesos que determinan la aparición de la diabetes tipo 2 . . . . . . . . . . . xxx

Referencias biblográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

Caso Clinico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx

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Autoevaluación inicial

1. El fenómeno que determina la aparición de la hiperglucemia de ayuno es elaumento de la producción hepática de glucosa:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

2. La cantidad de insulina requerida para reprimir la producción hepática deglucosa es similar a la que se necesita para inducir la utilización de glucosaen el tejido muscular:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

3. La masa de células beta es normal en pacientes con intolerancia a la glucosa:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

4. Cantidades excesivas de colesterol en el interior de la célula beta no tienenefecto sobre la secreción de insulina:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

5. Variaciones en el gen TCF7L2 están asociadas con mayor riesgo de tenerdiabetes tipo 2:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

6. La glicoproteína transmembrana ENPP1 (fosfodiesterasa pirofosfatasa ectonucleótidotipo 1) disminuye la capacidad de generar segundos mensajeros del receptor de insulina:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

7. El índice de disposición integra la respuesta aguda de insulina y la sensibilidada la insulina:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

8. La Organización Mundial de la Salud define a la resistencia a la insulina comoel valor de insulina superior al de la percentila 75 de la población en estudio:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

9. El clamp euglucémico hiperinsulinémico es el mejor método para medirla secreción de insulina: aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

10. La relación triglicéridos/colesterol HDL mayor de 3.5 es un indicador de la exis-tencia de resistencia a la insulina:aa.. FALSO ___ bb.. VERDADERO ___

RESPUESTAS DE LA AUTOEVALUACIÓN INICIAL1. b, 2. a, 3. a, 4. a, 5. b, 6. b, 7. b, 8.b, 9. a, 10.

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SAM Diabetes • Libro 2

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En menos de medio siglo, la diabetes seha convertido en uno de los principalesproblemas de salud en México. Más de

7% de los adultos (20 a 69 años) que vivenen zonas urbanas tienen la enfermedad, elporcentaje es aún mayor (13.5%) despuésde los 50 años. A partir del año 2000,es la primera causa de muerte en las muje-res y la segunda en los hombres.1 Además esla causa más frecuente de incapacidadprematura, ceguera y amputaciones deextremidades no causadas por traumatis-mos. La diabetes es una de las cinco enfer-medades con mayor impacto económico alsistema de salud. El costo de su tratamientoy de sus complicaciones se estima próximoa 15 118 millones de dólares durante el año2000;2 el monto promedio por paciente fue4058 dólares al año. La proporción del gastoque se utiliza en el pago de las incapacida-des prematuras resultantes y para el mane-jo de sus complicaciones crónicas sobrepasavarias veces a lo empleado en su prevencióny tratamiento. Aún más, se espera que elimpacto económico sea varias veces mayoren la siguiente década. La IDF (siglas eninglés para Federación Internacional deDiabetes) estima que en México existían 4.4millones de casos en 2003; el númeroaumentará a 9 millones para el 2025.3

La predisposición para sufrir la enfermedadsólo se hace evidente cuando el individuotiene un estilo de vida propicio. Este fenó-meno se demuestra en la notable diferenciaencontrada en el número de casos con dia-betes en sujetos del mismo grupo étnico queviven en ambientes distintos. Así ocurrecon nuestras poblaciones indígenas: la dia-betes afecta a 2 a 4% de los adultos enzonas rurales, contra 12 a 15% en zonasurbanas. La epidemia inició con los cambiossocioeconómicos ocurridos en la segundamitad del siglo XX. La población mexicanase concentró en los centros urbanos. El por-

centaje de las personas que vive en las áreasrurales disminuyó de 40.5 a 26.8% de 1950a 1990. Sus costumbres alimenticias semodificaron: aumentó el consumo de calo-rías, grasas y azúcares simples (encontradosen alimentos de bajo costo como losrefrescos). Por el contrario, el consumo decarbohidratos complejos (como los cerea-les), disminuyó. La actividad física de unalto porcentaje de la población se redujo almínimo. En consecuencia, se dieron trans-formaciones profundas en la dinámica fami-liar y en los mecanismos de adaptaciónempleados para alcanzar el equilibrio psico-lógico y fisiológico. Por lo tanto, los eventosque determinaron la epidemia no son tran-sitorios; se originan en “el progreso” y lanecesidad de mejorar el nivel de vida. Difí-cilmente podrán revertirse sin que exista elpropósito expreso de hacerlo. Por ende, esfácil comprender que, pese a múltiplesesfuerzos, el número de casos afectados hacontinuado aumentando, en especial en losjóvenes.4

La diabetes tipo 2 y sus complicaciones sonel resultado de un proceso largo iniciadovarias décadas antes de la aparición de lahiperglucemia.5 La mayoría de los casos tie-nen otros miembros de su familia afectados.Con frecuencia, tuvieron bajo peso al nacery una ganancia de peso en la adolescenciamayor al del resto de la población. La mayo-ría de ellos acumula la grasa en el abdomen.Un alto porcentaje tiene en los primerosaños de la vida adulta concentracionesanormales de colesterol, triglicéridos, coles-terol HDL y ácido úrico. Años más tarde,aparece la hipertensión arterial. Con el pasodel tiempo, la concentración de glucosa ensangre aumenta: inicialmente después delos alimentos y años más tarde aun en elayuno. A la combinación de tres o más deestas anormalidades se le conoce como “elsíndrome metabólico”; su presencia es sinó-

Introducción


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Presentar la visión actual de la fisiopa-tología de la diabetes tipo 2. El lectorobtendrá información sobre los meca-

nismos que determinan los cambios en lasecreción y en la acción de la insulina enpacientes con diabetes tipo 2. Los datos

serán presentados con un enfoque clínicopara que el lector pueda integrarlos a supráctica. Se incluyen preguntas de autoeva-luación para que el lector refuerce el cono-cimiento adquirido e identifique los temasque debe repasar.

Objetivo del manuscrito

nimo de un alto riesgo de tener diabetes (yen menor medida, infarto del miocardio) amediano plazo. Años después, la concentra-ción de glucosa de ayuno supera el umbralconsiderado para el diagnóstico de la diabe-tes (mayor o igual a 126 mg/dL); con ello,aparece la probabilidad de sufrir las compli-caciones crónicas de la enfermedad. La edadpromedio al diagnóstico es 48 años; gene-ralmente se diagnostica antes en lasmujeres (47.6 vs. 49.1 años). El porcentajede casos que son diagnosticados antes de los40 años es alto en México (~15%) y entodos los países con una prevalencia mayora 8%, lo que expone a los afectados a unmayor riesgo de daño tisular.

La historia natural de la enfermedad y suexpresión dependiente de la presencia defactores ambientales se explican por lafisiopatología del padecimiento. La diabe-

tes tipo 2 es debida a la combinación dedos anormalidades: la menor respuesta ala insulina en la mayoría de los tejidos yuna menor secreción de insulina. La pri-mera alteración, la respuesta tisular anor-mal a la insulina, es el primer defectodemostrable, ocurre décadas antes de lahiperglucemia y su intensidad es similardurante el curso de la diabetes. La menorsecreción de insulina es una anormalidadprogresiva que determina el tiempo deaparición y la gravedad de la hipergluce-mia. En este libro se describirán los avan-ces ocurridos en el estudio de la fisiopato-logía de la diabetes en los años recientes.Para facilitar la descripción de la informa-ción se presentarán por separado losmecanismos que explican la resistencia ala insulina y la deficiencia en la secreciónde la misma. En un apartado final se inte-grará la información.

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LLa insulina es una hormona anabólicacon múltiples acciones: en la FIGURA 1 semuestran algunas de ellas. Un defecto en

la acción de la hormona es esperable quetenga múltiples consecuencias dependiendode su gravedad y de los tejidos involucrados.Como resultado, el cuadro clínico de la resis-tencia a la insulina es variable. Su presenciase asocia con múltiples fenotipos, que inclu-yen la obesidad, los ovarios poliquísticos, lahipertensión arterial, diversas dislipidemias,la hiperuricemia y la esteatohepatitis noalcohólica. Pacientes que tienen defectos dela misma magnitud en la acción de la insuli-na pueden tener cuadros clínicos distintos.Se desconocen los factores que determinan

el tipo y número de datos clínicos resultantesde la menor acción de la insulina que estaránpresentes en cada caso.

La definición de la “resistencia a la insulina”se basó en una de las acciones de la hormona: elinducir la captación de glucosa en la mayoríade los tejidos.6 En condiciones de eugluce-mia, la utilización de la glucosa aumenta enproporción directa con la concentración de lainsulina, siguiendo una relación hiperbólica.La tasa de utilización máxima es 11 a 12mg/kg/min, la cual ocurre con niveles deinsulina de 250 µU/mL. Un órgano, (el múscu-lo estriado) es el responsable de 70 a 85% deeste efecto.7 Otros órganos tienen contribuciones

Mecanismos fisiopatológicosde la resistencia a la insulina

Tejido adiposoAumenta: Utilización de glucosa, lipogénesis,actividad de la lipasa lipoproteicaInhibe: lipólisis

Aumenta: Utilización de la glucosa, síntesis deglucógeno, síntesis proteicaInhibe: Proteólisis

Aumenta: Utilización de la glucosa, síntesis deglucógeno, síntesis proteica, depuración delipoproteínasInhibe: Proteólisis, gluconeogénesis, secreciónde lipoproteinas, concentraciones de SHBG,síntesis de PAI-1

Aumenta: VasodilaciónInhibe: Agregación plaquetaria

Aumenta: Crecimiento, retención de sodio,excreción de ácido úrico, activación del sistemanervioso simpático, termogénesis inducida porlos alimentos, hiperpolarización de membranas,prolongación del QT, síntesis de hormonas sexuales

Músculo

Hígado

Endotelio

Otros

Órgano Acciones

Insulina

FIGURA 1. Acciones fisiológicas de la insulina.


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menores a la captación de glucosa mediadapor la insulina (tejido adiposo (2 a 3%),cerebro (14%) y órganos contenidos en ellecho esplénico (~ 10%). Un porcentaje sig-nificativo del efecto de la insulina sobre lacaptación muscular de glucosa se debe a unefecto indirecto; la hormona induce vasodi-latación muscular, lo que aumenta el númerode fibras musculares que pueden utilizar glucosa. La insulina induce la utilización dela glucosa por las células mediante su inte-racción con un receptor específico, el cual esuna glicoproteína compuesta por variassubunidades. El receptor de la insulina estácompuesto por dos subunidades alfa extrace-lulares (que son el sitio de unión a la hormona),las cuales se unen (mediante puentes disulfuro)a dos subunidades beta. Estas últimas tienentres dominios (extracelular, transmembranae intracelular). La región en contacto con elcitosol tiene actividad de una tirosin proteínacinasa, la cual media las acciones intracelula-res de la insulina.8 El dominio intracelulartiene, a su vez, varias regiones que cumplenfunciones distintas (como la unión al ATP yla fosforilación de tirosinas).

ANORMALIDADES CAUSANTESDE RESISTENCIA A LA INSULINARELACIONADAS CON LAS CASCADASDE SEÑALIZACIÓN DE LA INSULINA

El conocimiento sobre la función del receptorde insulina aumentó notablemente en laúltima década gracias a la realización deestudios cristalográficos y a la identificaciónde las vías de señalización. La insulina se unea residuos localizados en los primeros 500aminoácidos de las subunidades alfa. El ami-noácido fenilalanina localizado en la posición89 es crítico para la unión de la insulina alreceptor. Tal fenómeno es influido por laconcentración de la insulina. A niveles bajosfisiológicos, la hormona se puede unir conalta afinidad al receptor; en contraste, si laconcentración es alta, las moléculas de insulinacompiten entre sí por los receptores, dismi-nuyendo su unión y acción. Una vez que lahormona se ha unido al receptor, la cadenabeta se autofosforila adquiriendo la actividadde una tirosin cinasa que puede modificar

otros sustratos.9 La actividad del receptorpuede ser modificada por otros mecanismosajenos a la insulina. Por ejemplo, la fosforila-ción de algunos residuos serina y treoninadisminuye la transmisión de la señal inducidapor la insulina; esto ocurre en presencia deforbol ésteres, o por la sobreexpresión de laprotein cinasa C o de la AMP cinasa. Launión de la insulina al receptor determinaque este último sufra endocitosis y sea degra-dado en el interior de la célula; por ello, laexposición a concentraciones altas de insulinadetermina un menor número de receptoresen la superficie celular.

Los compuestos que se unen a la porcióntirosin cinasa del receptor son múltiples yparcialmente conocidos.10 Algunos de ellosson la familia de proteína IRS (sustratos delreceptor de insulina), las proteínas Cbl (casi-tas B-lineage lymphoma), SHC, APS, SH2B,GAB1/2, DOCK1/2 y CAP (proteína asociadaa Cbl). Las IRS parecen ser los mediadoresmás importantes de la señal de insulinasobre el metabolismo de carbohidratos y laregulación del crecimiento celular. Enhumanos existen al menos 3 IRS (IRS-1,-2 y–4; en ratones existe una variedad adicional[IRS-3]). Todas las IRS tienen una estructurasimilar caracterizada por múltiples sitiosdonde puede sufrir fosforilación. IRS-1 y –2son las proteínas IRS de mayor relevancia. Alser fosforiladas activan diversas cascadasmetabólicas, como la de la cinasa de inosi-tol-3-fosfato (IP3 cinasa, responsable de laregulación del metabolismo de carbohidra-tos).11 Las IRS activadas se unen a dominiosregulatorios de la IP3 cinasa, desplazándolade su subunidad catalítica. Modelos animalesy mutaciones en humanos han demostradola importancia funcional de IRS-1 y –2.Mutaciones del gen de la IRS-1 son causa deresistencia a la insulina en músculo y tejidoadiposo, además de ser causa de menor cre-cimiento. En contraste, defectos en IRS-2son causa de resistencia a la insulina y diabe-tes (debida a menor secreción de insulina).La regulación de la función y de la concentra-ción de las IRS es compleja. Por ejemplo, laconcentración elevada de ácidos grasos y laexposición a TNF-alfa se asocian con fosfori-

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lación de serinas de las IRS, lo que altera lacapacidad de las proteínas para activar lascascadas mediadas por la insulina. La exposi-ción prolongada a concentraciones altas deinsulina resulta en disminución de la con-centración de las IRS.

Las cascadas activadas por los sustratos delreceptor de insulina se muestran en laFIGURA 2. Una de las más importantes es lamediada por la IP3-cinasa. Tiene tres subcla-ses: Ia, Ib y III. La tipo Ia es la de mayorrelevancia; su inhibición con agentes farma-cológicos (como la wortmanina) bloquea lautilización de la glucosa inducida por la insu-lina. Modelos transgénicos han confirmadoel papel central de la IP3-cinasa en la acciónde la insulina. Genera los segundos mensaje-ros PIP2 (fosfatidil-inositol 3,4 bifosfato) yPIP3 (fosfatidil-inositol 3,4,5, trifosfato), loscuales se unen a las enzimas PDK-1 y -2(cinasas 1 y 2 dependientes de fosfo-inosito-les). Tales enzimas se unen a la membranadonde activan a las enzimas PKB, PKC y lacinasa inducible por glucocorticoides (SGK).La PKB (protein cinasa B; también llamadaAkt) es una cinasa de serina/treonina; es crí-tica para las acciones de la insulina sobre elmetabolismo de carbohidratos, proteínas ylípidos. Existen varias isoformas de PKB(PKB-alfa y –beta, también llamadas AKT-1y-2, respectivamente), las cuales tienenfunciones distintas. La PKB (en especial, laisoforma beta) activada se desplaza dela membrana celular para fosforilar enzimasclaves en el metabolismo de los carbohidra-tos (como la GSK-3), AS160 y en la movili-zación de los transportadores de glucosaGLUT4, los cuales migran a la superficiecelular para permitir la entrada de la glucosaa la célula. Mutaciones en PKB-2 se asociancon resistencia a la insulina, diabetes de apa-rición temprana en ausencia de obesidad yun aumento significativo de la producciónhepática de glucosa. En ausencia de insulina,los GLUT4 se mantienen en vesículas intra-celulares que están en contacto con una redde microtúbulos. En tales estructuras partici-pan varias proteínas (como Munc18c, Synipy NSF) que son blanco de las cascadas acti-vadas por la insulina y que determinan la

eficiencia con la que los GLUT4 son trans-portados a la membrana celular. Por ejem-plo, la deficiencia de Munc18c es causa deresistencia a la insulina en modelos animales.

La cascada de la IP3-cinasa no es el únicomecanismo por el que la insulina induce lacaptación de glucosa. La activación de lacascada por un estímulo distinto a la insulinano induce la migración de los GLUT4 a lasuperficie celular. Algunos receptores deinsulina residen en regiones de la membranaenriquecidas en lípidos, donde activancascadas distintas a las arriba descritas. Lafosforilación del receptor activa a los proto-oncogenes c-Cbl y Cbl-b, proceso en que par-ticipa la proteína APS. Este complejo reclutaa la proteína CAP, la cual es abundante en elmúsculo estriado y su concentración esdirectamente proporcional a la sensibilidad ala insulina. CAP se une a diversas proteínasque participan en la movilización de losGLUT4. En esta cascada participan moléculascomo TC10, cuya manipulación en modelosanimales modifica la acción de la insulina.

Para cada uno de los pasos que se activan porla acción de la insulina existe un mecanismocontrarregulador que limita la duración de laseñal. Las fosfatasas encargadas de esta fun-ción son la protein-tirosin fosfatasa 1B(PTP1B, encargada de la inactivación de losprimeros pasos post-receptor), homólogo defosfatasa y tensina (PTEN, que inactiva losproductos de la acción de la IP3 cinasa) ySHIP-2. La eliminación de la actividad decualquiera de estas enzimas aumenta la captación de glucosa mediada por insulina.Lo opuesto es verdad para la sobreexpresiónde dichas fosfatasas.

La glicoproteína transmembrana ENPP1 (fosfo-diesterasa pirofosfatasa ectonucleótido tipo 1)forma parte de las enzimas que inactivan alreceptor de insulina.12 Su papel como contri-buyente en la génesis de la resistencia a lainsulina fue propuesto después de identificarsobreexpresión de ENPP1 en un paciente conresistencia extrema a la insulina que teníauna deficiencia grave en la función delreceptor de insulina. La relevancia de estos

Fisiopatología de la diabetes mellitus tipo 2 y de la resistencia a la insulina


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FIGURA 2. Cascada de señalización de la insulina.Una vez que la insulina se ha unido a su receptor, la cadena beta se autofosforila adquiriendo la actividad de una tirosin cinasaque puede modificar otros sustratos. Los compuestos que se unen a la porción tirosin cinasa del receptor son múltiples. Algunosde ellos son la familia de proteína IRS (sustratos del receptor de insulina), las proteínas Cbl (casitas B-lineage lymphoma), SHC,APS, SH2B, GAB1/2, DOCK1/2 y CAP (proteína asociada a Cbl). Las IRS parecen ser los mediadores más importantes de la señalde insulina. Todas las IRS tienen una estructura similar caracterizada por múltiples sitios donde puede sufrir fosforilación. Al serfosforiladas activan diversas cascadas metabólicas, como la de la cinasa de inositol-3-fosfato (IP3 cinasa, responsable de laregulación del metabolismo de carbohidratos). Las IRS activadas se unen a dominios regulatorios de la IP3 cinasa,desplazándola de su subunidad catalítica. Las cascadas activadas por los sustratos del receptor de insulina son diversas. Una delas más importantes es la mediada por la IP3-cinasa. Genera los segundos mensajeros PIP2 (fosfatidil-inositol 3,4 bifosfato) yPIP3 (fosfatidil-inositol 3,4,5, trifosfato), los cuales se unen a las enzimas PDK-1 y -2 (cinasas 1 y 2 dependientes de fosfo-inositoles). Tales enzimas se unen a la membrana donde activan a las enzimas PKB, PKC y la cinasa inducible porglucocorticoides (SGK). La PKB (protein cinasa B; también llamada Akt) es crítica para las acciones de la insulina sobre elmetabolismo de carbohidratos, proteínas y lípidos. Existen varias isoformas de PKB (PKB-alfa y -beta, también llamadas AKT-1y-2, respectivamente), las cuales tienen funciones distintas. La PKB (en especial, la isoforma beta) activada se desplaza de lamembrana celular para fosforilar enzimas claves en el metabolismo de los carbohidratos (como la GSK-3), AS160 y en lamovilización de los transportadores de glucosa GLUT4, los cuales migran a la superficie celular para permitir la entrada de laglucosa a la célula. Algunos receptores de insulina residen en regiones de la membrana enriquecidas en lípidos, donde activancascadas distintas a las arriba descritas. La fosforilación del receptor activa a los proto-oncogenes c-Cbl y Cbl-b, proceso en queparticipa la proteína APS. Este complejo recluta a la proteína CAP, la cual es abundante en el músculo estriado y suconcentración es directamente proporcional a la sensibilidad a la insulina. CAP se une a diversas proteínas que participan en lamovilización de los GLUT4. En esta cascada participan moléculas como TC10, cuya manipulación en modelos animales modificala acción de la insulina. Para cada uno de los pasos que se activan por la acción de la insulina existe un mecanismocontrarregulador que limita la duración de la señal. Las fosfatasas encargadas de esta función son la protein-tirosin fosfatasa1B (PTP1B, encargada de la inactivación de los primeros pasos posreceptor), homólogo de fosfatasa y tensina (PTEN, queinactiva los productos de la acción de la IP3 cinasa), SHIP-2 y ENPP1. La captación de glucosa en el tejido muscular no es elúnico mecanismo por el cual la insulina regula la glucemia. La hormona disminuye la producción hepática de glucosa al inhibirlas dos enzimas que regulan la gluconeogénesis: la PEPCK (fosfoenolpiruvato carboxicinasa) y la G6Pasa (glucosa-6-fosfatasa).La inhibición ocurre a nivel transcripcional; es un efecto mediado por la PKB. Los promotores de los genes de ambas enzimascontienen elementos de respuesta a la insulina. Los factores transcripcionales de la familia Foxo (Foxo1a, Foxo31 y Foxo4) seunen a los elementos de respuesta a la insulina; son fosforilados por PKB, lo que determina su transporte al núcleo y lainactivación de los genes blanco. Otro de los sustratos de la acción de la PKB es una de las enzimas que regulan la síntesis deglucógeno (la cinasa de la glucógeno sintetasa-3 [GSK-3]). PKB inhibe a la GSK-3; como resultado aumenta la síntesis deglucógeno. En condiciones basales, GSK-3 se encuentra en su forma activa e inhibe a la glucógeno sintetasa, impidiendo lasíntesis de glucógeno. Las deficiencias en la utilización de glucosa para la síntesis de glucógeno son un defecto frecuente en losestados de resistencia a la insulina.

