Insulina

Qué es la insulina

La insulina es una hormona polipeptídica —es decir, una proteína pequeña formada por cadenas de aminoácidos— producida y secretada por las células beta de los islotes de Langerhans, agrupaciones celulares especializadas distribuidas por el tejido del páncreas. En su estructura madura, la insulina humana consta de dos cadenas peptídicas —la cadena A, de 21 aminoácidos, y la cadena B, de 30— unidas por dos puentes disulfuro. Es sintetizada como una molécula precursora inactiva, la preproinsulina, que se procesa primero a proinsulina y finalmente a insulina activa mediante escisión proteolítica en el aparato de Golgi de las células beta.

El nombre insulina procede del latín insula, "isla". Lo acuñó el fisiólogo belga Jean de Meyer en 1909 para designar la sustancia hipoglucemiante que, según la hipótesis de la época, producían los islotes de Langerhans —entonces ya bien descritos anatómicamente— pero que aún no había sido aislada químicamente. De Meyer eligió el nombre por referencia directa a esos islotes: la sustancia era, literalmente, "la hormona de las islas". El término se adoptó de forma generalizada después de que Banting y Best confirmaran experimentalmente su existencia y lograran extraerla.

Síntesis y secreción: de la célula beta a la sangre

La síntesis y liberación de insulina es un proceso altamente regulado que responde en tiempo real a los cambios en la concentración de glucosa en sangre. El estímulo principal es la hiperglucemia postprandial: cuando la glucemia sube tras una comida, la glucosa entra en las células beta a través de transportadores específicos, desencadena una cascada de señalización intracelular que culmina en la apertura de canales de calcio y provoca la exocitosis de los gránulos secretores donde la insulina está almacenada. El proceso ocurre en dos fases: una primera fase rápida de liberación del pool de insulina preformado (que se produce en los primeros minutos tras la subida de glucemia) y una segunda fase más sostenida que implica síntesis nueva.

La secreción de insulina no depende solo de la glucosa. También la estimulan otros nutrientes como los aminoácidos y los ácidos grasos, algunas hormonas gastrointestinales (las incretinas, especialmente el GLP-1), y el sistema nervioso autónomo. Por el contrario, la hipoglucemia, el ayuno prolongado y ciertas hormonas contrarreguladores —entre ellas el propio glucagón— inhiben su secreción. Este sistema de regulación bidireccional es el que permite al organismo adaptar la respuesta insulínica a situaciones tan distintas como una comida copiosa, un ejercicio intenso o el ayuno nocturno.

Mecanismo de acción: cómo la insulina regula la glucemia

La insulina actúa uniéndose a receptores específicos situados en la superficie de las células diana —principalmente células musculares esqueléticas, adiposas y hepáticas— e iniciando una cascada de señalización intracelular. Sus efectos se agrupan en tres grandes acciones:

Captación de glucosa. La insulina estimula el traslado de transportadores de glucosa (GLUT4) desde el interior celular a la membrana plasmática, lo que permite la entrada masiva de glucosa en los músculos y el tejido adiposo. Este mecanismo es el principal responsable del descenso de la glucemia tras las comidas y el que falla en la resistencia a la insulina propia de la diabetes tipo 2.

Almacenamiento energético. En el hígado, la insulina activa la síntesis de glucógeno (la forma de reserva de la glucosa) e inhibe la producción endógena de glucosa mediante la gluconeogénesis y la glucogenólisis. Simultáneamente, estimula la síntesis de triglicéridos en el tejido adiposo y la síntesis proteica en el músculo.

Inhibición del catabolismo. En ausencia de insulina, el organismo entra en modo catabólico: moviliza ácidos grasos del tejido adiposo, el hígado los convierte en cuerpos cetónicos y la glucemia sube sin freno. Es el mecanismo que subyace a la cetoacidosis diabética, la complicación aguda grave de la diabetes tipo 1 no tratada. La insulina frena estos procesos y mantiene el equilibrio anabólico.