Genes blanco(Ej. PEPCK)

GS

GLUT-4 GLUT-4

GSK-3Foxo

PKBactivada

PDK-1-2

PIP3 PIP2

IP-3 cinasaactivada

PDK-1 y -2activadas

SGK

Glucosa Insulina Glucosa

Receptor de Insulina

MAPcinasa

TC-10

CAPCbi-CCb

C-

IRS

ENPP-1, PTP1BPTEN X

S- -T

PKC

PKB

Núcleo

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hallazgos se confirmó en modelos animalesen que se sobreexpresó la enzima; la resistenciaa la insulina ocurrió aun en ausencia de laobesidad. Estudios de ligamiento genéticohabían identificado una región en el cromo-soma 6q22-q23 asociada con diabetes, obesi-dad y con las concentraciones de insulina. Elgen de la ENPP1 se encuentra localizado enesta región. En forma independiente, se des-cribió que el alelo K121Q del gen ENPP1 seasocia con la resistencia a la insulina. Estavariante resulta en un aumento de actividadde ENPP1. Su asociación con la diabetes y laobesidad ha sido explorada por varios gruposcon resultados contradictorios. Un meta-aná-lisis que incluyó cuatro informes en que seanalizó el efecto del aleo K121Q de ENPP1concluyó que su presencia se asoció con unincremento de 20% en el riesgo de tenerdiabetes tipo 2.

La captación de glucosa en el tejido muscularno es el único mecanismo por el cual la insu-lina regula la glucemia. La hormona es uno delos principales determinantes de la tasa deproducción de glucosa en el hígado, procesoque determina la glucemia de ayuno.13 Lahormona disminuye la producción hepáticade glucosa al inhibir las dos enzimas queregulan la gluconeogénesis: la PEPCK (fosfoe-nolpiruvato carboxicinasa) y la G6Pasa (glu-cosa-6-fosfatasa). La inhibición ocurre a niveltranscripcional y es un efecto mediado por laPKB. Los promotores de los genes de ambasenzimas contienen elementos de respuesta ala insulina. Los factores transcripcionales de lafamilia Foxo (Foxo1a, Foxo31 y Foxo4) seunen a los elementos de respuesta a la insuli-na; son fosforilados por PKB, lo que determi-na su transporte al núcleo y la inactivación delos genes blanco. La inactivación de los facto-res Foxo es causa de resistencia a la insulinaen modelos animales; si el defecto incluye lascélulas beta, el resultado será un fenotiposimilar a la diabetes. Otro factor que esactivado por PKB conocido como PGC-1(co-activador-1 de PPAR gama) también regu-la la expresión de enzimas de la gluconeogé-nesis. Variaciones en PGC-1 modifican la sen-sibilidad a la insulina. Esta observaciónadicional es congruente con la contribución

de la producción hepática de glucosa a la sen-sibilidad a la insulina. Otro de los sustratos dela acción de la PKB es una de las enzimas queregulan la síntesis de glucógeno (la cinasa dela glucógeno sintetasa-3 [GSK-3]). PKB inhi-be a la GSK-3; como resultado aumenta lasíntesis de glucógeno. En condiciones basales,GSK-3 se encuentra en su forma activa e inhi-be a la glucógeno sintetasa, impidiendo lasíntesis de glucógeno. Deficiencias en la utili-zación de glucosa para la síntesis de glucóge-no son un defecto frecuente en los estados deresistencia a la insulina.

Por otra parte, la insulina activa otras cascadasmetabólicas que regulan fenómenos distintosal metabolismo de los carbohidratos. La cas-cada de la MAP cinasa es el mejor de ellos.Regula el crecimiento celular y comparteacciones con IGF-1 y otros factores de creci-miento. Debido a que estas vías no juegan unpapel mayor en los estados de resistencia a lainsulina, no serán descritos en detalle en estemanuscrito.

Múltiples grupos han evaluado la contribu-ción de defectos en alguno de los compues-tos responsables de mediar la acción de lainsulina. En el CUADRO 1 se muestran lasmutaciones descritas en humanos de lasmoléculas componentes de las vías de señali-zación arriba descritas.14 Ha sido un hallazgoconstante que ninguna de ellas participa enun porcentaje significativo de los casos. Porello, los defectos que explican la mayoría delos casos aún están por ser identificados.Explicaciones alternativas son la existenciade defectos funcionales o de vías de señaliza-ción de la insulina distintas a las conocidas.La explicación más factible es la presencia deanormalidades funcionales en la cascada deseñalización de la insulina. Pueden resultar dela suma de variaciones alélicas que tengan unefecto negativo en la expresión o función de lasenzimas responsables de las vías de transcrip-ción. Resultados contradictorios han sido unaconstante en los informes que analizan el efec-to de los polimorfismos de los genes involucra-dos con la cascada de la IP3 o en la síntesis deglucógeno. Ninguno de ellos parece jugar unpapel mayor en la resistencia a la insulina.



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DEFECTOS FUNCIONALESEN LA SEÑALIZACIÓN DE LA INSULINA:EL PAPEL DEL TEJIDO ADIPOSO

Una explicación alternativa para la menoractivación de la cascada de señalización delreceptor de insulina es la presencia de com-puestos que la inhiban. Ejemplo de ello sonlos ácidos grasos, el diacilglicerol, la cerami-da y los mediadores del proceso inflamatoriocomo el factor de necrosis tumoral alfa.15

Estos compuestos tienen una característicaen común: su acumulación se asocia con dis-función del tejido adiposo. Pese a que lagrasa no juega un papel importante en la uti-lización de glucosa inducida por la insulina,el tejido adiposo modula la sensibilidad a lainsulina de otros tejidos. Prueba de ello esla evidencia derivada de modelos animalesde lipodistrofia, condición caracterizada porla ausencia de grasa corporal. Las lipodistro-fias se asocian con resistencia a la insulinagrave y con el depósito de lípidos en tejidosanormales. Las anormalidades se revierten altrasplantar tejido adiposo en modelos anima-les de la enfermedad. La inducción de resis-tencia a la insulina muscular en ratones enque se elimina la expresión de GLUT-4 en los

adipocitos es otra prueba del papel de lagrasa en la modulación de la sensibilidad ala insulina en otros órganos.

El tejido adiposo cumple tres funciones:almacén de sustratos energéticos, la remo-ción del plasma de los ácidos grasos (lo queimpide su depósito en tejidos anormales) y lasíntesis de hormonas.

La función primaria del adipocito es captar yalmacenar ácidos grasos en su interior.16 Losácidos grasos son fuente de energía paraotros tejidos; son liberados a la sangre cuan-do existe un déficit de calorías. También sonempleados para la síntesis de membranas ymúltiples compuestos. Además regulandiversos procesos metabólicos (por ejemplo,inflamación o muerte celular) al modificar laexpresión de diversos genes. Las fuentes delos ácidos grasos son dos: los transportadosen las lipoproteínas y los sintetizados de novoen el interior del adipocito. La mayoría de losácidos grasos son obtenidos por el adipocitode la degradación de los triglicéridos trans-portados en las lipoproteínas, las cuales sonpartículas que tienen como función trans-portar los lípidos sintetizados en el intestino

CUADRO 1. Defectos genéticos en la cascada de señalización de la insulina asociados a resistenciaa la insulina en humanos

Molécula CaracterísticaReceptor de insulina Resulta en síndromes de resistencia extrema a la insulina

(Leprechaunismo). Se han informado diversas mutaciones las cuales tienen consecuencias funcionales distintas (Por ejemplo, Ala1134Thr, Arg1174Gln)

IRS-1 Algunos alelos se han asociado con marcadores de resistencia a la insulina (Por ejemplo, Met614Val)

IP3-cinasa Algunos alelos se han asociado con marcadores de resistencia a la insulina (Por ejemplo, Met326Ile)

PKB Algunos alelos se han asociado con marcadores de resistencia a la insulina (Por ejemplo, Arg274His)

Glucógeno sintetasa Algunos alelos se han asociado con marcadores de resistencia a la insulina (Por ejemplo, Met416Val, Gln71His)

1-acylglicerol-3-fosfato-O- Son causa de lipodistrofias autosómicas recesivas y autosómicas acetiltransferasa 2 (AGPAT2), dominantesSeipina, lamin A/C (LMNA),PPAR-gama y v-AKT homolog 2del oncogene del timomamurino (AKT2

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(provenientes de la dieta) y en el hígadohacia el resto del organismo. La degradaciónde los triglicéridos de las lipoproteínas esdebida a la lipasa lipoproteica, enzima locali-zada en la superficie del endotelio adyacenteal tejido adiposo. La lipasa lipoproteica liberaácidos grasos y glicerol, los cuales son usadosen el interior de la célula adiposa para la sín-tesis de triglicéridos. Estos son almacenadosen vesículas recubiertas por la perilipina,proteína que previene su degradación (FIGU-RA 3). La lipasa sensible a hormonas es la res-

ponsable de la degradación de los triglicéri-dos almacenados en el adipocito; como resul-tado de su acción se liberan ácidos grasoslibres al torrente sanguíneo, que seránempleados en otros tejidos, preferentementepara la generación de energía.

Este proceso es regulado por varias hormo-nas. Las catecolaminas y otras hormonasliberadas durante el estrés estimulan la libe-ración de ácidos grasos libres al activar lalipasa sensible a hormonas. Por el contrario,

Insulina Insulina

Ácidos grasos

FALPL

LPLHSL

++

+-

Catecolaminas (B)GHCortisolANP

Insulina

FA= Ácidos grasosLPL= Lipasa lipoproteicaHSL= Lipasa sensible a hormonas

Modificado de int. J. Obes. 2003; 27:875-888.

Vesícula detriglicéridos

Endotelio

EndocanabinoidesPerilipin

a

Lipoproteínas

(VLDL, otras)

AdenosinaCatecolaminas (alfa)

FIGURA 3. El adipocito como almacén de sustratos de energía.La función primaria del adipocito es captar y almacenar ácidos grasos en su interior. Los ácidos grasos son fuente de energíapara otros tejidos; son liberados a la sangre cuando existe un déficit de calorías. Las fuentes de los ácidos grasos son dos: lostransportados en las lipoproteínas y los sintetizados de novo en el interior del adipocito.

La mayoría de los ácidos grasos son obtenidos por el adipocito de la degradación de los triglicéridos transportados en laslipoproteínas, las cuales son partículas que tienen como función transportar los lípidos sintetizados en el intestino (provenientesde la dieta) y en el hígado hacia el resto del organismo. La degradación de los triglicéridos de las lipoproteínas es debida a lalipasa lipoproteica, enzima localizada en la superficie del endotelio adyacente al tejido adiposo. La lipasa lipoproteica liberaácidos grasos y glicerol, los cuales son usados en el interior de la célula adiposa para la síntesis de triglicéridos. Estos sonalmacenados en vesículas, recubiertas por la perilipina, proteína que previene su degradación. La lipasa sensible a hormonas esla responsable de la degradación de los triglicéridos almacenados en el adipocito; como resultado de su acción se liberan ácidosgrasos libres al torrente sanguíneo, que serán empleados en otros tejidos, preferentemente para la generación de energía. Esteproceso es regulado por varias hormonas. Las catecolaminas y otras hormonas liberadas durante el estrés estimulan la liberaciónde ácidos grasos libres al activar la lipasa sensible a hormonas. Por el contrario, la insulina facilita la acumulación de triglicéridosen el adipocito al estimular la síntesis de la lipasa lipoproteica e inhibir la actividad de la lipasa sensible a hormonas. La respuestaa los estímulos hormonales varía dependiendo de la localización del tejido adiposo y del número de receptores que tenga lacélula. Por ejemplo, los adipocitos localizados en el interior de la cavidad abdominal liberan mayor cantidad de ácidos grasos enrespuesta a las catecolaminas y son menos sensibles a las acciones inhibitorias de la insulina sobre este proceso. Por ello, laobesidad abdominal se caracteriza por tener concentraciones sanguíneas elevadas de ácidos grasos.



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la insulina facilita la acumulación de triglicé-ridos en el adipocito al estimular la síntesis dela lipasa lipoproteica e inhibir la actividadde la lipasa sensible a hormonas.

Existen otros sistemas hormonales que regu-lan la función del adipocito. Uno de ellos esel sistema endocanabinoide.17 Los endocana-binoides son lípidos (como la anandamida yel 2-araquidonoilglicerol) los cuales sonproducidos sólo cuando son requeridos. Suacción es corta ya que son rápidamentemetabolizados. Son productos de la degrada-ción de fosfolípidos de las membranas. Losendocanabinoides son un sistema de recupe-ración del estrés; por lo tanto, se mantieneinactivo la mayoría del tiempo. Sin embargo,en la obesidad se ha demostrado que el siste-ma endocanabinoide está sobreactivado. Enmodelos animales de obesidad (rata fa/fa)existe un aumento en la expresión y en elnúmero de los receptores CB1. En humanos,la obesidad se asocia con concentracionesmayores de anandamida y el 2-araquidonoil-glicerol y una menor actividad de la enzimaencargada de su depuración (FAAH; Hidrola-sa amida de ácidos grasos). Como conse-cuencia de la activación del sistema endoca-nabinoide, se estimula el apetito y en elinterior del adipocito aumenta la acumula-ción de triglicéridos. Existen receptores paraendocanabinoides en el adipocito (receptoresCB1) y su activación tiene repercusionesfuncionales: aumenta la actividad de la lipa-sa lipoproteica y con ello la incorporación deácidos grasos al tejido adiposo.

La respuesta a los estímulos hormonalesvaría dependiendo de la localización del teji-do adiposo y del número de receptores quetenga la célula. El sitio de almacenamientoprimario de los sustratos energéticos es eltejido adiposo subcutáneo; la grasa intraab-dominal es un sitio de reserva, el cual juegaun papel central en los estados de resistenciaa la insulina. Los adipocitos localizados en elinterior de la cavidad abdominal liberanmayor cantidad de ácidos grasos en respues-ta a las catecolaminas y son menos sensiblesa las acciones inhibitorias de la insulina sobreeste proceso.18 Por ello, la obesidad abdomi-

nal se caracteriza por tener concentracionessanguíneas elevadas de ácidos grasos. Pese alo antes descrito, no es posible aceptar que laacumulación de grasa visceral sea la causaprincipal de la resistencia a la insulina. Lagrasa visceral contribuye en menos de 25%de la concentración de ácidos grasos que dre-nan al tejido muscular.

La resistencia a la insulina que acompaña alos estados en que existen adipocitos disfun-cionales (como la obesidad abdominal o laslipodistrofias) puede ser explicada por almenos tres mecanismos: efectos tóxicossobre la señalización de la insulina causadospor las concentraciones altas de ácidos grasossanguíneos, incapacidad del tejido adiposopara prevenir el depósito de lípidos en otrostejidos y finalmente, por variaciones en lasconcentraciones de las hormonas producidasen el tejido graso.19 El primer mecanismo porel que la disfunción del adipocito es causapotencial de resistencia a la insulina resultadel efecto tóxico de los ácidos grasos prove-nientes del tejido adiposo o de la dieta.

La concentración promedio en sangre de losácidos grasos es mayor en la obesidadabdominal (comparado contra sujetos conobesidad generalizada o sin sobrepeso). Laanormalidad es debida a mayor actividadlipolítica en el tejido adiposo, resultado deuna menor respuesta a la acción inhibitoriade la insulina y a una respuesta mayor a lascatecolaminas. Como resultado, el tejido adi-poso intraabdominal libera mayor cantidadde ácidos grasos a la circulación; las conse-cuencias son mayores por la localizaciónintraabdominal ya que el hígado es expuestoa una concentración mayor que la del restode los tejidos.

Las concentraciones altas de ácidos grasosaumentan la síntesis de lípidos, lipoproteí-nas y de glucosa en el hígado. Además,disminuye la utilización de glucosa en losmúsculos, la vasodilatación mediada porendotelio y la secreción de insulina.

Diversos grupos han demostrado in vivo quela infusión de ácidos grasos en el hígado

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aumenta en la producción hepática de glu-cosa y en la producción de lipoproteínas.20

Además resulta en resistencia hepática a laacción inhibitoria de la insulina sobre la pro-ducción hepática de glucosa. En humanos, lasecreción hepática de lipoproteínas de muybaja densidad es directamente proporcionala la cantidad de ácidos grasos drenados alhígado y a la cantidad de grasa visceral.Como resultado, aumenta la síntesis de tri-glicéridos y de las lipoproteínas que lostransportan (las lipoproteínas de muy bajadensidad [VLDL]). Este fenómeno, en com-binación con defectos en la depuración de lasVLDL causados por la resistencia a la insuli-na es la causa de la hipertrigliceridemiaasociada con la obesidad abdominal. Lahipertrigliceridemia cambia la composiciónde otras lipoproteínas circulantes, al inter-cambiarse los triglicéridos entre ellas poracción de la proteína de transferencia deésteres de colesterol (CETP). El enriqueci-miento en triglicéridos de las lipoproteínasde alta densidad (HDL) las hace susceptiblesa la acción lipolítica de la lipasa hepática(enzima que se encuentra sobreexpresadacuando existe resistencia a la insulina). Enconsecuencia, las HDL son destruidas y suprincipal proteína (apoA1) es eliminada porel riñón. Este mecanismo es la explicaciónprincipal de los niveles bajos del colesterolHDL asociado con la obesidad abdominal.

La concentración alta de ácidos grasos con-tribuye a la aparición de la resistencia a lainsulina. Randle demostró que la infusión deácidos grasos disminuye la utilización de glu-cosa. En el tejido muscular, la utilización delos ácidos grasos limita la capacidad para uti-lizar la glucosa cambiando el estado redox dela célula e inhibiendo varias enzimas glucolí-ticas clave. La utilización de los ácidos grasosaumenta la concentración de acetil-CoA, locual inhibe a la piruvato deshidrogenesa. Eneste proceso juega un papel central la inhibi-ción de la hexocinasa II (inducida por elaumento intracelular de glucosa-6 fosfato),enzima encargada de convertir la glucosa englucosa-6-fosfato. En humanos, la resistenciaa la insulina inducida por los ácidos grasos esdebida a menor acción de los transportadores

de glucosa tipo 4 (GLUT4). Este defecto nopuede ser explicado por los cambios en lasvías glucolíticas; por ello, se han buscadomecanismos complementarios por los quelos ácidos grasos alteran la cascada de señali-zación de la insulina.21 La oxidación de losácidos grasos se asocia con fosforilación delas serinas del sustrato 1 del receptor de insu-lina (IRS-1), lo que disminuye su función yen consecuencia la acción de la insulina. IRS-1contiene 70 posibles residuos de serina quepueden ser fosforilados por diversas cinasas.Por ejemplo, la fosforilación de la serina enposición 24 de IRS-1 altera la interacción delos dominios de unión de la proteína, cambiasu localización en la célula y reduce suafinidad por el receptor de insulina. Comoconsecuencia, la fosforilación de las serinas deIRS-1 evita la interacción con el receptor deinsulina y/o con la IP3 cinasa. También esprobable que aumente la tasa de destrucciónde IRS-1. Entre las enzimas que puedenfosforilar las serinas de IRS-1 se incluyen laJNK (c-Jun NH2-terminal cinasa), IKKβ(inhibidor de la subunidad β de la cinasa delfactor nuclear kappa B), la S6 cinasa 1 y laPKCθ. La inactivación de estas enzimas dis-minuye la resistencia a la insulina inducidapor los ácidos grasos. La demostración de quela eliminación de algunos sitios de fosforila-ción de serinas de IRS-1 en el ratón se asociacon resistencia contra el desarrollo de resis-tencia a la insulina en el tejido muscularsustenta el papel de la fosforilación de lasserinas de IRS-1 en la génesis de la resisten-cia a la insulina en el tejido muscular. Porotra parte, los ácidos grasos cambian la com-posición de las membranas e inducen laacumulación intracelular de compuestoscomo el diacilglicerol. Esta molécula es unactivador de la PKCθ (enzima que fosforilalas serinas de IRS-1 y altera la cascada deseñalización del receptor de insulina). La acti-vidad de PKCθ aumenta durante la exposición aconcentraciones altas de ácidos grasos. Lomismo sucede con otras isoformas (beta ydelta) de la PKC. Otros metabolitos resultan-tes del metabolismo de los ácidos grasos (porejemplo, ceramida, ácido graso acil-CoA)también inducen fosforilación de serinas delos IRS-1. Un mecanismo adicional por el



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que los ácidos grasos pueden causar resisten-cia a la insulina es funcionando comoligandos del receptor TLR4 (toll like receptor4). Tal receptor juega un papel central en lainmunidad innata.22 Su participación enla génesis de la resistencia a la insulina fuedemostrada en modelos animales en que seeliminó su expresión. El ratón deficiente deTLR4 no desarrolla resistencia a la insulina alexponerse a concentraciones altas de ácidosgrasos. TLR4 puede modificar la cascada deseñalización de la insulina al activar la enzi-ma ASK1 (la cual forma parte de la familiaMAPK cinasa-cinasa); esta proteína activaa enzimas con actividad serina cinasas (comoJNK y la MAP cinasa), las cuales alteranla fosforilación de IRS-1 por el receptorde insulina.

La acumulación intracelular de diacilglicerolcontribuye a la génesis de la resistencia a lainsulina por mecanismos complementarios alo descrito en el párrafo previo. En el hepa-tocito, el diacilglicerol activa la PKC-ε, la cualactiva a la glicerol-3-fosfato aciltransferasade la mitocondria (mtGPAT), enzima claveen la lipogénesis de novo. La eliminación de laexpresión de la mtGPAT protege al ratóncontra el desarrollo de resistencia a la insuli-na inducida por ácidos grasos.23

El segundo de los mecanismos por el que ladisfunción de los adipocitos puede ser causade resistencia a la insulina es su incapacidadpara impedir el depósito de lípidos en tejidosanormales. La obesidad abdominal compartecaracterísticas con la lipodistrofia generaliza-da, enfermedad debida a la pérdida del tejidoadiposo. En la lipodistrofia, la función deltejido adiposo es tomada por otros tejidos; seencuentra depósito de lípidos en órganoscomo el hígado y tejido muscular. Su presen-cia se asocia con disfunción tisular (resisten-cia a la insulina, esteatosis hepática). Enmodelos animales de la enfermedad se obser-van cambios benéficos en la sensibilidad a lainsulina al trasplantar adipocitos sanos. Encondiciones distintas a la lipodistrofia, el acu-múlo excesivo de lípidos ocurre cuando lacélula es expuesta a un aporte excesivo deprecursores de energía (incluyendo ácidos

grasos y glucosa). Tal condición activa meca-nismos compensatorios, los cuales varíandependiendo de la gravedad y duración delaporte excesivo de sustratos energéticos, lacapacidad de los tejidos para almacenarlosy/u oxidarlos. La concentración sanguíneade los ácidos grasos es regulada por variosmecanismos. La respuesta aguda a una con-centración alta de ácidos grasos depende dela activación de los receptores nuclearesPPAR alfa y es regulada por la concentraciónde leptina. El resultado de este proceso es laoxidación de los ácidos grasos y la genera-ción de energía. Si la exposición a un excesode energía continúa, la respuesta se comple-menta con una fase a mediano plazo enque se activan los receptores nucleares PPARgama. Como resultado se diferencian prea-dipocitos en adipocitos y se estimula elalmacén de los ácidos grasos en el tejido adi-poso. El aporte excesivo de sustratos deenergía induce la expresión del factorSREBP1-c, fenómeno que resulta en expre-sión de enzimas lipogénicas. Este cambioadaptativo permite la utilización del excesode energía en la síntesis de moléculas quetienen baja toxicidad intracelular (como lostriglicéridos) y que pueden ser incorporadasa diversas vías metabólicas. Además evita lasíntesis de otros lípidos que son tóxicos parala célula, como las ceramidas. Estos com-puestos se forman de la condensación demoléculas de palmitoil CoA, mediada por laenzima serin-palmitoil transferasa (SPT).La ceramida tiene múltiples acciones deleté-reas para la célula. Aumenta la expresión dela sintasa inducible de óxido nítrico (iNOS),lo que aumenta la formación de peroxinitri-to, el cual induce una respuesta inflamatoria,induce peroxidación de otros lípidos y esseñal para activar la apoptosis.

En el tejido muscular, el depósito de triglicéri-dos se asocia con menor capacidad para utili-zar la glucosa circulante. Por medio del estu-dio con espectroscopia y resonanciamagnética nuclear, Shulman y colaboradoresdemostraron en humanos que el paso limi-tante en la utilización de la glucosa en el mús-culo se localiza en la síntesis de glucógeno.24

Los depósitos de triglicéridos se localizan en

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forma difusa en la célula muscular; su presen-cia se asocia con un menor número de mito-condrias, las cuales son pequeñas y disfuncio-nales (con una reducción de 30 a 50% de sucapacidad oxidativa), lo cual podría explicar lamenor capacidad del músculo para utilizar loslípidos. La acumulación de triglicéridos en elmúsculo y el aumento de la concentración deácidos grasos circulantes son defectos demos-trables en hijos de personas con diabetes tipo2, aun en ausencia de sobrepeso. Se ignora elpapel que juega la disfunción mitocondrial enla acumulación de los lípidos en los tejidos.Existen evidencias para postular que el defec-to mitocondrial puede ser causa o consecuen-cia de la lipotoxicidad. La disminución ennúmero y función de las mitocondrias puedeser causa de la resistencia a la insulina, al dis-minuir la capacidad oxidativa de los lípidos enla célula muscular. Este fenómeno es propiodel proceso de envejecimiento. Sin embargo,el defecto es demostrable en jóvenes hijos depersonas con diabetes, en quienes el númerode mitocondrias es 38% menor, comparadocontra controles pareados por edad y género.Los factores que explican el número reducidode mitocondrias se desconocen. Los coactiva-dores 1-α y 1β de los receptores PPAR gamma(PGC 1-α y 1β, respectivamente) son factorestranscripcionales que regulan la biogénesis delas mitocondrias; variaciones alélicas de estegen se asocian con resistencia a la insulina.Sin embargo, no se encontraron diferenciasen la concentración de su mRNA al compararindividuos jóvenes cuyos padres tuviesen dia-betes contra controles adecuados. Su expre-sión disminuye con la edad; es uno de los fac-tores que determina el menor número demitocondrias encontradas en el procesode envejecimiento. Otro candidato es laAMPK cinasa, la cual regula la biogénesis delas mitocondrias mediante el aumento de laexpresión de PGC1-α y 1β. Por el contrario,el menor número de mitocondrias puede serconsecuencia de la resistencia a la insulina yaque ésta regula el número y función de lasmismas. En suma, la disfunción mitocondrialy el depósito de lípidos en la célula muscularforman parte de los defectos iniciales quedeterminan la aparición de la resistencia a lainsulina muscular.

Aún existen preguntas por resolver en elestudio de la lipotoxicidad como causa de laresistencia a la insulina. Por ejemplo, losatletas tienen concentraciones altas detriglicéridos en el interior del miocito, sinque por ello exista resistencia a la insulina.La discrepancia probablemente es debida aque los atletas tienen una capacidad oxidati-va alta por la abundancia de mitocondriasinducida por el ejercicio. En suma, la lipoto-xicidad es una de las hipótesis más viablespara explicar la resistencia a la insulina;inte-gra en un proceso fisiopatológico la disfun-ción del adipocito y la acumulación tisular desustratos tóxicos que alteran la capacidad delmúsculo de utilizar la glucosa.

El tercer mecanismo que explica la asocia-ción entre la resistencia a la insulina y losadipocitos disfuncionales se explica porvariaciones en las concentraciones sanguí-neas de las hormonas producidas en el tejidograso. El adipocito produce múltiples hormo-nas con funciones variadas. Algunas regulanel apetito, como la leptina. Otras participanen la fisiopatología de la hipertensiónarterial, como el angiotensinógeno. La célulaadiposa produce cantidades considerables deIGF-1 y factores que intervienen en la inmu-nidad. Además existen receptores paravarios sistemas hormonales que regulan laliberación de los productos sintetizadospor el adipocito.La producción hormonalvaría significativamente dependiendo de lalocalización del adipocito. Las hormonasderivadas de la célula adiposa de mayorinterés son la adiponectina, la interleucina 6,el factor de necrosis tumoral alfa (TNF alfa),RBP4 y la leptina.

La adiponectina es una proteína sintetizadacasi exclusivamente en el tejido adiposo(sólo se ha demostrado su expresión en elhígado de modelos animales de esteatosishepática).25 La adiponectina forma trímerosque a su vez forman complejos que incluyen12 o 18 moléculas de adiponectina. Los com-plejos de alto peso molecular (formados porseis trímeros) son los que tienen la mayoractividad biológica. La adiponectina se une ados tipos de receptores (R1 localizados en



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músculo y vasos sanguíneos o R2 localizadosen el hígado) y a otros receptores cuya fun-ción se desconoce (como a la T-cadherina).También inhibe la enzima COX-2 (lo queexplica su actividad antiinflamatoria). Suconcentración en plasma es relativamentealta (2 a 10 microgramos/mL); es mayoren mujeres.

La mayoría de los autores reconocen que laadiponectina participa en la génesis dela resistencia a la insulina asociada a la obe-sidad. Existe una relación inversa entre lacantidad de grasa corporal y la concentraciónde la hormona. Se desconocen los mecanis-mos que explican los valores bajos de lahormona en la obesidad. Estudios in vitrosugieren que la adiponectina juega un papelclave en la diferenciación del preadipocito enadipocito maduro. Sin embargo, la expresiónde la hormona disminuye a niveles mínimosen las células diferenciadas del tejido adiposo(en especial, en la grasa intraabdominal). Porello, la disminución de la expresión de la adi-ponectina puede ser un mecanismo adaptativopara evitar que el tejido adiposo continúesu expansión.26

La menor concentración de adiponectinaes un factor que contribuye a la génesis dela resistencia a la insulina en el tejido mus-cular. La adiponectina aumenta la sensibili-dad muscular a la insulina, disminuyela progresión de la aterosclerosis y tieneacciones antiinflamatorias. La adiponectinamejora la sensibilidad a la insulina al activara la enzima AMP cinasa (AMPK), la cuales clave para la regulación de la cantidadde ATP intracelular. La activación de laenzima resulta en aumento de la captaciónde glucosa y de la oxidación de los ácidosgrasos. Como resultado, aumenta la genera-ción de ATP. Además, se inhiben procesosque consumen energía como la lipogénesis.Por otra parte, como se mencionó enel párrafo previo, la adiponectina inducela diferenciación de preadipocitos enadipocitos, lo que permite que una mayorcantidad de sustratos de energía seanalmacenados en el tejido adiposo, en vez dedepositarse en otros tejidos.

La síntesis de adiponectina está regulada pormás de un mecanismo. Por ejemplo, la pér-dida de peso y algunos medicamentos (comoel metformin, las tiazolidinedionas y el rimo-nabant) aumentan su concentración. El efec-to de las tiazolidinedionas sobre la sensibili-dad a la insulina es explicable en un altoporcentaje por el incremento que inducen enla concentración de la adiponectina.

Por otra parte, el tejido adiposo produce hor-monas que pueden disminuir la acción de lainsulina en otros tejidos. Datos controversia-les existen para varias hormonas producidasen el tejido adiposo. Ejemplo de ello son laresistina y la visfatina. La evidencia es mássólida para la interleucina 6 (IL-6) y otrosmediadores de inflamación. El tejido adiposo(en especial, la grasa visceral) es el órganodonde se produce 30% de la IL-6, la cualjuega un papel central en el proceso inflama-torio crónico de bajo grado que existe en laobesidad. Es el determinante mayor de lasíntesis hepática de la proteína C reactiva.Las concentraciones altas de IL-6 constituyenuno de los posibles mecanismos por los quela obesidad abdominal causa complicacionesmetabólicas. La concentración sanguínea deIL-6 es inversamente proporcional a la sensi-bilidad a la insulina en humanos. La IL-6tiene efectos deletéreos sobre la cascada deseñalización de la insulina: disminuye laconcentración de IRS-1 y aumenta la activi-dad de SOCS-3 (enzima que participa en laregulación de la señalización de las citoci-nas), la cual interfiere con la fosforilación deIRS-1 por el receptor de insulina y/o aumen-ta la degradación de IRS-1 al favorecer suinteracción con el proteosoma. La adminis-tración de la IL-6 en modelos animalesaumenta la presión arterial, es causa de disli-pidemia y origina un estado procoagulantesimilar al del síndrome metabólico. Otromediador de la inflamación producido por eltejido adiposo es TNF-alfa.

La exposición de las células a esta citosina escausa de resistencia a la insulina debido aque aumenta la fosforilación de residuosserina en IRS-1; esta acción es mediada porla activación de varias enzimas con actividad

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serina cinasas (como JNK y la MAP cinasa).Sin embargo, la importancia de TNF alfacomo causa de resistencia a la insulina escontroversial ya que su concentración san-guínea es muy baja y no se correlaciona conlos diversos índices de adiposidad (como elperímetro de cintura o el índice de masacorporal). La hormona producida en el adi-pocito más recientemente identificada comocausa de resistencia a la insulina es laproteína 4 de transporte de retinol (RBP4).27

La expresión de RBP4 está aumentada en lagrasa visceral de diversos modelos animalesde resistencia a la insulina; su concentraciónsanguínea es mayor en humanos con obesi-dad o diabetes tipo 2. Su administración enanimales causa resistencia a la insulina eintolerancia a carbohidratos. Resultados con-cordantes se encontraron al aumentar o eli-minar la expresión del gen. Se desconocenlos detalles del mecanismo por el cual RBP-4altera la señalización de la insulina.

En resumen, la resistencia a la insulina esuno de los defectos iniciales de la fisiopatolo-gía de la diabetes. Existen anormalidadesfuncionales en la cascada de señalización delreceptor de insulina que determinan unamenor captación de glucosa, en especial, lausada para la síntesis de glucógeno en elmúsculo estriado. Las alteraciones son pro-bablemente debidas a la fosforilación de seri-nas de IRS-1, fenómeno que disminuye suactivación por el receptor de insulina. La fos-forilación de las serinas de IRS-1 es mediadapor diversas enzimas con actividad serina-cinasa, las cuales son activadas por los ácidosgrasos (derivados del tejido adiposo y de ladieta) o por los metabolitos resultantes de sumetabolismo (como el diacilglicerol o la cera-mida). Por lo tanto, el exceso de aporte ener-gético en combinación con la disfunción deltejido adiposo juega un papel central en lafisiopatología de la resistencia a la insulina.Las alteraciones en la cascada de señalizaciónde la insulina ocurren principalmente en elmúsculo y en el hígado. También son demos-trables en las células endoteliales, el tejidoadiposo y en las neuronas. En contraste, laacción de la insulina no se modifica en algu-nos tejidos como la piel y el ovario.

MÉTODOS PARA MEDIR LA SENSIBILIDADA LA INSULINA

Los métodos pueden ser divididos en dosgrupos: pruebas dinámicas o de evaluaciónen una muestra aislada. Las pruebas dinámi-cas incluyen al clamp (pinza, en español)euglucémico hiperinsulinémico, a las prue-bas que emplean la infusión de glucosa porvía intravenosa o por vía oral.28 Las caracte-rísticas generales de las pruebas se describenen el CUADRO 2.

CLAMP EUGLUCÉMICO HIPERINSULINÉMICO

Es considerado como el patrón de oro paramedir la sensibilidad a la insulina. Asume quela tasa de cambio en la concentración sanguí-nea de la glucosa es la diferencia entre la tasade aparición de glucosa y el producto de la tasade eliminación de glucosa multiplicado por laglucemia. Su diseño conceptual es sencillo; sinembargo, es una técnica laboriosa y querequiere de experiencia para su realización.29

Se infunde insulina a una tasa constante con elfin de alcanzar un nivel basal suprafisiológico(aproximadamente 100 μU/mL) que permitesuprimir la producción hepática de glucosa. Seinfunde glucosa por una vena contralateral; laglucemia se mide frecuentemente y sus resul-tados se emplean para ajustar la tasa de infu-sión de glucosa empleando un algoritmo. Elobjetivo es mantener una glucemia constante,con un valor similar a los rangos normales deayuno (alrededor de 90 mg/dL). Con tal dise-ño, la tasa de aparición de glucosa depende dela cantidad de glucosa infundida ya que noexiste producción endógena (en el hígado).Después de dos a tres horas se obtiene una tasaestable de infusión de glucosa, la cual es usadapara cuantificar la sensibilidad a la insulina.Este parámetro es conocido como el valor M.Se expresa en mg o μmol/min/kg. La mejormanera es presentar los datos basados en lamasa magra; sin embargo, esto implica la reali-zación de algún procedimiento que permitaestimar la composición corporal. Algunos auto-res normalizan los resultados dividiéndoloentre la concentración de insulina; el valorresultante es conocido como el índice desensibilidad a la insulina (SI).



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CUADRO 2. Métodos para estimar la sensibilidad a la insulina

Tipo de prueba Fórmula ComentarioClamp euglucémico SI= tasa de infusión de glucosa en los Es el estándar de oro. Se

últimos 30 min de la prueba/insulina requiere de experiencia promedio hiperinsulinémico para su realización. Costoso

Pruebas basadas en lainfusión IV de glucosa y/oinsulinaPrueba de sensibilidad IV La glucemia promedio en los últimos 30 Esta técnica tiene una

minutos de la prueba se emplea como correlación fuerte con el indicador de la sensibilidad a la insulina. clamp; ha sido empleada

principalmente por el grupo que la describió8

Prueba de tolerancia a Se infunde insulina rápida (0.1-0.5 U/kg) Buena correlación con elIV en bolo. Se toman muestras de sangre clampcada 1 a 2.5 minutos durante los 15 minutossiguientes. La concentración de glucosa seexpresa en forma logarítmica y su tasa dedesaparición (expresada en mg/dL/min) seutiliza como indicador de la sensibilidad a lainsulina. La prueba se termina con la infusiónde glucosa al 50% IV.

Modelo mínimo Se combina la prueba de tolerancia IV a la Múltiples modificaciones. glucosa con la prueba de tolerancia IV a la Los parámetros resultantes insulina (o la tolbutamida) (SI y SG) se obtienen con un

modelo matemático

Pruebas basadas en lacurva de tolerancia ala glucosaMatsuda y colaboradores 10,000/ (glucosa de ayuno)x(insul ayuno)x Correlación con el clamp

(glucosa promedio) x (insul promedio) entre 0.6-0.7)Valores resultantes entre 0 y 12.

Pruebas basadas en laconcentración de ayunode glucosa e insulinaInsulina de ayuno > de la percentila 75 (> 22.5 ºU/mL en la Problemas metodológicos

Encuesta Nacional de Enfermedades Crónicas) limitan su empleoGlucosa/insulina < 4.5 Problemas conceptuales

limitan su usoHOMA (Modelo de Glucosa x insulina /405 (en mg/dL)homeostasis)

Glucosa x insulina/22.5 (en mmol/l) Resulta de la simplificación de un modelo matemático

QUICKI 1/(log Insulina + log glucosa) La incorporación del logaritmo corrige la distribución de las variables

Modificado de Legro R, Castracane D, Kauffman R. Detecting insulin resistance in polycystic ovary syndrome: purpose andpitfalls. Obstetrical and Gynecologycal Survey. 2004;59:141-154.

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La tasa de infusión de glucosa está determi-nada por la sensibilidad del organismo a lainsulina. Sin embargo, algunas limitacionesde la prueba deben ser reconocidas. En con-diciones normales, la concentración de insu-lina en el hígado y área esplácnica es mayorque en las venas periféricas. Durante el clamp,la insulina es infundida por una vena perifé-rica; esta característica modifica el gradienteaumentando la concentración de la hormonaen las venas periféricas y genera un estadodistinto al fisiológico. Múltiples estudios handemostrado que las acciones de la insulina enel hígado dependen de la pulsatilidad con quese secreta la insulina; tales acciones sonmodificadas por el diseño de la prueba. Laimportancia de estas limitantes es motivo decontroversia. La prueba asume que las dosisfarmacológicas de la insulina inducen lamisma respuesta que la producción endógenade la hormona; sin embargo, este argumentoes cuestionable. Empero, la infusión deinsulina intravenosa permite inhibir la pro-ducción hepática de glucosa; por ello, las con-diciones poco fisiológicas del estudio sobre laregulación del hígado podrían tener pocoimpacto en los resultados. En estas condicio-nes, la utilización de la glucosa depende de suempleo en los tejidos periféricos.

El clamp euglucémico hiperinsulinémicoha sido empleado por grupos en Europa yNorteamérica. El mayor de los estudios rea-lizados por un grupo es cercano a 1000(grupo colaborativo europeo). La distribu-ción del valor M es bimodal; distingue 25 a30% de la población como resistente a lainsulina. Un valor M menor de 28 μmol/min/kg es el valor aceptado por la mayoríade los autores como diagnóstico de resisten-cia a la insulina.

Diversos grupos han combinado el uso deglucosa marcada (tanto con isótopos establescomo radiactivos); esta modificación permitemedir la contribución del hígado en la tasade infusión de glucosa.

Una variante de la prueba, el clamp hiperin-sulinémico hiperglucémico ha sido emplea-da para medir la secreción endógena de

insulina; sin embargo, las condiciones nofi-siológicas de la prueba han generado críticaspara su empleo.

MEDICIÓN DE LA GLUCEMIA DURANTEEL ESTADO ESTABLE (SSPG, POR SUSSIGLAS EN INGLÉS)

Se infunde glucosa e insulina IV a una tasaconstante durante cerca de tres horas. Seadministra simultáneamente somatostatinapara inhibir la secreción endógena de insuli-na y evitar la liberación de hormonas contra-rreguladoras. La glucemia promedio en losúltimos 30 minutos de la prueba se empleacomo indicador de la sensibilidad a la insulina.

A menor glucemia promedio, mayor es lasensibilidad a la insulina. La informaciónaportada por la prueba es distinta a la obte-nida con el clamp, ya que no mide la tasa dedesaparición de la glucosa durante un periodode euglucemia. Pese a ello, esta técnica tieneuna correlación fuerte con el clamp; ha sidoempleada principalmente por el grupo que ladescribió.8 Su uso permite identificar dife-rencias hasta de cuatro veces en los casos contolerancia normal a la glucosa.

PRUEBA DE TOLERANCIA A LA INSULINA

Se infunde insulina rápida (0.1 a 0.5 U/kg)IV en bolo. Se toman muestras de sangrecada 1 a 2.5 minutos durante los 15 minutossiguientes. La concentración de glucosase expresa en forma logarítmica y su tasa dedesaparición (expresada en mg/dL/min) seutiliza como indicador de la sensibilidad a lainsulina. La prueba se termina con la infu-sión de glucosa al 50% IV.

MODELO MÍNIMO

En esta técnica se combina una prueba detolerancia intravenosa a la glucosa y laprueba de tolerancia IV a la insulina.30

La combinación de las pruebas aumenta laprecisión en la estimación de la acción dela insulina. La sensibilidad a la insulina seestima empleando un modelo matemático.De este último se han descrito variantes: uno



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o dos compartimentos para la glucosa, ecua-ciones lineares o no lineares, número deparámetros estimados. Un compartimientoes un espacio de distribución donde todas lasmoléculas de glucosa (o del compuesto enestudio) tienen un comportamiento similar(es decir, entran y salen del compartimientocon la misma probabilidad). Ejemplos decompartimientos son el plasma o el espacioextravascular. En la versión más recientese incluyen dos compartimientos, seis pará-metros y no requiere del uso de glucosa mar-cada. Además, se incluyen límites preestable-cidos a los valores y a las estimaciones; estaestrategia limita el número de valores extre-mos falsos que tienen un impacto negativoen la estimación de la sensibilidad a la insu-lina. En el modelo se asume que la glucosaestimula su eliminación por sí misma(independiente de la insulina) en forma line-al y que la utilización de la glucosa es igualen todos los tejidos; ambos preceptos no sonnecesariamente ciertos en todos los casos.Además existen variaciones sobre el númerode muestras a obtener (13 o 30).

La prueba inicia con la infusión de un bolode glucosa IV (0.3 g/g). Se toman al menoscuatro muestras en los 20 minutos siguientes(minutos 2, 4, 8 y 19). La prueba continúacon la infusión de insulina (0.03 U/kg) o tol-butamida IV (500 mg, presentación que noestá disponible en México) y se tomanmuestras a los minutos 22, 30, 40, 50, 70, 90, 120 y 180.

Por este método se obtienen tres resultados:la respuesta aguda de insulina (obtenida delárea bajo la concentración de insulina des-pués de la infusión IV de glucosa) que sirvecomo indicador de la secreción endógena deinsulina, el índice de sensibilidad a la insuli-na (SI) y el parámetro SG que mide la tasa deeliminación de la glucosa dependiente de laconcentración de glucosa. El SI se expresa enx 10-4 min –1. Valores entre 0 y 5 son consi-derados como diagnósticos de resistencia a lainsulina. En pacientes con diabetes es fre-cuente encontrar valores cercanos a 0 oincluso negativos. El valor de SG también espredictor de la aparición de diabetes. Suvalor promedio es de 0.015 min-1; se

encuentran valores bajos en personas condiabetes tipo 2. La correlación entre la sensi-bilidad a la insulina (SI) medida por estemétodo y la estimada por el clamp es cercanaa 0.8 (rango 0.5 a 0.9). El paquete estadísti-co permite conocer la validez estadística delos parámetros; los resultados incluyen ladesviación estándar de cada parámetro.

Existen variaciones del método en que seemplea glucosa marcada (para medir la pro-ducción endógena de glucosa) o la mediciónde péptido C (para estimular con mayor pre-cisión la secreción de insulina). Además exis-te una variante en que la glucosa es adminis-trada por vía oral.

PRUEBAS BASADAS EN LA CURVADE TOLERANCIA ORAL A LA GLUCOSA

Múltiples autores han evaluado varias fór-mulas derivadas de la concentración de laglucosa y la insulina durante una curva detolerancia oral a la glucosa. Algunas estánbasadas en modelos matemáticos y otras enobservaciones clínicas.31 Los modelos sebasan en supuestos que asumen la sensibili-dad hepática a la insulina como inversamen-te proporcional al producto (tasa de apari-ción de la glucosa x insulina) y que la tasa deaparición de la glucosa es proporcional a laglucemia. Una limitante para el diseño de unmodelo matemático es que el ingreso deglucosa al torrente circulatorio no puede sercalculado con precisión debido a la absorciónvariable de la glucosa en el intestino. Variasde las fórmulas han sido empleadas en estu-dios epidemiológicos; sin embargo, muchasno han sido validadas. Un ejemplo es el pro-puesto por Matsuda y colaboradores.12 Elíndice se deriva de la fórmula utilizada paraestimar la sensibilidad hepática a la insulinausada en el clamp. La fórmula se describe enel CUADRO 2. El número 10 000 se empleapara que todos los valores resultantes seanentre 0 y 12. Su correlación con el clamp esde 0.73; sin embargo, no es distinta a loobservado con el valor de HOMA (r = 0.70).Otros autores han creado modelos de uncompartimiento; sin embargo, su coeficientede correlación varía notablemente entre losestados de tolerancia a la glucosa (r = 0.73 en

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obesidad con tolerancia normal a la glucosavs. r = 0.49 en diabetes tipo 2). Por último,otros grupos han usado modelos de regresiónpara crear ecuaciones que estimen la sensibi-lidad a la insulina usando parámetrosclínicos y los resultados de la curva de tole-rancia a la glucosa.

Los índices que incluyen una multiplicaciónen su fórmula tienden a tener mejores corre-laciones con el clamp que los parámetros queresultan de una división (por ejemplo, gluco-sa/insulina). En este último caso, sujetos convalores altos de glucosa e insulina puedentener un índice de la misma magnitud queotro caso con valores bajos de glucosa e insu-lina. Dicho con otras palabras, un mismoresultado puede obtenerse en sujetos con doscondiciones fisiológicamente distintas.

El grupo encabezado por DeFronzo reciente-mente propuso una adaptación al método deMatsuda diseñada para distinguir la contri-bución del músculo y del hígado en la utili-zación de glucosa.32 El producto de la multi-plicación del área bajo la curva de glucosa yde la insulina durante los 30 minutosiniciales de una curva de tolerancia oral a laglucosa tiene una correlación significativacon el índice de resistencia hepática a la insu-lina (estimado con un clamp euglucémicohiperinsulinémico). Por otra parte, la tasa dedesaparición de la glucosa de su punto másalto al menor dividido entre la concentraciónpromedio de insulina tiene una correlaciónsignificativa con la utilización de glucosa porel músculo. Los índices fueron derivados deobservaciones hechas en 155 casos (100 contolerancia normal a la glucosa y 55 con into-lerancia a carbohidratos).

PRUEBAS BASADAS EN LAS CONCENTRACIONESDE AYUNO DE LA GLUCOSA Y/O INSULINA

Insulina de ayuno

Es el parámetro subrogado de la sensibilidada la insulina más usado por ser de fácil alcan-ce. Sin embargo, problemas biológicos ymetodológicos impiden que sea consideradocomo un método de elección. Su concentra-

ción depende no sólo de la sensibilidad a lahormona; otros factores como la capacidadde secreción de insulina, la tasa de depura-ción de la hormona, la hiperglucemia y latasa de producción hepática de glucosa sondeterminantes importantes del valor de insu-lina de ayuno. Por ello, individuos que tienenla misma concentración de insulina enayuno pueden tener diferencias hasta decinco veces en la sensibilidad a la insulina.Usando como patrón de oro el clamp euglu-cémico hiperinsulinémico, la insulinemiaexplica sólo 42% de la variación en la sensi-bilidad a la insulina. La concordancia paradetectar sujetos con resistencia a la insulinaentre ambos métodos es pobre. Limitacionesmetodológicas son un factor confusor adicio-nal. Existen múltiples métodos para medir lainsulina. Empero, los resultados no son com-parables entre sí. Como resultado, numero-sos puntos de corte han sido propuestos paradefinir la hiperinsulinemia; sin embargo, suaplicación no es factible en la práctica. Elmédico que solicite la medición de la insuli-na deberá informarse sobre las característicasdel método, incluyendo la especificidad delensayo y el porcentaje de detección de lasformas inmaduras de insulina. Los métodosque miden formas inmaduras estiman con-centraciones mayores de insulina que losmétodos con alta especificidad.

La relación existente entre la secreción y laacción de la insulina hace más complejoel problema.33 La relación entre la secreciónde insulina y su capacidad para inducir lacaptación de glucosa es de tipo hiperbólico;es decir, en presencia de resistencia a la insu-lina grave se secreta una cantidad despropor-cionadamente alta de insulina. En estoscasos, un alto porcentaje de la insulinaliberada a la circulación es de formas inma-duras de la hormona, las cuales tienen unaacción y vida media distintas a la insulina.Por ello, en condiciones ideales, se requierede un método que distinga a la insulina delas formas inmaduras; este método estádisponible sólo en algunos laboratorios deinvestigación. La mayoría de los métodos exis-tentes en laboratorios comerciales incluyenen la concentración resultante de insulina



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a la insulina total, es decir, la molécula intac-ta y porcentajes variables de sus fragmentos.Basándose en lo anterior, se requiere del usouniforme de un método para la medición dela insulina. Si cada autor emplea un métododistinto, los puntos de corte para definir laresistencia a la insulina variarán notable-mente entre los estudios.

Por otra parte, la hiperglucemia modifica larelación entre la secreción y la acción dela insulina. La hiperglucemia es tóxica sobreambos procesos; el efecto neto es una dismi-nución en la concentración sanguínea deinsulina. Por arriba de una glucemiade ayuno de 140 mg/dL, la insulina dismi-nuye su concentración en proporción direc-ta con la glucemia. Por ello, los índices quemiden la acción de la insulina no pueden serempleados para comparar sujetos normalescontra individuos con hiperglucemia. Lascomparaciones sólo pueden ser intragrupo(normales o diabéticos).34

La identificación de un punto de corte paradefinir la resistencia a la insulina se ha con-vertido en motivo de intensa controversia.La sensibilidad a la insulina varía con elgénero, la edad, el peso y la etnicidad. Porello, la definición debe ajustarse para cadagrupo étnico. Además, la resistencia a lainsulina puede existir sin ser causa de mani-festaciones clínicas. Ejemplo de ello es lo quesucede en las infecciones o en el embarazo.Como resultado, los puntos de corte propues-tos varían dependiendo del autor consultado.Por ejemplo, Reaven propone que los casosen el cuartil con la menor sensibilidad a lainsulina sean considerados como resistentesa la insulina.35 Esta propuesta es debatible,ya que por definición, la prevalencia deresistencia a la insulina en todas las pobla-ciones sería de 25%, conclusión que no essostenible al comparar el fenómeno entreindividuos caucásicos e indígenas Pima.Un abordaje similar fue propuesto por laOrganización Mundial de la Salud que pro-pone que el cuartil inferior del índice desensibilidad a la insulina (SI) puede ser con-siderado como resistente a la insulina.5

También incluye en esta definición a los suje-tos con valores de insulina de ayuno o delíndice de homeostasis (HOMA-IR) mayoresde la percentila 75 de la población. El GrupoEuropeo para el Estudio de la Resistencia a laInsulina propuso que un SI equivalente a loobservado en el 10% más bajo de una pobla-ción no obesa, sin diabetes, normotensa ycaucásica puede ser usado para definir lacondición.36 De lo anterior es obvio que no esfácil proponer un punto de corte que definala resistencia a la insulina. Se requiere deestudios longitudinales para definir los valo-res que pronostiquen la aparición de desen-laces que modifiquen la calidad de vida ola supervivencia (por ejemplo, diabetes,enfermedad coronaria). Sin estos datos, laselección es arbitraria.

La Organización Mundial de la Salud definea los valores por arriba de la percentila 75 dela población como compatibles con resisten-cia a la insulina. La Encuesta Nacional deEnfermedades Crónicas de 1993 ha sidoel único estudio de población que ha evalua-do la concentración de insulina en adultosmexicanos; la percentila 75 equivale a 22.5μU/mL.37 Este valor es similar al descrito enestudio de cohortes de menor tamaño,hechos en México. También es acorde conlo informado en mexicoamericanos (23μU/mL). Pese a ello, este punto de corte nopuede ser empleado para la evaluación decasos individuales, ya que los métodos demedición usados en la Encuesta Nacionalde Enfermedades Crónicas son distintos a losdisponibles en la actualidad.

Relación glucosa/insulina

Su utilidad ha sido evaluada en mujeres conovarios poliquísticos; un valor menor de 4.5pronostica la existencia de resistencia a lainsulina medida por clamp con una sensibili-dad de 95% y una especificidad de 84%. Sinembargo, el umbral para el diagnóstico varíaentre los grupos étnicos (menor o igual a 4 enmexicoamericanas o de 7.2 en caucásicas). Yaque se obtiene de una división, el índice nodistingue entre condiciones extremas delespectro de sensibilidad a la hormona.

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Modelo de homeostasis (HOMA)

Matthews describió en 1985 el métodobasado en las observaciones hechas por Tur-ner y Holman sobre la relación inversa exis-tente entre la concentración de glucosa einsulina en sujetos con tolerancia normal a laglucosa. El modelo fue presentado en variasversiones. Se creó un programa en lenguajeFortran en el que podía usarse ya sea la insu-lina medida con un ensayo específico, lainsulina medida por radioinmunoensayo ola concentración de péptido C. Otra alterna-tiva fue el modelo basado en ecuaciones line-ales. Se obtiene al dividir el producto de laglucemia y la insulina entre 22.5 (si se usanunidades SI) o entre 405 (si se expresa enmg/dL). Este factor (llamado HOMA-IR) sederiva de multiplicar las concentracionesconsideradas como normales de glucosa (4.5mM) y de insulina (5 μU/mL).38 Por sudiseño conceptual, estima la gravedad de laresistencia en vez de medir la sensibilidada la insulina. Por ello, al comparar la correla-ción entre el clamp y el HOMA, se observauna menor asociación entre este métodocomparado con lo descrito con otros índicessubrogados. La relación entre el HOMA y elclamp es hiperbólica; si se incluye el logarit-mo del valor de HOMA la relación se vuelvelineal y el coeficiente de correlación sevuelve similar a lo informado con otrosíndices. Para evitar tales limitaciones losautores han recomendado expresarlo comoun porcentaje comparado contra la pobla-ción “normal”. Este valor se calcula obte-niendo el recíproco del valor de HOMA-IR.En 1998, Levy publicó una versión actualiza-da a la cual le llamó HOMA2. En el modelotomó en cuenta la utilización de la glucosaen el hígado y en el músculo, ajustó las dife-rencias en la secreción de insulina cuando laglucemia es mayor de 180 mg/dL, calibródiferencias en los métodos usados para medirla insulina e incorporó la contribución de laproinsulina. Por lo tanto, los resultados sondistintos a los obtenidos con HOMA-IR. En2004, los autores del HOMA2 publicaron unprograma (calculador de HOMA) que permi-te su estimación rápida, sin la necesidadde usar ecuaciones lineales. El programa se

encuentra disponible en la páginawww.dtu.ox.ac.uk/homa. En 2007 el progra-ma fue modificado para facilitar su empleo;se encuentra disponible en versión de Excel.Los resultados son expresados como porcen-taje de sensibilidad comparado contra unapoblación normal. Pese a lo anterior, el valorde HOMA-IR está lejos de ser una estimaciónprecisa de la sensibilidad a la insulina. Suvalor depende principalmente del valor deinsulina de ayuno; por ello, la correlación delvalor de HOMA con el clamp no es muy dis-tinta a la encontrada con la insulina. La for-taleza de la asociación varía entre los gradosde tolerancia a la glucosa; el coeficiente decorrelación es mayor en sujetos con toleran-cia normal a la glucosa.

QUICKI

Se obtiene al calcular el valor inverso de lasuma del logaritmo de la glucosa y de la insu-lina (expresados en unidades SI). La intro-ducción de los logaritmos tiene por objetonormalizar la distribución sesgada de lasvariables.39 Diversos autores han propuestoque tiene una mejor correlación con el clampque el HOMA; las diferencias se deben a queel HOMA mide la gravedad de la resistenciay el QUICKI mide la sensibilidad.

Los índices tienen una concordancia mode-rada entre sí; sin embargo, pocos estudios lashan comparado. Lerman y colaboradoresdemostraron que la asociación entre loscomponentes clínicos del síndrome metabó-lico es distinta entre los marcadores subroga-dos de la sensibilidad a la insulina.40 Mari ycolaboradores informaron la precisión delmétodo de Matsuda, un modelo basado enla curva de tolerancia a la glucosa, el modelomínimo, el HOMA y la ecuación basadaen un análisis de regresión en 147 mujeresposmenopáusicas. El coeficiente de correla-ción varió entre 0.68 y 0.71 para todos losmétodos, excepto para el HOMA, el cualtuvo una correlación menor (r = 0.57). Alusar la transformación logarítmica, lafuerza de asociación aumenta y la mayor espara la ecuación basada en un análisis deregresión (r = 0.83).



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INDICADORES INDIRECTOSDE LA PRESENCIA DE RESISTENCIAA LA INSULINA

Componentes del síndrome metabólico

La resistencia a la insulina se acompaña dealteraciones en el metabolismo de las lipo-proteínas, en la fibrinólisis, en la coagulacióny en la presión arterial. Anormalidades en lasconcentraciones de triglicéridos, colesterolHDL, adiponectina, de diversos factores decoagulación y en el PAI-1 se han utilizadocomo marcadores indirectos de la enfermedad.La proteína C reactiva también ha sidoempleada como un indicador de la sensibili-dad a la insulina. Su coeficiente de correla-ción con la insulina de ayuno y el índice desensibilidad a la insulina SI (r = 0.33 y –0.37)es similar al del índice de masa corporal y delperímetro de cintura. Valores altos se asociancon un riesgo mayor de diabetes incidente.

La relación triglicéridos/HDL es atractiva por-que emplea parámetros que son de fácil acce-so y con problemas menores de control decalidad (contrario a lo que sucede con losíndices que incluyen la medición de insuli-na). El índice triglicéridos/HDL ha sido eva-luado por varios autores con resultados dis-cordantes. Por ejemplo, en pacientes obesos;la relación triglicéridos/colesterol HDL mayorde 3.5, el valor de triglicéridos mayor de 130mg/dL y una insulina de ayuno mayor o igualde 15 μU/mL son los parámetros que tiene unvalor predictivo positivo para detectar casoscon resistencia a la insulina (2.0, 2.3 y 3.89,respectivamente).41 El área bajo la curva ROCde la relación triglicéridos/HDL para la detec-ción de casos con resistencia a la insulina(definido como el quintil más alto de SSPG)es mayor (0.778) a la obtenida con otros indi-cadores. Sin embargo, su sensibilidad y espe-cificidad (0.47 y 0.88) no son distintas a las delos métodos más usados. La aplicación deestos índices y sus puntos de corte puedenvariar entre las poblaciones y no puede extra-polarse a la población general.

El Programa Nacional de Educación enColesterol (NCEP, por sus siglas en inglés) en

2001 propuso una definición del síndromemetabólico basada en parámetros clínicos defácil acceso. El concepto del síndrome meta-bólico tiene como finalidad integrar lasmanifestaciones clínicas resultantes de laresistencia a la insulina y/o la obesidadabdominal. La propuesta del NCEP cumplecon el objetivo de tener una especificidadalta (90%) para detectar casos con resisten-cia a la insulina; sin embargo, su sensibilidades baja (20 a 50% dependiendo del criterioempleado para definir resistencia a la insuli-na). Un alto porcentaje de casos con resis-tencia a la insulina que tiene una o dosmanifestaciones clínicas potencialmenteasociadas con el síndrome no son considera-dos como afectados con el uso de esta defi-nición.42 Datos del estudio colaborativoeuropeo demuestran que sólo 50% de losindividuos que llenan tres o más criterios dela definición del síndrome metabólico tienenresistencia a la insulina (definida por unvalor M menor de 28 μmol/kg/min). Porello, la definición del síndrome metabólicopropuesta por el NCEP no puede ser emple-ada como un equivalente de la resistenciaa la insulina.

Varios grupos, incluyendo el nuestro, hanpropuesto modificaciones a la definición delsíndrome metabólico que tienen por objetodescribirlo como una variable continua. Conbase en los datos representativos de lapoblación mexicana (derivados de laEncuesta Nacional de Enfermedades Cróni-cas 1993-1994) y los datos longitudinalesdel Estudio de la Ciudad de México se gene-ró un instrumento que predice la incidenciade diabetes a siete años.43 Los datos delpaciente se comparan con la distribución pordecilas de las variables incluidas en la defini-ción del NCEP. Por cada decila se otorga unpunto; la suma tiene una relación directa-mente proporcional con la incidencia de dia-betes. La misma relación existe con la insu-lina de ayuno. Cuarenta y dos por ciento delos casos que se encuentran en la quintilasuperior de la suma de puntos (39 o más)tienen hiperinsulinemia. Por ello, estemétodo aporta información indirecta sobrela presencia de resistencia a la insulina.

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El grupo colaborativo europeo propusomedidas clínicas que pueden ser usadascomo alternativa para la detección de laresistencia a la insulina.44 Un HOMA-IRmayor de 4.65 o insulina de ayuno mayorde 20.7 µU/mL o un índice de masa corpo-ral mayor de 28.9 kg/m2 o la combinaciónHOMA-IR mayor de 3.6 más índice de masacorporal mayor de 27.5 kg/m2 pueden serusados como marcadores de resistencia a lainsulina; su sensibilidad y especificidad son84.9 y 78.7%. Los autores desarrollaron otromodelo en que no se requieren exámenes de

laboratorio; los criterios incluidos son elíndice de masa corporal, el antecedentefamiliar de diabetes y la presión diastólica.Su sensibilidad y especificidad son 78.7 y79.6%, respectivamente. La estrategia pro-puesta tiene limitantes. Pueden obtenerseresultados divergentes en nuestra población;los puntos de corte para las variables puedenser distintos en individuos no caucásicos.Además, se interpreta en forma categóricaun fenómeno (como la utilización de laglucosa por los tejidos) cuya naturalezaes continua.



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La incapacidad de la célula beta para man-tener una tasa de secreción de insulinaque permita la utilización de glucosa

en el músculo e inhiba la producción hepáti-ca de glucosa es el determinante principal dela aparición de la hiperglucemia. La disminu-ción de la secreción de insulina es un fenó-meno progresivo e inicia años antes deldiagnóstico de la diabetes. Más aún, en laintolerancia a la glucosa, la capacidad secre-toria de insulina se encuentra reducida al50%. La deficiencia resulta de la disminuciónen el número de células beta y a defectosfuncionales. Además, los islotes tienen unamorfología anormal caracterizada por eldepósito de amiloide.

La primera anormalidad demostrable es lapérdida de la primera fase de secreción deinsulina en respuesta a la glucosa intraveno-sa; tal anormalidad es selectiva a la glucosaya que no se produce con otros nutrientesque estimulan la secreción de la hormona(por ejemplo, aminoácidos).45 Casi en formasimultánea disminuye el número de pulsos yla frecuencia con que se libera la hormona altorrente circulatorio. Años después, la secre-ción de insulina en respuesta al consumo decarbohidratos por vía oral se altera. Se secre-tan cantidades mayores, en especial de for-mas inmaduras de la hormona. La liberaciónal plasma está retardada y se prolonga por untiempo mayor al normal. Como resultado, laconcentración de insulina es inapropiada-mente alta tres a cuatro horas después de losalimentos. La expresión clínica del fenómenoes la aparición de hipoglucemias. Si la gluce-mia posprandial permanece por arriba de140 mg/dL, la capacidad secretoria de insuli-na decrece. La hiperinsulinemia posprandialdesaparece y disminuye la concentración

de insulina en ayuno. En consecuencia, laproducción hepática de glucosa pierde sumecanismo de regulación mayor. El resulta-do es la hiperglucemia de ayuno. La pérdidade la capacidad secretoria se acelera en pro-porción directa con la gravedad de la hiper-glucemia. La menor secreción de insulinadetermina la falla a los diversos tratamientoshipoglucemiantes y explica el deterioro gra-dual del control metabólico que ocurre contodas las alternativas terapéuticas. La labili-dad de la glucemia es indirectamente pro-porcional a la capacidad residual de secreciónde insulina. Más de 50% de los pacientes condiabetes tipo 2 requieren de tratamientocon insulina después de exponerse a lahiperglucemia por al menos 10 años.

A continuación se describirán los mecanis-mos que causan la pérdida de las célulasbeta, los factores genéticos que determinanla secreción de la insulina y los defectos fun-cionales que alteran el proceso secretor. Lospasos críticos de la síntesis y secreción deinsulina se esquematizan en la FIGURA 4.

ANORMALIDADES CAUSANTESDE LA DISMINUCIÓN EN EL NÚMERODE CÉLULAS BETA

El número reducido de células beta puederesultar de la inducción de una respuestaapoptósica o de menor proliferación de susprecursores. Los estudios al respecto derivande observaciones en modelos animales. Se hainformado mayor número de células enapoptosis en la rata Zucker (modelo de obe-sidad y diabetes tipo 2 debido a defectos en elreceptor de leptina). Souza y colaboradoresdescribieron los cambios que suceden enforma prospectiva en la masa de células beta

Mecanismos fisiopatológicos de ladeficiencia de la secreción de lainsulina

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en un modelo murino de diabetes (ratas BB-DP [BioBreeding diabetes prone/Wor])usando un método basado en la tomografíade emisión de positrones.46 Los autoresemplearon un ligando ([3H]DTBZ) del trans-portador vesicular de monoaminas tipo 2(VMAT2), el cual se localiza en las célulasbeta y en las neuronas. El ligando se une amembranas de células beta y no tiene inte-racción con los componentes del páncreasexocrino. Los autores demostraron una rela-ción hiperbólica entre la masa de células betay la tolerancia a los carbohidratos. La masade células beta fue el determinante mayor dela gravedad de la hiperglucemia. Los estudiosen humanos son pocos y con resultados con-troversiales. El volumen de células beta esmayor en obesos con tolerancia normal a laglucosa que en controles delgados. Sinembargo, el número de células beta dismi-nuye a la mitad si la obesidad se acompañade intolerancia a la glucosa. Los estudios no

permiten distinguir si la menor masa decélulas beta existente en la diabetes es debi-da a una cantidad reducida de células betadurante la vida embrionaria o anomalías enlos mecanismos adaptativos a la resistencia ala insulina o a una pérdida acelerada de lascélulas secretoras de insulina.

La diferencia fue atribuida a un incrementoen la apoptosis. Los potenciales estímulosque pueden activar la apoptosis de la célulabeta son múltiples. Incluyen la exposición aconcentraciones altas de glucosa, ácidos gra-sos y mediadores de inflamación, entre otros.Además, tales anormalidades causan defec-tos funcionales en la secreción de la hormona.

La hiperglucemia ejerce efectos múltiplessobre la función de la célula beta. La incuba-ción con cantidades crecientes de glucosa ini-cialmente aumenta la concentración de lainsulina. Sin embargo, valores mayores de

+

+-

Tolerancia normal a la glucosa

inolerancia a la glucosaDiabetes

Normal

Sensibilidad a la insulina (SI)

Normal

Funciónde la

cédulabeta

(AIRg)

FIGURA 4. La relación hiperbólica existente entre la secreción y la acción de la insulina.No es posible interpretar la función de la célula beta sin conocer la sensibilidad a la insulina. Este concepto es integrado en elíndice de disposición, el cual es el producto de la respuesta aguda a la insulina (AIRg) por el SI (calculado durante el modelomínimo). Un sujeto con tolerancia normal a la glucosa aumenta su secreción de insulina durante episodios de resistencia a lainsulina manteniendo el mismo índice de disposición. Sin embargo, los individuos que tendrán diabetes sufren un deterioroprogresivo de este parámetro. La respuesta de la célula beta a un defecto en la acción de la insulina de la misma magnitud esgradualmente menor.



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110 mg/dL resultan en una disminución gra-dual de la capacidad secretoria. Tal efectodepende de la depleción de los gránulos deinsulina; empero la expresión del gen de lahormona es normal. La anormalidad es tran-sitoria; la capacidad secretoria se normalizaen cuanto la glucemia regresa a valoresnormales. Sin embargo, si la glucemia persis-te anormal, ocurre daño irreversible, el quees gradual y dependiente del tiempo de expo-sición. El aumento de la síntesis de insulinainduce estrés endoplásmico, condición carac-terizada por acúmulo de proteínas conconformación anormal en el retículo endo-plásmico.47 La célula beta es muy sensibleal estrés endoplásmico, como todas lascélulas con abundante retículo endoplásmi-co. En condiciones normales, diversas proteí-nas chaperonas mantienen la estabilidad deproteínas de la transmembrana del retículoendoplásmico, evitando que migren otrasregiones celulares. Si existe estrés endoplás-mico, las proteínas chaperonas se unen a lasproteínas acumuladas en la luz del retículoendotelio, permitiendo que enzimas (como laPERK (PKR-like ER kinase) y la Ire1) se des-prendan del retículo endotelio y activen otrasenzimas y vías metabólicas. En respuestaal estrés endoplásmico, ocurre una disminu-ción de la traducción del RNA mensajero(para disminuir el número de proteínas quellegan al retículo endoplásmico; esta acción esmediada por la liberación de PERK, la cualinactiva al factor eucariótico de iniciación 2alfa (eIF2alfa), factor clave en el proceso detraducción) y se aumenta la expresiónde las diversas enzimas que participan en elplegamiento de las proteínas. Si los cambiosno son suficientes para resolver el estrésendoplásmico, se activa la vía mediada porel factor nuclear kappa beta y la apoptosis.Por tanto, el estrés endoplásmico es una señalpara la eliminación de células disfuncionales.En la activación de la apoptosis participanproteasas como las caspasas, diversosfactores de transcripción y la familia deproteínas Bcl-2.

La importancia del estrés endoplásmico comodeterminante del número de células quesecretan insulina se demuestra en el síndro-me de Wolcott-Rallison, enfermedad debida

a mutaciones del gen PERK manifestada pordiabetes de aparición en la infancia debida apérdida masiva de células beta. PERK funcio-na como mecanismo de compensación queevita la acumulación de proteínas conconformación anormal al inactivar el factoreucariótico de iniciación 2 alfa (eIF2alfa), elcual regula la traducción del mRNA. El feno-tipo en ratas con mutaciones inactivantes dePERK es similar al del síndrome del Wolcott-Rallison. A su vez, el síndrome de Wolfram(caracterizado por diabetes de aparición tem-prana y atrofia óptica) es debido a mutacionesen el gen WFS-1, el cual codifica una pro-teína transmembrana del retículo endo-plásmico que participa en las respuestasadaptativas contra el estrés endoplásmico.Variaciones alélicas de varias de las enzimasinvolucradas en este proceso han sido asocia-das con protección o riesgo de diabetes inci-dente. Finalmente, la glucosa per se es uncandidato potencial para iniciar el estrésendoplásmico. La glucosa estimula la fosfori-lación de Ire1, el cual participa en las accio-nes que limitan el daño causado por el estrés.

La hiperglucemia puede causar daño a lascélulas beta por mecanismos distintos alestrés endoplásmico. La utilización de la glu-cosa favorece la formación de especies reac-tivas de oxígeno, compuestos que inducen laactivación del factor nuclear kappa beta yalteran la función de diversos factores detranscripción que participan en la expresióndel gen de la insulina. Cultivos de célulasbeta de humanos con diabetes contienenconcentraciones mayores de marcadores deestrés oxidativo; se caracterizan por tenerdiversos defectos que son reversibles con laadición de antioxidantes. Además la hiper-glucemia se asocia con aumento de la con-centración de citocinas inflamatorias (IL-1),las cuales pueden activar la apoptosis.

Otro mecanismo para activar la apoptosis delas células beta es la exposición prolongada aconcentraciones altas de ácidos grasos. Comosucede con la glucosa, los ácidos grasos tie-nen efectos adversos sobre el proceso de secre-ción de insulina y causan daño irreversible alas células. En contraste, los ácidos grasosmonoinsaturados tienen efectos protectores

contra la apoptosis inducida con glucosa.Los ácidos grasos saturados inducen apop-tosis causando acumulación de ceramidaen el interior de la célula.

El acúmulo de colesterol intracelular es unode los mecanismos potenciales de daño ala célula beta.48,49 Estudios en modelos ani-males y en humanos apoyan su papel fisio-patológico. La concentración de colesterol enel interior de la célula depende del balanceentre diversas vías metabólicas. Algunostransportadores localizados en la membranacelular son responsables de exportarlo alexterior. Uno de los más relevantes esel transportador ABC-A1, el cual juega unpapel importante en la síntesis de las lipo-proteínas de alta densidad. Su deficiencia escausa de la enfermedad de Tangier, condicióninfrecuente caracterizada por concentracio-nes de colesterol HDL menores de 15 mg/dL,depósitos de colesterol en las amígdalas, bazoy ganglios linfáticos, y mayor riesgo desufrir complicaciones cardiovasculares. Alreproducir la enfermedad en el ratón, inves-tigadores canadienses identificaron que laeliminación de la función de ABC-A1 resultaen intolerancia a carbohidratos. El mismogrupo extendió sus observaciones al hacerla eliminación del transportador en formaselectiva a la célula beta. El resultado confir-mó el papel importante de ABC-A1 en lahomeostasis celular. El ratón desarrolló into-lerancia a la glucosa en las primeras semanasde vida y diabetes al ser alimentados con unadieta alta en grasa. Las células beta tenían uncontenido anormal de colesterol y su capaci-dad secretoria de insulina era menor. Comose describirá más adelante, las tiazolidinedio-nas tienen efectos positivos sobre la secre-ción de insulina en cultivos de células beta.Tal respuesta desaparece con la eliminaciónde la expresión de ABC-A1; esta observaciónsugiere que la acumulación de colesterol enla célula beta altera los mecanismos secreto-rios de la insulina y que su corrección elimi-na los efectos tóxicos del colesterol sobre lasecreción de insulina. Anormalidades enotros procesos que participan en el trans-porte de colesterol en la membrana celular seasocian, también, a hiperglucemia. Ejemplode ello son los defectos en los receptores LXR

(receptores hepáticos X) y LRP-5 y -6 (prote-ína relacionada al receptor LDL-6). LXR esun receptor nuclear que regula la lipogénesisy la síntesis de colesterol. La eliminación dela variedad beta de LXR causa la acumula-ción de colesterol en las células beta, menorsecreción de insulina e intolerancia a la glu-cosa. LXR es uno de los inductores mayoresde la expresión de abca1; por lo tanto, defec-tos en la expresión de LXR disminuirán elnúmero de transportadores ABC-A1 en lasuperficie celular. Los receptores LRP-5 y-6participan en la homeostasis del colesterolpor mecanismos poco conocidos. Son ligan-dos de las moléculas Wnt, las cuales sonmediadores de la respuesta inflamatoria y delcrecimiento celular. Anormalidades en laexpresión de LRP-6 se asocian con diabetestipo 2 en humanos.50 El ratón con deficienciade LRP5 tiene intolerancia a la glucosa, lacual se explica por una menor secreción deinsulina. Por otra parte, la eliminación de laexpresión del gen de la Stearoil-CoA desatu-rasa (enzima responsable de la conversión deácidos grasos saturados en monoinsaturados)causa diabetes por daño a las células beta; ensu interior, se acumulan cantidades anorma-les colesterol y ácidos grasos.

Se desconocen los mecanismos por los que elcolesterol altera la secreción de insulina.Cantidades excesivas de colesterol libre cam-bian la estructura del retículo endoplásmico yactivan la apoptosis en macrófagos y en otraslíneas celulares. Sin embargo, no se conoce sila misma respuesta ocurre en las células beta.Este mecanismo no es acorde con los resulta-dos en el ratón deficiente de ABC-A1, ya queen este modelo animal la masa de célulasbeta es normal. Por ello, es factible que laacumulación de colesterol cause alteracionesfuncionales. Ejemplo de ello es la modula-ción de la actividad de la glucocinasa por elcolesterol o anormalidades en la formación otransporte de los gránulos secretorios a lamembrana celular.

Nuestro grupo identificó que un alelo(R230C) del gen ABC-A1 se asocia con unriesgo mayor de diabetes tipo 2, hipoalfalipo-proteinemia y obesidad.51,52 Todos los casoshomocigotos identificados a la fecha tienen

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diabetes. La asociación con la diabetes per-maneció significativa aun al ajustar por lapresencia de variables de confusión. La signi-ficancia estadística fue mayor al analizar loscasos diagnosticados antes de los 45 años.Los sujetos con el alelo de riesgo tienen con-centraciones mayores de HbA1c y nivelesmenores de insulina. Esta variación sólo hasido identificada en poblaciones indígenasamericanas, en quienes su prevalencia esalta. La prevalencia en mestizos mexicanoses 18.3%. La asociación entre otros alelos deABC-A1 a la diabetes tipo 2 ha sido informa-da en otras poblaciones. Este es el caso deR1615P, K776N (en el estudio de Copenha-gen) y un haplotipo localizado en el exon 2(en japoneses).

Independiente de las variaciones alélicas, laactividad del transportador ABC-A1 es bajaen monocitos de personas con diabetes. Lahiperglucemia, las concentraciones altas deácidos grasos saturados y los productos avan-zados de glucosilación reducen la expresióndel gen. Por lo anterior, se requieren estudiosadicionales para discernir si la relación entreuna menor actividad de ABC-A1 es causa oconsecuencia de la diabetes.

La hiperleptinemia es otro mecanismo posi-ble para iniciar la apoptosis de las célulasbeta. La leptina es una hormona producidaen el tejido adiposo y cuya concentración esalta en la obesidad. La exposición crónica deislotes a concentraciones altas de leptinaresulta en apoptosis, en la que participa lainterleucina 1-beta. Otros mediadores deinflamación como TNF-alfa e interleucina-6también pueden inducir la apoptosis; sinembargo, su concentración en el páncreas esmuy baja, por lo que su relevancia clínicaes discutible.

El depósito del polipéptido amiloidepancreático (IAPP, conocido también comoamilina) juega un papel controversial en ladisfunción de las células beta. La presenciaamiloide en los islotes es demostrable enla mayoría de los pacientes con diabetes tipo2; esta anormalidad existe sólo en 10% delos pacientes con intolerancia a la glucosa.El IAPP se produce en la célula beta y se

co-secreta con la insulina. Su concentraciónen plasma es baja (5-15 pmol/L); como suce-de con el péptido C, su excreción es renal. Laproducción de IAPP no es exclusiva delhumano. Modelos animales que desarrollandiabetes en forma espontánea tienen geneshomólogos a IAPP. En contraste, especiesque son resistentes a la diabetes tienen for-mas de IAPP con una estructura distinta,caracterizada por no formar fibrillas. La pre-sencia de prolina en los residuos 24 a 29 esnecesaria para mantener la estructura de lafibrilla. La inserción del gen humano en unratón resulta en hiperglucemia, depósito deamiloide pancreático y disminución de lamasa de células beta. La toxicidad del amiloi-de a las células beta depende de su tamaño;las fibrillas de tamaño mediano son las res-ponsables del daño celular. La incubaciónpor 24 horas de las células beta con las fibri-llas de tamaño intermedio altera la membra-na celular; en 48 horas ocurre la apoptosis dela célula. Sin embargo, su papel como factorinicial del daño pancreático es discutible, yaque depósitos mayores de amiloide no sonmás frecuentes en los pacientes con intole-rancia a la glucosa comparados contra indivi-duos control. Algunos autores consideran queel amiloide es una consecuencia de la disfun-ción de la célula beta y no su causa.

La exposición a agentes que aumentan la con-centración de calcio en el citosol puedeninducir apoptosis de las células beta. Ejemplode ello son las sulfonilureas. Por tal razón,algunos autores han postulado que lassulfonilureas de acción corta (como la repa-glinida) pudiesen tener efectos menos deleté-reos sobre la célula beta que las de acciónlarga (como la glibenclamida). Sin embargo,no existe evidencia derivada de estudios con-trolados que apoye tal conclusión.

La pérdida de células beta puede ser com-pensada por procesos de regeneración.53 Laexistencia de células con la capacidad paradiferenciarse en células beta durante la vidaposembrionaria ha sido propuesta con baseen la observación de que el número de célu-las beta aumenta en estados de resistencia ala insulina extrema o durante el embarazo.Además, algunos casos tratados con una


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derivación gástrica en Y de Roux desarrollannesidioblastosis (hipertrofia de células beta),la cual se manifiesta por hipoglucemias pos-prandiales graves. Incluso, algunos casos coninsulinomas únicos o múltiples han sidoinformados después de tal procedimientoquirúrgico. La explicación más aceptada paraexplicar la nesidioblastosis es el cambio de laconcentración de GLP-1 (péptido similar alglucagon-1) y de otras hormonas gastroin-testinales que ocurre después de la cirugía.La concentración de GLP-1 aumenta variasveces su valor normal y la anormalidad per-siste a largo plazo. El fenómeno es explicadopor los cambios resultantes en el tránsitointestinal, los cuales aumentan la exposiciónde las células L (localizadas en ileon y colon)al bolo alimenticio. Como se describirá endetalle más adelante, GLP-1 aumentala masa de células beta en animales deexperimentación. Otras hormonas cuyaconcentración sanguínea se modifica por lacirugía son la ghrelina (la cual disminuye;estimula el apetito y tiene efectos adversossobre el metabolismo de carbohidratos), elpéptido YY y la oxyntomodulina. Empero, laexistencia de células con la capacidad dediferenciarse en células beta en el animaladulto no ha sido confirmada en animalestransgénicos en que se han manipuladovarios de los genes que regulan su diferen-ciación (como el gen PDX-1).

Dos de las alternativas existentes para el tra-tamiento de la diabetes han postulado quepueden modificar la supervivencia de lascélulas beta o estimular su regeneración.

GLP-1 es una hormona gastrointestinal quetiene efectos antihiperglucemiantes aumen-tando la secreción de insulina inducida porglucosa, disminuyendo la secreción de gluca-gon y retrasando el vaciamiento gástrico.Como se describirá más adelante, la concen-tración de GLP-1 es anormalmente baja en ladiabetes tipo 2. Su concentración puede sermodificada inhibiendo la enzima encargadade su metabolismo (DPP-IV) o administrán-dola (en forma de análogos o modificando suestructura para prolongar su vida media, loque permite alcanzar concentracionessuprafisiológicas).54 Estudios realizados con

terapias que incrementan la concentraciónde GLP-1 han demostrado que GLP-1 (admi-nistrado en forma crónica) aumenta laexpresión del gen de la insulina, inducela proliferación de las células beta e inhibe suapoptosis. Los efectos antiapoptosis son inde-pendientes de la modificación de laglucemia. El mecanismo por el que GLP-1modifica la masa de células beta se descono-ce; uno de los potenciales mecanismos esel aumento de la expresión del gen PDX-1inducido por la incretina. Observacionessimilares han sido informadas en cultivos decélulas beta provenientes de humanos; sinembargo, sólo disminuyó la apoptosis sinque se observaran nuevas células beta. Losresultados son similares entre los diversosinhibidores de DPP-IV y las terapias que per-miten alcanzar dosis suprafisiológicas deGLP-1. Los inhibidores de DPP-IV y las incre-tinas pueden inhibir la apoptosis al eliminarlos efectos tóxicos de la hiperglucemia.Empero, la relevancia clínica de las accionesde las incretinas sobre la regeneración de lascélulas beta es discutible. Serán necesariosestudios a largo plazo que demuestren quelos pacientes tratados con estos fármacos tie-nen una mejoría gradual en su capacidad desecreción de insulina. Además, se esperaríaque el porcentaje de casos que requieren deun tratamiento hipoglucemiante adicionalpara mantenerse en metas de control glucé-mico sea menor con las alternativas quemodifican la concentración de GLP-1 compa-rado contra otros medicamentos hipogluce-miantes. Sin embargo, no existen estudioscon un seguimiento suficiente para soportartales conclusiones.

Por otra parte, diversos autores han propues-to que las tiazolidinedionas pueden modifi-car el número y función de las células beta.Las células beta contienen receptores PPARgama, para los cuales las tiazolidinedionasson ligandos. La incubación con estos fárma-cos de las células beta de modelos animalesde diabetes (como la rata Zucker) disminuyea la mitad su contenido de triglicéridos yaumenta su capacidad de secretar insulinaen respuesta a diversos secretagogos (inclu-yendo la glucosa). Además disminuye elnúmero de células en apoptosis y el depósito

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de amiloide en los islotes. Por otra parte, pro-tege a las células de los efectos tóxicos indu-cidos por los ácidos grasos. Sin embargo, larelevancia clínica de los hallazgos in vitro escuestionable. En humanos se han descritocambios favorables en la secreción de insuli-na en pacientes hiperglucémicos. Por ejem-plo, existe aumento en la cantidad de insuli-na secretada en los primeros 15 minutosdespués de un bolo intravenoso de glucosa yun decremento en la concentración deproinsulina. Empero, tales cambios puedenser explicados por la eliminación del efectotóxico de la hiperglucemia sobre el páncreas.La mejor evidencia clínica del efecto de lastiazolidinedionas sobre la función de la célu-la beta proviene del estudio ADOPT (A Dia-betes Outcome Progression Trial).55 En él, secomparó el efecto de la rosiglitazona, el met-formin y la glibenclamida en 4 360 pacientesde reciente diagnóstico que no habían recibi-do tratamiento farmacológico. Su desenlaceprimario fue el mantener un control glucé-mico aceptable definido como una glucemiade ayuno menor de 140 mg/dL. La duraciónpromedio del seguimiento fue de cuatroaños. Una limitante del estudio fue el altoporcentaje de pacientes que no completaronel estudio (40% en promedio para los tres tra-tamientos). La falla al tratamiento ocurrió en15% de los tratados con rosiglitazona, 21%con metformin y 34% con glibenclamida. Sólo40% de los tratados con rosiglitazona teníanuna HbA1c menor de 7% al término delestudio; este porcentaje fue discretamentemayor contra lo observado en los otros gru-pos (metformin 36, glibenclamida 26%). Elvalor promedio de HbA1c fue 0.13% menorcomparado con el grupo que recibió metfor-min. La función de la célula beta fue evalua-da por HOMA-S durante el seguimiento. Seobservó un deterioro progresivo en los tres gru-pos. Esta observación es contraria a un incre-mento significativo en la masa de las célulasbeta. La velocidad de pérdida fue menor enel grupo que recibió rosiglitazona (-2% poraño vs -3.1% por año para el metformin y-6% por año con la glibenclamida). En suma,los datos del estudio ADOPT no apoyan quelos efectos in vitro de las tiazolidinedionassobre la masa de células beta tengan unarelevancia clínica mayor.

FACTORES GENÉTICOS QUE REGULANLA SECRECIÓN DE INSULINA

La secuencia de eventos que determina lasecreción de la insulina inicia con la utiliza-ción de la glucosa en el interior de la célulabeta, la cual aumenta la concentración deATP. Como resultado, ocurre el cierre de loscanales de potasio dependiente de ATP, locual es causa de despolarización de la mem-brana. Los canales de potasio dependientesde ATP están compuestos por dos tipos deproteínas: SUR1 (receptor de sulfonilureastipo 1, el cual forma parte de la familia de lostransportadores ABC) y la subunidad Kir6.2(la cual forma el canal de potasio). La despo-larización de la membrana activa los canalesde calcio dependientes de voltaje, lo queincrementa la concentración de calcio intra-celular, evento que es la señal para la exoci-tosis de los gránulos que contienen insulina.Por tanto, son múltiples los pasos en los queel proceso secretorio de la insulina puede seralterado. Secretagogos como las sulfonilure-as se unen a una porción de los canales depotasio dependientes de ATP (conocida comoreceptor de sulfonilureas tipo 1); como resul-tado, se cierran los canales de potasio. Efec-tos opuestos ocurren con el diazóxido, el cualabre los canales de potasio y disminuye lasecreción de insulina.

Durante la década más reciente, se han iden-tificado diversos genes que modifican lasecreción de la insulina.56 Algunos lo hacenalterando los procesos secretorios, otros dis-minuyen la expresión del gen de la insulina.Uno de los que altera la secreción de la insu-lina es el gen KCNJ11, el cual contiene lainformación de la subunidad Kir6.2 deltransportador de potasio dependiente deATP. Los defectos que disminuyen su funcióno que los hacen resistentes a la acción inhibi-toria del ATP son una de las causas dediabetes neonatal, variante infrecuente quese presenta en 1:400 000 nacimientos. Ladiabetes neonatal se diagnostica en los pri-meros tres meses de vida. Existen formastransitorias y permanentes. Las mutacionesde KCNJ11 pueden ser causa de ambaspresentaciones clínicas. Cuando es causa deformas permanentes, se asocia con otras


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anormalidades como retraso en el desarrollopsicomotor, debilidad muscular, epilepsia ydismorfias. Algunos casos de diabetes neona-tal permanente debidas a mutaciones deKCNJ11 pueden ser tratados con dosis inusual-mente altas de sulfonilureas, las cuales seunen a la porción SUR1 del transportador depotasio y permiten su cierre. La expresiónclínica de los defectos en KCNJ11 es muyvariable.57 En algunas familias con variosfamiliares afectados, la misma mutación seasoció con la diabetes neonatal transitoria,diabetes tipo 1 y un cuadro similar a diabetestipo 2. La diabetes neonatal puede ser debidaa defectos en otros genes. Una minoría de loscasos se explica por mutaciones en el gen dela glucocinasa, lo que impide la generaciónde ATP derivado de la utilización de la gluco-sa en la célula beta. También puede ser debi-da a mutaciones del factor 1 de unión al pro-motor del gen de insulina (IPF-1), el cualjuega un papel crítico en el desarrollo delpáncreas. Adicionalmente mutaciones enFOXP3 son causa de poliendocrinopatíaautoinmune, (conocida como síndrome IPEXpor alteraciones en la inmunorregulación,enteropatía, poliendocrinopatías y su trans-misión es ligada al cromosoma X), la cualpuede expresarse en los primeros tres mesesde vida. La mayoría de los casos de diabetesneonatal transitoria muestra asociación conla región 6q24, la cual incluye dos genes can-didatos. ZAC (proteína que regula la apopto-sis) y HYAMI (cuya función se desconoce).

De febrero de 2007 a la fecha se han publi-cado cinco estudios con múltiples marcado-res que exploraron el genoma humano enbusca de regiones asociadas a la diabetes tipo2. Fueron realizados en poblaciones de Fran-cia, Inglaterra, Finlandia, diversos países euro-peos, Hong Kong y Sudáfrica. El número decasos varió de 865 a 5 065; el de controlesfue entre 986 y 12 562. Esto permitió identi-ficar o confirmar la asociación independientede nueve genes a la enfermedad. La mayoríaregulan la síntesis o secreción de la insulina.Estos genes son: PPARG, KCNJ11, TCF7L2,CDKAL1, CDKN2A/B, IGF2BP2, HHEX/IDE,FTO y SLC30A8. Tales aportaciones han sidoposibles por la disponibilidad de plataformas(como Affymetrix 500k e Illumina Human

Hap 300) que permiten hacer múltiplesgenotipos en poco tiempo y con un costoaccesible para algunos centros. Las platafor-mas existentes varían en su diseño y en sucobertura de los polimorfismos de nucleótidoúnico (SNPs) más comunes (65 a 75%).

Los alelos de riesgo de los genes antes men-cionados son frecuentes en las poblacionesanalizadas a la fecha. Interactúan entre síteniendo fenómenos aditivos en el riesgo desufrir diabetes. La contribución del riesgoglobal es pequeña para todos los genes; elriesgo relativo varía de 1.1 a 1.2. El de mayorcontribución es TCF7L2. Los individuos quetengan todos los alelos de riesgo de los nuevegenes tienen 21 veces más riesgo de sufrirdiabetes comparado contra sujetos que notienen alguno de ellos. Pese a lo anterior, lacontribución a nivel poblacional de talesvariaciones genéticas es pequeña. Por ello,para identificar un SNP que se asocie con unriesgo relativo de 1.15 se requerirá un tama-ño de muestra de 11 500 casos y 11 500 con-troles si la prevalencia del alelo menosfrecuente es de al menos 20%. A continua-ción se describirán los mecanismos por losque los nueve genes identificados puedencontribuir al riesgo de tener diabetes tipo 2.

PPAR GAMA

Desde hace varios años, variaciones en el genque codifica el receptor nuclear PPARgamma 2 han sido asociadas con un mayorriesgo de tener diabetes.58 La más común esel polimorfismo Pro12Ala, la cual es debida auna mutación sin sentido en el exon B.Resulta en una menor transcripción. El aleloAla12 se asocia con un menor riesgo de dia-betes tipo 2. Su prevalencia difiere entre laspoblaciones (4% en asiáticos y 28% en cau-cásicos). Nuestro grupo analizó su prevalenciaen una cohorte de mestizos y en diversasetnias mexicanas; la prevalencia encontradadel alelo Ala12 varió entre 5% en purépe-chas hasta 20% en triques.59 La prevalenciaen mestizos fue 10%. Los casos con el aleloAla12 tenían un peso corporal mayor; por elcontrario, los indicadores clínicos de resis-tencia a la insulina eran menos frecuentes enellos. Un meta-análisis que incluyó a 16

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estudios de asociación demostró que el aleloPro12 se asocia con la diabetes tipo 2, con unriesgo relativo de 1.25. La magnitud del ries-go asociado con Pro12 fue replicada en unestudio finlandés. Sin embargo, su contribu-ción desde el punto de vista poblacional esmayor que el de otros genes, ya que el alelode riesgo es muy común. Su presencia predi-jo una mayor progresión a diabetes en lospacientes con intolerancia a la glucosa,incluidos en el estudio DPP (Programa dePrevención de Diabetes). El riesgo es aúnmayor en casos con consumo alto de grasaen su dieta o que tienen una vida sedentaria.Se desconocen los mecanismos por los quePro12 aumenta el riesgo de diabetes. Estu-dios en sujetos sin diabetes han informadoque los individuos con Pro12 tienen menorsensibilidad a la insulina que las personascon el alelo Ala12. Cambios en la concentra-ción de adiponectina y en la producciónhepática de glucosa han sido propuestoscomo otras explicaciones posibles, emperoexisten resultados contradictorios.

TCF7L2

Variaciones en el gen del factor transcripcio-nal TCF7L2 son el factor genético con mayorfortaleza de asociación a la diabetes tipo 2.60

Localizado en el cromosoma 10q, fue identi-ficado en el estudio deCODE. Sin embargo, elLOD score obtenido fue menor comparadocon el de otras regiones cromosómicas (1.69vs 3), por lo que no se le otorgó una impor-tancia mayor. Sin embargo, en 2006, Grant ycolaboradores informaron en una poblaciónde Islandia la asociación de un SNP(DG10S478) con la diabetes, con un valor dep de 7.8 x 10-15. El riesgo relativo es de 1.56.Sin embargo, su contribución al riesgo pobla-ción es moderado (10 a 25%). Los resultadosfueron replicados en más de 50 estudiosincluyendo poblaciones diversas. En lapoblación mexicana se confirmó la asocia-ción; la frecuencia del alelo de riesgo es 0.15.Una excepción inesperada fueron los resulta-dos negativos informados en indios pima. Sehan genotipificado otros SNPs próximosal originalmente descrito. La mayor asocia-ción se encontró con rs7903146; empero, las

conclusiones no variaron a lo antes mencio-nado. El alelo T del SNP rs7903146 es lafuente de la asociación con la diabetes. Elcambio de base no tiene consecuencias fun-cionales. Por ello, no se conocen los detallespor los que se produce el aumento del riesgo.Una explicación alternativa es que otrasregiones del gen sean las responsables de laasociación. Datos a favor de esta hipótesisfueron informados por investigadores chinoslos cuales identificaron que el SNP 290487(localizado en el extremo 3' del gen) se aso-cia en forma independiente con la diabetes,aun al considerar la presencia del alelo T delrs7903146.

TCF7L2 codifica al factor transcripcionalTCF4, el cual participa en la vía de señaliza-ción de Wnt, la cual regula el crecimientocelular; defectos en varias Wnt han sidoimplicados en la génesis de diversas neopla-sias. Además, regulan la respuesta a diversasinfecciones. La cascada de señalización de lasWnt depende del aumento de concentraciónde la β-catenina, la cual se activa o reprime laexpresión de múltiples genes al unirse conotros cofactores. En ausencia de la estimula-ción Wnt, la concentración de la β-cateninase mantiene baja debido a que forma un com-plejo con otras proteínas como la Axina, laAPC (adenomatous polyposis coli) y la cinasa 3 βde la glucógeno sintetasa (GSK-3). La β–cate-nina es fosforilada por la GSK-3, lo que per-mite que se una a radicales ubiquitina y seadegradada en el proteosoma. La unión deWnt a sus receptores (incluyendo el receptorFrizzled (receptor FZ), LRP5 y LRP6) impidela interacción de la β-catenina con las proteí-nas que determinan su fosforilación. Comoresultado, aumenta de su concentraciónintracelular y su transferencia al núcleodonde interactúa con diversos factores detranscripción como TCF4 para activar o repri-mir un gran número de genes. En condicio-nes basales, TCF4 se encuentra formando uncomplejo (con el factor Groucho y la desace-tilasa de histonas) que tiene funciones comocorrepresor. La β–catenina desplaza al factorGroucho lo que le permite unirse aotros coactivadores (acetilasa de histonasCBP/p300, el miembro Brg-1 del complejo

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SW1/SNF) que hacen posible la remodela-ción de la cromatina que rodea los sitiosque reconocen a TCF4. El complejo β–cateni-na/TCF4 se une a otros factores (como losLegless, Pygopus y el hyrax/parafibromina);su unión aumenta la interacción del comple-jo con las regiones cromosómicas a las que seunen. Los genes blanco son múltiples; fre-cuentemente sus acciones son redundantes uopuestas. Entre ellos se encuentran factorestranscripcionales que regulan la secreción deinsulina (como HNF-4 alfa, Tcf1, Tcf2), la glu-cocinasa, el receptor IGF-1 e IRS2.

La eliminación de la expresión de TCF7L2 enmodelos animales es letal poco tiempo des-pués del nacimiento. Los ratones tienenatrofia del intestino y pérdida de las célulasenteroendocrinas. Por ello, se postuló quelas variantes de riesgo de TCF7L2 se asociancon una menor secreción de insulina mediadapor GLP-1; TCF4 activa la transcripción delgen del proglucagon (el cual contiene a GLP-1). Tal hipótesis fue confirmada en los partici-pantes del estudio DPP. Los sujetos homocigo-tos para el alelo T del SNP rs7903146 teníanuna capacidad secretoria de insulina (evalua-do por medio del índice de utilización de glu-cosa [disposition index]) comparado contra elresto de la población; paradójicamente la sen-sibilidad a la insulina es mayor en ellos. En elmismo estudio se observó que las personascon el alelo T (en especial en los homocigotos)tenían una reducción mayor de la incidenciade diabetes con los cambios intensivos delestilo de vida y con el metformin comparadocon aquellos con el alelo CC. Entre las perso-nas con diabetes, el alelo de riesgo se asocia auna menor respuesta a las sulfonilureas; larespuesta al metformin no es modificada porsu presencia. Sin embargo, el defecto en lasecreción de insulina no es exclusivo al estí-mulo mediado por las incretinas. Lyssenko ycolaboradores demostraron que la secreciónde insulina es menor a diversos estímulosadministrados por vía oral o intravenosa enpacientes con el alelo de riesgo. Los autoresextendieron sus observaciones al medir laexpresión de TCF7L2 en islotes de personascon diabetes; la expresión es cinco vecesmayor en comparación con los controles. Deacuerdo con este resultado, la sobreexpresión

de TCF7L2 en islotes disminuye la secreción deinsulina. Empero, se requieren estudios con-firmatorios para aceptar que el aumento de laexpresión de TCF7L2 es el mecanismo quealtera la capacidad de la célula beta para secre-tar insulina. Finalmente, los sujetos con elalelo de riesgo tienen una mayor tasa de pro-ducción hepática de glucosa.

En un análisis no planeado de los datos delestudio DPP se identificó que los casos con elalelo de riesgo tenían IMC y perímetros decintura menores que el resto de la población.Sin embargo, no es posible proponer un efec-to independiente del alelo de riesgo sobre laadiposidad con la evidencia disponible.Resultados contradictorios han sido informa-dos al respecto.

Las funciones de TCF7L2 no se limitan a regu-lar la secreción de insulina. Nuestro grupodemostró que variaciones alélicas de TCF7L2modulan la concentración de triglicéridos enpacientes con hiperlipidemia familiar combi-nada.61 Los casos con el alelo T del SNPrs7903146 tienen concentraciones mayoresde triglicéridos. Se midió la expresión deTCF7L2 en grasa subcutánea; los sujetoshipertrigliceridémicos tienen una menorexpresión del factor de transcripción en com-paración con sujetos normolipidémicos. Lapresencia del alelo T no modificó la expresiónde TCF7L2.

KCNJ1

Polimorfismos del gen KCNJ11 han sidoimplicados como factores que aumentan lasusceptibilidad para tener diabetes tipo 2. Elpolimorfismo E23K es más frecuente enpacientes con diabetes tipo 2 que en el restode la población; sin embargo, la fortaleza dela asociación es baja. Se asocia con un riesgorelativo de 1.2. Debido a que la variante deriesgo es frecuente en poblaciones caucásicas(heterocigotos 47%, homocigotos 12%), sucontribución poblacional puede ser significa-tiva. La variante disminuye la afinidad deltransportador por el ATP; la magnituddel defecto es notablemente inferior a loque ocurre con las mutaciones que causandiabetes neonatal.



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HHEX/IDE

El gen HHEX/IDE se localiza en el cromoso-ma 10, próximo a TCF7L2. La regióncromosómica donde se encuentra había sidoasociada a la diabetes en múltiples estudios.HHEX codifica a un factor de trascripciónimportante en el desarrollo del páncreas. IDEcodifica para la enzima encargada de la degra-dación de la insulina. Varios grupos lo hanincluido en estudios de genes candidatos,donde se han obtenido resultados contradic-torios. Los pacientes con los alelos de riesgotienen una secreción menor de insulina.

IGF2BP2

IGF2BP2 codifica la proteína de unión tipo 2del factor de crecimiento similar a la insulinatipo2 (IGF2). Se localiza en el cromosoma 3;esta región no había sido implicada en estu-dios con múltiples marcadores. IGF2BP2regula la transcripción de IGF2, la cual es undeterminante de la proliferación celular ymodula la acción de la insulina.

CDKN2A Y CDKN2B

En el brazo corto del cromosoma 9 se encon-tró una región con ligamiento a la diabetestipo 2. Los SNP con mayor asociación residenen los genes CDKN2A y CDKN2B. Se hainformado asociación con enfermedadcardiovascular con SNPs localizados para lamisma región cromosómica; sin embargo,estos marcadores son distintos a los aso-ciados con la diabetes. CDKN2A y CDKN2Bcodifican para p15INK4b y p16INK4a, respecti-vamente. p16INK4a regula la replicación delas células beta al inhibir a la CDK4 (cinasadependiente de ciclina tipo 4).

CDKAL1

El gen CDKAL1 codifica la proteína 1 pareci-da a la proteína-1 asociada a la subunidadregulatoria de la CDK5. Se desconoce suacción. El mecanismo postulado es comoun inhibidor de CDK5, enzima que participaen los fenómenos de glucotoxicidad en lascélulas beta. Los casos con los alelos de

riesgo del gen CDKAL1 tienen una capacidadreducida de secreción de insulina.

SLC30A8

Un SNP del gen SLC30A8 se asocia con dia-betes tipo 2. Resulta en la sustitución dearginina por triptofano. SLC30A8 es un trans-portador de zinc específico a la célula beta.Participa en la regulación de la síntesis de lainsulina y en su acumulación en los gránulossecretorios. Su presencia se asocia con unareducción en la secreción de insulina.

FTO

El gen FTO fue asociado con la diabetes enun estudio inglés. Sin embargo, al controlarpor el efecto confusor de la obesidad, seidentificó que la asociación con la diabetesera indirecta y era explicada por la obesi-dad.62 Los SNPs con mayor asociación a ladiabetes eran los mismos relacionados conla obesidad. Se localizan en el primer introndel gen. La frecuencia del alelo de riesgomayor varía entre los grupos étnicos (0.45en caucásicos, 0.14 en asiáticos). El riesgoatribuible a variaciones en el gen FTO parael riesgo de tener obesidad es 20.4 y 12.7%para sobrepeso. Ninguno de los SNPs asocia-dos con obesidad o diabetes resultan encambios funcionales. Se desconoce la fun-ción de FTO. Fue descubierto durante elestudio de un modelo murino que tiene losdedos fusionados de las extremidadesinferiores. Se expresa en múltiples tejidos; sumayor expresión ocurre en el cerebro y enlas células beta.

CALPAINA 10

Un estudio con múltiples marcadores realiza-do en mexicoamericanos localizó una regióndel cromosoma 2q37.3, la cual tenía unafuerte asociación con la diabetes tipo 2. Varia-ciones alélicas de la región podrían explicar21 a 30% de la agregación familiar de laenfermedad. Poco tiempo después se identifi-có que el gen calpain 10 era el responsable dela asociación. Calpaina 10 es una cistein-pro-teasa que participa en la regulación de la

apoptosis, en especial en las células beta.Forma parte de una familia de proteasas loca-lizadas en el citoplasma, las cuales son activa-das por calcio. Son múltiples los sustratos delas calpainas; incluyen proteínas del citoes-queleto, factores de transcripción y enzimasque regulan la diferenciación de las células ysu apoptosis. Mutaciones en algunas de lascalpainas han sido demostradas en casos concáncer gástrico (calpaina 9), distrofia muscu-lar (calpaina 3) y en enfermedades neurode-generativas. Existen 10 isoformas de la cal-paina 10 (denominadas de la a la h). Laexpresión de las isoformas varía de acuerdocon el tejido estudiado. La sobreexpresión decalpaina-10 se asocia con una mayor apopto-sis de las células beta. El efecto opuesto (resis-tencia a la apoptosis) ocurre en el ratón defi-ciente de la calpaina-10. La enzima tambiénse expresa en el músculo y en los adipocitos(donde participa en la diferenciación celular).Se han descrito diversos polimorfismos rela-cionados con la diabetes. La asociación con ladiabetes fue confirmada por nuestro grupo enmestizos mexicanos.63,64 Los alelos de menorfrecuencia de los SNP-44 y SNP110 se asocia-ron con la diabetes con un OR de 2.72. OtrosSNP que tuvieron ligamiento con la diabetesen mexicoamericanos no se encontraron aso-ciados con la enfermedad en nuestra pobla-ción (SNP-43,-19,-63). Observaciones simila-res han sido informadas en otros gruposétnicos. El riesgo de sufrir diabetes varía entrelos SNPs que cubren la extensión del gen dela calpaina-10. Aun variaciones en los intro-nes también pueden estar asociadas con laenfermedad. La mayoría de los autores agru-pan los SNP por haplotipos; la asociación conla enfermedad difiere entre las poblacionesen cuanto al haplotipo responsable. No seconocen los mecanismos por los que lasvariaciones del gen de la calpaina-10 resultanen diabetes. El mecanismo más probable esafectando la secreción de insulina. La anor-malidad puede ser resultado ya sea de unamayor apoptosis de las células beta o pordefecto en el proceso secretorio de la insulina.La inhibición de la calpaina 10 disminuye lasecreción de la insulina; calpaina 10 participaen la proteólisis de SNP-25, una proteína queparticipa en la fusión de los gránulos secreto-rios a la membrana celular.

GENES RELACIONADOSA LA DIABETES TIPO MODY

La diabetes tipo MODY no será tema de estarevisión. Sin embargo, variaciones en losgenes que causan la diabetes tipo MODYmodifican la capacidad secretoria del páncreas yhan sido implicados como un determinantede la falla de la célula beta en la diabetes tipo2. Los genes que se han asociado con la dia-betes tipo MODY son HNF4 alfa (MODY1),glucocinasa (MODY2), HNF1alfa (MODY3),IPF1 (MODY4), HNF1beta (MODY5) y Neu-roD1/Beta2 (MODY6). Todas las variantes deMODY tienen en común una menor capaci-dad secretoria, aunque difieren entre sí porsu respuesta a las sulfonilureas y por el riesgode complicaciones microvasculares.

Los genes HNF4 alfa y HNF1alfa contribuyena la génesis de la diabetes tipo 2, en especial,la de aparición temprana (antes de los 40años).65 Variaciones del gen HNF1alfa tienenexpresiones clínicas distintas que van desdeun cuadro similar a la diabetes tipo 1 noautoinmune hasta defectos moderados en lasecreción de insulina. En la etnia Oji-Creela variante G319S se asocia con una presen-tación temprana de la hiperglucemia; estápresente en 40% de las personas con diabe-tes pertenecientes a tal población. Otros poli-morfismos frecuentes de HNF1alfa tienenuna prevalencia mayor a la esperable porazar en casos con diabetes tipo 2.

Se han descrito más de 35 mutaciones delgen HNF4alfa causantes de MODY.66 El cua-dro clínico es similar al originado por defec-tos en HNF1alfa, lo cual se debe a queHNF4alfa regula la transcripción deHNF1alfa. Se distingue de otras etiologías deMODY por una mejor respuesta a las sulfo-nilureas, un déficit mayor en la secreción deinsulina y valores promedio menores de tri-glicéridos y lipoproteína (a). En modelosanimales, la deficiencia de HNF4alfa resultaen menor expresión del gen de insulina yuna menor función de los canales de potasiodependientes de ATP. Además existe estea-tosis hepática. HNF4alfa se expresa prefe-rentemente en hígado y riñón y en menorcantidad en las células beta, intestino y

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colon. Coordina la expresión de múltiplesgenes. Se une a 12% de los genes del hepa-tocito y 11% de los de la célula beta. El por-centaje es aún mayor cuando se limita elanálisis a los genes que se están expresando.Muchos de los genes blanco de HNF4 alfaparticipan en el metabolismo de la glucosa,el colesterol y los ácidos grasos. Como resul-tado, variaciones funcionales del gen modu-lan la gravedad de dislipidemias (como lahiperlipidemia familiar combinada) y se aso-cian con los componentes del síndromemetabólico.

La contribución de HNF4 alfa en la diabetestipo 2 es motivo de controversia. Varianteslocalizadas en el promotor de HNF4 alfa hansido asociadas consistentemente con unriesgo mayor de diabetes tipo 2 (en Ashke-nazi y en finlandeses). Esta asociaciónexplica el LOD score alto encontrado en elcromosoma 20 para la diabetes tipo 2. OtrosSNPs del gen están asociados con la enfer-medad en afroamericanos, franceses y enpimas. Su contribución en un estudio fran-cés fue mayor que la de las variaciones delos genes PPAR gamma y calpaina 10. Sinembargo, los resultados no han sido replica-dos de manera consistente.

Nuestro grupo informó las primerasmutaciones en los genes HNF 4alfa(Asp1263His/Tyr y Arg1543Gln) y HNF1alfa (Gln4863codon de paro) en poblaciónmexicana.67 Fueron identificadas en unacohorte de 40 pacientes con diabetes tipo 2diagnosticada antes de los 40 años. Se bus-caron variaciones en otros genes MODY entodos los casos, sin encontrarse ninguna delas asociadas con la enfermedad. Esta obser-vación sugiere que defectos en los genesMODY están presentes en un porcentajepequeño de los casos mexicanos con diabe-tes de aparición temprana.

Variaciones en los genes MODY restanteshan sido implicadas en la fisiopatología dela diabetes tipo 2. Ejemplo de ello es lavariante -30G/A de la glucocinasa y variosSNPsde IPF1.

DNA MITOCONDRIAL

Una mutación en la posición 3243 del DNAmitocondrial es la causa de la diabetestransmitida por línea materna asociadaa sordera (también conocido como síndro-me DIDMOAD). El DNA mitocondrial delhumano es una molécula circular que con-tiene 16 569 pares de bases. Existen variascopias de DNA por mitocondria. Dado queexisten numerosas mitocondrias por célula,puede haber 100 a 1000 moléculas deDNA mitocondrial por célula. Contiene lainformación de 13 proteínas que participanen la cadena respiratoria y en la síntesis delas proteínas mitocondriales. La diabetescausada por mutaciones del DNA mitocon-drial se caracteriza por su aparición enla tercera década de la vida. Su expresiónclínica es diversa. Las manifestaciones sonsimilares a las de la diabetes tipo 1 en lamayoría de los casos. Sin embargo, puedepresentarse como una diabetes tipo 2 al ini-cio, la cual requiere del empleo de insulinaen un periodo corto. La hiperglucemia esexplicada por una menor secreción de insu-lina en combinación con un aumento de laproducción hepática de glucosa. Se asociacon la incapacidad para escuchar tonosaltos. Puede acompañarse de cardiomio-patía, debilidad muscular progresiva,insuficiencia renal y problemas deltránsito intestinal. El porcentaje de casoscon diabetes que tiene mutaciones en elDNA mitocondrial varía entre 0.2 a 2%,dependiendo del grupo étnico en estudio;las frecuencias mayores han sido informa-das en Japón. La mutación 3243A>Gresulta en una menor síntesis de las proteí-nas mitocondriales. Por lo tanto, lasmitocondrias tienen capacidad oxidativamenor y sintetizan menos ATP. Se descono-ce el mecanismo que explica la disfunciónde la célula beta. Posibles explicacionesincluyen cambios en la cantidad de ATPintracelular que modifiquen el cierrede los canales de potasio, menor capacidadsintética de proteínas o la activaciónde la AMP cinasa (enzima que reprime lasíntesis proteica).68

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Además de la mutación 3243A>G, otrasmutaciones del DNA mitocondrial han sidoinformadas. Diversas deleciones son causa delos síndromes de Pearson y Kearns Sayre, lascuales simulan una diabetes tipo 1.

OTROS GENES

Informes de grupos o casos aislados sugierenque existen más genes involucrados en ladeficiencia de insulina. Algunos de ellos alte-ran la función mitocondrial. El gen LARS2codifica la sintasa mitocondrial Leu-tRNA. Laenzima localizada en el citoplasma es impor-tada a la mitocondria donde modifica el RNAde transferencia de la mitocondria. Su defi-ciencia tiene consecuencias similares en lafunción mitocondrial que la mutación3243A>G. Otro ejemplo es la frataxin,proteína que regula la concentración de hie-rro en la mitocondria. Variaciones de este gense asocian con menor secreción de insulina.

Por otra parte, mutaciones de IB1 (islotecerebro-1) han sido demostradas en unafamilia con diabetes. IB1 es homólogo deJIP1, la cual es una cinasa que participa en laapoptosis. Los mecanismos patogénicospotenciales incluyen una mayor apoptosis dela célula beta o menor activación de losGLUT-2 (ya que IB1 es uno de sus transacti-vadores). Mutaciones del gen MAPK8IPI, elcual codifica un factor de transcripción de lacélula beta conocido como Is1 fueron infor-madas en una familia japonesa con diabetes.La variante L270V del gen ABCC8 (el cualcodifica al receptor de sulfonilureas-1 [SUR-1]) se asocia con un riesgo mayor de diabetes(OR=1.15). Polimorfismos del gen KLF11/TIEG2 se asocian con diabetes de aparicióntemprana. Este gen codifica un factor detranscripción, el cual es inducido por TGFbe-ta. Mutaciones en este gen son causa de uncuadro clínico similar a la diabetes MODY.Dos alelos del gen SLC2A2 (que codifica altransportador de glucosa GLT2) han sidoidentificados como de riesgo para diabetestipo 2. El alelo -866G>A del gen que codificaUCP2 se asoció a un OR de 1.49 (1.0 a 1.9)para sufrir diabetes incidente en un estudioprospectivo hecho en Finlandia. Los casos

con el alelo tienen menor secreción de insu-lina; se desconocen los detalles del efecto dela variante de UCP2 sobre la función de lacélula beta. Por último, varios SNPs y muta-ciones en el gen de la insulina han sido aso-ciados con la fisiopatología de algunos casoscon diabetes tipo 2. Cambios de aminoácidoen las posiciones 24 y 65 tienen conse-cuencias funcionales en la unión de la hor-mona a su receptor o en la conversión deproinsulina en insulina, respectivamente.

DEFECTOS FUNCIONALES QUE ALTERANLA SECRECIÓN DE INSULINA

La exposición prolongada a diversos secreta-gogos ejerce un efecto tóxico sobre la secreciónde insulina. Ejemplos de ello son la glucosa ylos ácidos grasos. Como se mencionó ante-riormente, la hiperglucemia depleta elcontenido de gránulos de insulina, disminu-ye el número de transportadores de glucosay de la glucocinasa, reduce la actividad de laactivación de proteínas cinasas inducida porAMP y altera la función de diversos factoresde transcripción que regulan la expresión delgen de la insulina. Algunos de estos defectosson reversibles si se normaliza la concentra-ción de glucosa por varias semanas. Por ello,es una observación frecuente que las dosis dehipoglucemiantes orales y/o de insulinarequeridas para corregir un periodo de hiper-glucemia grave puedan ser reducidas si semantiene un control metabólico por almenos un mes. Lo mismo ha sido informadoen casos con diabetes de diagnóstico recien-te; como resultado, la hiperglucemia remiteen forma temporal. La eliminación del efectotóxico de la glucemia disminuye la concen-tración de proinsulina y en algunos casos, serecupera en forma transitoria la primera fasede secreción de insulina.

Los ácidos grasos alteran la secreción deinsulina, en especial en presencia de hiper-glucemia. La utilización de glucosa y deácidos grasos resulta en la acumulación decitrato en el citoplasma. El metabolito esconvertido en malonil-CoA, el cual inhibela enzima carnitoin-palmitoil tranferasa-1(CPT-1) quien es responsable del transporte



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de los ácidos grasos al interior de la mitocon-dria. Como consecuencia, se acumulan ácidosgrasos de cadena larga en el citosol, los cua-les por sí mismos o por sus metabolitos alte-ran la secreción de la insulina. Esta secuenciade eventos no ocurre si no existen valoresnormales o altos de glucosa; en este caso losácidos grasos son usados como fuenteprincipal de energía.

La secreción de insulina es estimulada por laliberación de hormonas producidas en eltubo digestivo. Las más importantes son GIP(polipéptido insulinotrópico dependiente deglucosa) y GLP-1 (péptido parecido al gluca-gon tipo 1). Existen defectos funcionalesen la respuesta de la célula beta atales hormonas.

GIP es un péptido de 42 aminoácidos perte-neciente a la familia peptídica glucagon-secretina y se origina del Pro-GIP constitui-do por 153 aminoácidos. Es secretado por lascélulas K, localizadas principalmente en elduodeno pero presentes a lo largo de toda lamucosa del intestino delgado. Su secreciónes estimulada por la ingestión de alimentosricos en carbohidratos y grasas que produ-cen un incremento de 10 a 20 veces en suconcentración plasmática.

GLP-1 es uno de los varios productos del gendel proglucagon. Enzimas proteolíticas quecortan a pares de aminoácidos en el extremocarboxilo de prohormonas (conocido porello como convertasas de prohormonas),son las responsables de su liberación. Laenzima convertasa de prohormonas tipo 1/3es la responsable de liberar GLP-1 y GLP-2del proglucagon en las células L (localizadasen el ileon y colon); la PC tipo 2 lo es de laliberación del glucagon en las células αdel páncreas. La administración oral denutrientes produce un incremento bifásicode GLP-1 en plasma (un pico temprano a los15 a 20 minutos, seguido por un segundopico aproximadamente una a dos horas des-pués). La secreción de GLP-1 es iniciada porfactores neurales y endocrinos originadospor el ingreso de los nutrientes altracto gastrointestinal.

La vida media circulante de ambas hormonases muy breve: 1 a 2 minutos la de GLP-1 y 7a 8 minutos la de GIP. Tanto GIP como GLP-1son rápidamente degradados por la enzimadipeptidil-peptidasa tipo IV (DPP-IV). DPP-IV corta a las hormonas a nivel del aminoá-cido alanina situado en posición 2 del extremoamino terminal, convirtiéndolas en fragmen-tos peptídicos inactivos.

Existen receptores para ambas hormonas enlas células beta. Pertenecen a la familia dereceptores acoplados a la proteína G. Launión de GIP y GLP-1 con sus receptorescausa una activación de la adenil ciclasa através de la proteína G, produciendo incre-mento intracelular del AMP cíclico, lo cualactiva a la proteína cinasa-A (PKA) y al fac-tor tipo II de intercambio del nucleótido deguanina regulado por AMPc. Ambas proteínasgeneran eventos intracelulares que involucranel cierre de los canales de potasio sensibles aATP (k-ATP), despolarización de la célula β,elevación del calcio intracelular, inhibiciónde los canales de potasio dependientes devoltaje y exocitosis de los gránulos de insuli-na. El efecto de GLP-1 en la liberación deinsulina es dependiente de glucosa, cesandosu efecto secretor cuando la glucemia esmenor de 80 mg/dL. Además de su efectoinsulinotrópico, GLP-1 estimula la transcrip-ción de los genes de insulina así como todoslos pasos involucrados en las biosíntesis deinsulina en células β aisladas. En estudios invitro, GIP y GLP-1 incrementan la masa celu-lar por medio de la estimulación de la proli-feración celular e inhibición de la apoptosis.

La actividad de ambas hormonas es anormalen los pacientes con diabetes.69 Las concen-traciones de GIP son normales o altas y no seobtiene una respuesta mayor al administrarcantidades adicionales. En contraste, lasconcentraciones de GLP-1 son normales obajas y se obtiene una normalización de larespuesta al aumentar sus niveles sanguíneos.Por ello, diversos mecanismos han sido pues-tos en práctica para aumentar su concentra-ción. Ejemplo de ello es el uso de análogos deliberación prolongada o inhibidores de

DPP-IV, los cuales tienen una capacidadhipoglucemiante moderada. GLP-1 suprime lasecreción de glucagon, efecto que es depen-diente de glucemia; no ocurre en presenciade hipoglucemia. Ambas acciones (la estimu-lación de la secreción de insulina y la inhibi-ción de la liberación de glucagon) tienenefectos positivos sobre el patrón de secreciónde insulina. Mejora la pulsatilidad y puedehaber una recuperación transitoria de la pri-mera fase de secreción de insulina.

MÉTODOS PARA MEDIRLA SECRECIÓN DE INSULINA

Aunque la concentración de insulina, péptidoC y proinsulina son los indicadores de la fun-ción de la célula beta en la práctica, estosmétodos no permiten evaluar la secreción deinsulina que ocurre en respuesta a estímulosfisiológicos. Por ello, se han diseñado diversasalternativas que pretenden cumplir con talobjetivo. Sin embargo, por su complejidad,sólo se usan en estudios de investigación.70

Los métodos para medir la función de la célu-la beta se clasifican en tres grupos: bajocondiciones basales, con administraciónintravenosa de glucosa y posterior a unacarga oral de glucosa.

ESTUDIOS QUE EVALÚAN LA FUNCIÓNDE LA CÉLULA BETA EN CONDICIONESBASALES

Incluyen a la insulinemia de ayuno, el pépti-do C y la relación proinsulina/insulina. Laconcentración de insulina en sangre dependede factores adicionales a su tasa de secreción.En especial, la extracción hepática de la insu-lina es un determinante mayor de su con-centración. Esta característica impide consi-derar a la insulina de ayuno como unindicador preciso de la capacidad secretoriadel páncreas. La concentración de péptido Ces un mejor indicador de la función de lacélula beta ya que el hígado no participa ensu excreción. Una alternativa aún mejor es larelación proinsulina/insulina, debido a quedeficiencias en el proceso secretorio resultanen la secreción de cantidades anormales delas diversas formas inmaduras de la insulina

(como la proinsulina). Desafortunadamente,por su costo, este método se limita a estudiosde investigación.

Empero, la concentración de cualquiera delos parámetros antes mencionados en condi-ciones de ayuno representa una evaluaciónaislada que carece de representatividad de larespuesta secretoria de insulina bajo diversosestímulos y valores de glucemia. El paráme-tro HOMA-B pretende resolver esta limitan-te al tomar en cuenta el valor de la glucemia.Los valores pueden ser expresados como elporcentaje de la capacidad de secreción deinsulina comparada contra una poblaciónnormal. El modelo asume una tasa de pro-ducción de insulina de 10 mU/min, teniendouna glucemia de 72 mg/dL, asumiendo unespacio de distribución de 13 litros y unavida media de la insulina de 4 minutos. En sudescripción original, la secreción de insulinafue estimada con la siguiente fórmula: HOMA B = (20x insulina)/(glucemia-3.5).

El valor de insulina se expresa en mU/L, elde glucosa en mmol/L (para convertir mg/dLen mmol/L se divide el valor entre 18).

Años más tarde, los autores del HOMA-Bmodificaron las ecuaciones en que se basa suestimación. Abandonaron las ecuacioneslineares y las sustituyeron por relacionesexponenciales, lo que permite ajustar la tasade secreción de insulina a valores distintos deglucemia (en especial por arriba de 180mg/dL). Además se crearon versiones en quese puede usar el valor de insulina medidocon ensayos específicos (los cuales no inclu-yen en el resultado la concentración de for-mas inmaduras de insulina) o por RIA (queincluye todas las variantes de insulina). Tam-bién diseñaron una alternativa que utiliza alpéptido C, en vez de la insulina. La nuevaherramienta fue denominada HOMA2, lacual requiere el uso de un programa decálculo (basado en excel) disponible sincosto. Los resultados de los dos métodos fue-ron comparados contra un estándar de oro;los resultados obtenidos con HOMA1 sobre-estiman la secreción de insulina. Sus autoresrecomiendan usar el promedio de tres medi-ciones para aumentar la precisión y reprodu-cibilidad de la estimación. Su coeficiente de

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correlación contra el clamp hiperglucémico es0.61 y contra la respuesta aguda de insulinadurante el modelo mínimo es 0.63.

Pese a sus limitantes, el valor de HOMA-Bha demostrado ser un método útil paraevaluar los cambios en el tiempo de lasecreción de insulina. Fue empleado en elestudio UKPDS. No debe ser usado pararealizar comparaciones entre grupos étni-cos, ya que se requiere tener un grupo dereferencia para cada población. Su empleoes incorrecto en pacientes tratados coninsulina. Sus resultados siempre deben serevaluados en forma simultánea con elHOMA-IR (marcador que estima la sensi-bilidad a la insulina); existe una relacióninversa entre estas variables. Por ello, elanálisis aislado de HOMA-B puede llevar aconclusiones incorrectas, como asumirque un individuo con alta sensibilidad a lainsulina tiene una capacidad de secreciónde insulina anormalmente baja.

ESTUDIOS QUE EVALÚAN LA FUNCIÓNDE LA CÉLULA BETA DURANTELA ADMINISTRACIÓN INTRAVENOSA E GLUCOSA

La respuesta aguda a la insulina (AIRg, porsus siglas en inglés) después de un bolo deglucosa intravenosa es el método más utili-zado. Se administra 0.3 g/kg de glucosa enun periodo de 3 minutos. Se toman mues-tras a los tiempos –5, 0, 1, 3, 5 y 10 minutos.Existen variantes dependiendo del autorconsultado; algunos emplean 0.5 g/kg yextienden el muestreo hasta 30 minutos. Larespuesta aguda a la insulina se calculamediante el área bajo la curva en los prime-ros 10 minutos de la prueba. La primera fasede secreción de insulina se estima por lasuma del valor en los minutos 1 y 3 (algunosautores le restan el valor basal). Sin impor-tar qué rutina se use, es importante lograrun incremento de la glucemia (generalmen-te mayor de 300 mg/dL) para que la pruebasea analizable. La respuesta aguda de insuli-na depende de la cantidad de insulina alma-cenada en los gránulos de la célula beta. Sinembargo, no es independiente del efecto

confusor causado por la extracción de insu-lina por el hígado. Por lo tanto, la AIRgresulta de la capacidad secretoria del páncre-as y de la tasa de extracción hepática deinsulina. Además, la vía de administración yel nivel de glucosa suprafisiológico que sealcanza durante la prueba no reproducen lascondiciones habituales. Finalmente, elresultado debe ser analizado en el contextode la sensibilidad a la insulina del individuo.Con este fin se propuso el empleo del índicede disposición, el cual se estima multiplican-do AIRg por el índice de sensibilidad (SI)estimado por el modelo mínimo. La relaciónentre ambos parámetros es hiperbólica(FIGURA 5), es decir, a mayor sensibilidad ala insulina, la secreción de la hormona esmenor. A mayor índice de disposición,mejor es la respuesta de la célula beta. Comose muestra en la FIGURA 4, el valor del índi-ce de disposición integra en un valor la res-puesta de la célula beta a un determinadonivel de sensibilidad a la hormona. Por lotanto, variaciones en la sensibilidad a lainsulina no modifican el índice de disposi-ción, mientras exista una función adecuadade la célula beta. Por el contrario, un decre-mento progresivo del índice de disposiciónpronostica el deterioro de la tolerancia a laglucosa y la aparición de la hiperglucemia deayuno.

Se ha usado el péptido C como sustituto dela insulina para superar las limitacionesde la AIRg. Sin embargo, se requiere delempleo de un modelo de dos compartimen-tos para su interpretación. Tal estrategiapermite distinguir tres componentes del pro-ceso secretorio: basal, primera y segundafase. Su empleo se limita a estudios de inves-tigación. Algunos grupos han propuesto elempleo del índice de adaptación, el cual sus-tituye la AIRg en la fórmula del índice dedisposición, por la secreción estimadadurante la primera fase.

Otras alternativas para medir la secreción deinsulina incluyen la infusión gradual de can-tidades crecientes de glucosa hasta inducirhiperglucemia durante un clamp y la infusiónintravenosa de arginina.

83

FIGURA 5. Eventos que determinan la secreción de la insulina.La secuencia de eventos que determina la secreción de la insulina inicia con la utilización de la glucosa en el interior de la célulabeta, la cual aumenta la concentración de ATP. Como resultado, ocurre el cierre de los canales de potasio dependiente de ATP, locual es causa de despolarización de la membrana. Los canales de potasio dependientes de ATP están compuestos por dos tiposde proteínas: SUR1 (receptor de sulfonilureas tipo1, el cual forma parte de la familia de los transportadores ABC) y la subunidadKir6.2 (la cual forma el canal de potasio). La despolarización de la membrana activa los canales de calcio dependientes devoltaje, lo que incrementa la concentración de calcio intracelular, evento que es la señal para la exocitosis de los gránulos quecontienen insulina. Son múltiples los pasos en los que el proceso secretorio de la insulina puede ser alterado. Secretagogoscomo las sulfonilureas se unen a una porción de los canales de potasio dependientes de ATP (conocida como receptor desulfonilureas tipo 1); como resultado, se cierran los canales de potasio. Efectos opuestos ocurren con el diazóxido, el cual abrelos canales de potasio y disminuye la secreción de insulina. El proceso secretorio puede ser alterado por la acumulación decolesterol (por defectos en la actividad del transportador ABC-A1) o de triglicéridos en la célula beta. La exposición aconcentraciones altas de ácidos grasos y glucosa también son causa de la disfunción de la célula beta.

ESTUDIOS QUE EVALÚAN LA FUNCIÓNDE LA CÉLULA BETA DURANTELA ADMINISTRACIÓN ORAL DE GLUCOSA

Tiene como ventajas simular las condicionesfisiológicas, incluyendo la respuesta a lasincretinas. Sin embargo, la absorción de lossecretagogos ocurre a una tasa difícil de esti-mar. Se han propuesto diversas fórmulas(como el índice insulinogénico) o el áreabajo la curva de la concentración de insulinacomo indicadores aproximados de la secre-ción de insulina. Un grupo ha empleado unaversión por vía oral del modelo mínimo enque se administra una carga de 75 g y setoman 22 muestras durante cinco horas. Se

miden las concentraciones de glucosa, insuli-na y péptido C; se emplea un modelo de doscompartimentos para estimar la cinética delpéptido C. El método permite distinguir dife-rencias en la secreción de insulina entre losdiversos status de tolerancia a la glucosa. Sinembargo, su empleo se limita a estudios deinvestigación.

No existe una opción ideal para medir lasecreción de insulina. No existe consensosobre cuál es el método considerado comopatrón de oro y no hay alguno libre de pro-blemas conceptuales o logísticos. Sin impor-tar qué alternativa se seleccione, siempredeberá estar acompañada de la medición

Glucosa

Glucosa-6-P

Glocólisis

Glucocinasa

ATP/ADP

TCF-4 y otros factorestranscripcionales

Sarcolema

InsulinamRNA

Núcleo

GLP-1Gen de la insulina

Colesterol

Granulossecretoriosde insulina

K+

+

+

Ca2+

Ca2+

Insulina

ABC-A1 ABC-A1



84

complementaria de la sensibilidad a lainsulina. Aun con el empleo del clamp euglu-cémico hiperinsulinémico, será necesariorealizar un método adicional para medir lasecreción de insulina. Por lo anterior, diver-sas revisiones sugieren la combinación de un

método basado en mediciones de ayuno másun método dinámico (AIRg o una curvade tolerancia a la glucosa). Especial cuidadose deberá tener al comparar pacientes con diversos estados de tolerancia ala glucosa.

85

La diabetes tipo 2 es el resultado final de unproceso iniciado décadas atrás, que resulta dela interacción de factores genéticos y ambien-tales. Por mucho tiempo se ha discutido lacontribución de los dos defectos principales(falla de la célula beta y resistencia a la insuli-na) a la génesis de la diabetes. Con la infor-mación actual no es posible identificar eldefecto inicial. Defectos en la pulsatilidad conla que se secreta la insulina son causa demenor actividad de la hormona en los tejidosperiféricos. A su vez, mutaciones en molécu-las que son efectores de la acción de la insuli-na (como los transportadores de glucosaGLUT2) son causa de anormalidades en lasecreción de insulina. En suma, es probableque, en la mayoría de los casos con diabetestipo 2, la identificación del defecto inicial seapoco importante y sin implicaciones prácticas. La resistencia a la insulina y los mecanismos

bioquímicos que participan en su génesisjuegan un papel relevante en la fisiopatolo-gía de las comorbilidades de la diabetes(FIGURA 6). Su presencia permite entender laasociación de la diabetes tipo 2 con la hiper-trigliceridemia, la hipoalfalipoproteinemia yla esteatosis hepática. Tales asociaciones noocurren en variantes de la diabetes en que laresistencia a la insulina no juega un papelimportante (como la diabetes tipo MODY).Los mecanismos por los que se produce laresistencia a la insulina son múltiples y pro-bablemente complementarios. Es factibleque un porcentaje significativo de los casosresulte de la suma de defectos menores en laexpresión o acción de las múltiples molécu-las que participan en la señalización de lainsulina. Sin embargo, la exposición poraños a un estilo de vida caracterizado por unaporte excesivo de calorías y escasa actividad

FIGURA 6. La resistencia a la insulina y la obesidad abdominal como determinantes de los componentesdel síndrome metabólico

Obesidadabdominal

Resistenciaa la insulina

Obesidadabdominal

Intoleranciaa la glucosa Dislipidemia Hipertensión

arterial

HiperglucemiaHiperinsulinemia

Producción hepáticade lipoproteínas

Defectos ensu catabolismo

Actividadadrenérgica

HipertrigliceridemiaLDLs pequeñas y densas

HDL bajo

Retenciónde sodio

Angiotensinógeno

Disfunción endotelial

Esteatosis hepática

Integración de los procesosque determinan la aparición

de la diabetes tipo 2

física es capaz de inducir respuestas adaptati-vas (como la resistencia a la insulina), aun enausencia de defectos en los genes que parti-cipan en la acción de la insulina. La menoractividad de la insulina en el tejido adiposopuede ser vista como un mecanismo paramitigar los efectos adipogénicos de la insuli-na en el adipocito y evitar su expansión. Lasalteraciones resultantes en la función deladipocito alteran su capacidad de secretarhormonas. Aumenta la síntesis de hormonascomo los mediadores de inflamación queinducen resistencia a la insulina en otrosórganos y disminuye la secreción de otras(como la adiponectina) que tienen accionesbenéficas sobre el metabolismo de carbohi-dratos. Para algunos autores, el aumento deproducción de citocinas es un mecanismocompensatorio fallido, activado con el fin dereprimir el apetito. Finalmente, el adipocitoes incapaz de seguir almacenando sustratosde energía, los cuales se depositan en tejidosanormales como el músculo, el hígado y lascélulas beta. La acumulación de lípidos entales órganos es, a su vez, un mecanismo dedefensa para evitar la acumulación de sus-tancias de mayor toxicidad en la circulación(como los ácidos grasos) o en los tejidos(como la ceramida y el diacilglicerol). La pre-sencia de lípidos tóxicos en la mayoría de lostejidos induce apoptosis y la muerte celular.En suma, la resistencia a la insulina es unmecanismo patogénico que participa en lagénesis de las complicaciones macrovascularesde la diabetes; sin embargo, es además unmecanismo de defensa contra la acumulaciónanormal de sustratos de energía en los tejidos.

En contraste, la deficiencia de insulina es eldeterminante principal de la aparición de lahiperglucemia. El defecto secretorio está pre-sente décadas antes de la detección de losestados que preceden a la aparición de la dia-betes (intolerancia a la glucosa o glucosaanormal de ayuno). Resulta de la combina-ción de defectos funcionales y de la pérdidagradual de la masa de células beta. Factoresgenéticos juegan un papel relevante en laeficiencia del páncreas para secretar la hor-mona y determinando la masa de células

beta. Las primeras anormalidades demostra-bles son los cambios de la pulsatilidad de lainsulina, seguido de la pérdida de la primerafase de secreción de insulina en respuesta ala glucosa intravenosa, acompañada de unasecreción aumentada en tiempo y magnituddurante las horas siguientes al consumo dealimentos. Como resultado, es frecuente queocurran hipoglucemias entre la tercera ycuarta hora posprandial. El depósito de áci-dos grasos, colesterol y otros lípidos tóxicoscontribuyen a la disminución de la masade células beta. La cantidad de insulinasecretada disminuye y es insuficiente parainhibir la lipólisis y la gluconeogénesis (fenó-menos que son reprimidos a concentracionesde insulina menores a las requeridas parainducir la utilización de glucosa en el múscu-lo estriado). La hiperglucemia ocurre al ini-cio después del consumo de los alimentos,momento en que su depuración depende dela utilización por el tejido muscular. Lahiperglucemia de ayuno ocurre cuandola producción hepática de glucosa no puedeser reprimida por las concentraciones deinsulina. El defecto secretorio se agrava conla aparición de la hiperglucemia; sin embar-go, la anormalidad es parcialmente reversiblecon el tratamiento hipoglucemiante. La masade células beta es menor a 40% al momentodel diagnóstico de la diabetes; su pérdida esun proceso continuo que determinará la fallaal tratamiento hipoglucemiante a medianoplazo. Este fenómeno ocurre sin importar eltipo de tratamiento y su intensidad es pro-porcional a la magnitud de la hiperglucemia.Por ello, todo médico deberá considerar elempleo de insulina en forma temprana.Cerca de 50% de los pacientes con diabetestipo 2 requerirán de insulina a los 10 años dediagnóstico.

En suma, esta revisión presenta los avan-ces ocurridos en el estudio de la fisiopato-logía de la diabetes. La información es pre-sentada con un enfoque clínico, sin porello olvidar los detalles de las anormalida-des moleculares. Su compresión ayudaráal lector a seleccionar de mejor manera lasalternativas terapéuticas.

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