El descubrimiento de la insulina: Banting, Best y el laboratorio de Toronto

A finales del siglo XIX ya se sabía que el páncreas tenía alguna relación con la diabetes: en 1889, los investigadores alemanes Oskar Minkowski y Joseph von Mering demostraron que la extirpación del páncreas en perros provocaba inmediatamente un cuadro diabético grave. La hipótesis de que alguna secreción pancreática regulaba la glucemia se fue consolidando en las décadas siguientes, pero nadie había logrado aislar esa sustancia sin destruirla en el proceso, porque las enzimas digestivas del páncreas exocrino la degradaban antes de poder purificarla.

La solución la encontró en 1921 el cirujano canadiense Frederick Banting (1891-1941), que propuso ligar el conducto pancreático de los perros de experimentación para provocar la degeneración del páncreas exocrino antes de intentar extraer el extracto, preservando así los islotes. Trabajando en el laboratorio del fisiólogo John Macleod en la Universidad de Toronto, Banting y su asistente, el estudiante de medicina Charles Best, demostraron en el verano de 1921 que el extracto pancreático así obtenido reducía drásticamente la glucemia en perros diabéticos. El bioquímico James Collip se sumó para purificar el extracto y hacerlo apto para uso humano.

El 11 de enero de 1922, Leonard Thompson, un adolescente de 14 años que agonizaba en el Toronto General Hospital con una diabetes tipo 1 en fase terminal, recibió la primera inyección de insulina purificada. En 24 horas sus niveles de glucosa se normalizaron. La noticia se extendió por todo el mundo y transformó radicalmente el pronóstico de una enfermedad hasta entonces mortal a corto plazo. En 1923, Banting y Macleod recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina. Banting compartió el importe del galardón con Best; Macleod, con Collip. La patente del proceso de purificación fue vendida a la Universidad de Toronto por un dólar simbólico, para que la insulina pudiera producirse libremente en todo el mundo.

El descubrimiento de 1921 tiene también una historia estructural posterior igualmente decisiva: en 1955 el bioquímico británico Frederick Sanger completó la secuenciación de los aminoácidos de la molécula de insulina, lo que le valió el Premio Nobel de Química de 1958, y en 1969 la bioquímica británica Dorothy Hodgkin —Premio Nobel de Química en 1964— determinó su estructura tridimensional por cristalografía de rayos X. Ambos avances abrieron el camino a la producción de insulina humana recombinante por ingeniería genética, que se comercializó a partir de 1982 y es hoy el estándar de referencia.

Diabetes y déficit de insulina: lo que ocurre cuando falta

El déficit de insulina —absoluto o relativo— es el mecanismo central de la diabetes mellitus en todas sus formas. En la diabetes tipo 1, la destrucción autoinmune de las células beta produce un déficit absoluto: sin insulina propia, la glucosa no puede entrar en las células, la glucemia se dispara, el hígado produce cetona en exceso y la situación puede derivar en cetoacidosis en días o semanas. En la diabetes tipo 2, el mecanismo es una resistencia a la insulina tisular combinada con una secreción insuficiente de la hormona: los tejidos no responden adecuadamente a la insulina presente y el páncreas va agotando su capacidad secretora con el tiempo.

En el extremo opuesto, el exceso de insulina —ya sea por sobreproducción endógena (como en los insulinomas) o por dosis excesivas de insulina exógena— provoca hipoglucemia, que puede ser grave si no se corrige rápidamente, ya que el sistema nervioso central depende casi exclusivamente de la glucosa como fuente de energía.

Diferenciación con entidades relacionadas

Conviene distinguir la insulina endógena —la hormona que produce el propio páncreas y que es el objeto de esta entrada— de la insulina exógena o terapéutica, el medicamento que se administra a personas con diabetes que no producen suficiente hormona propia o cuyas células no responden a ella. La insulina terapéutica es una reposición farmacológica de la hormona natural y se presenta en múltiples formulaciones (de acción corta, intermedia, prolongada, ultrarrápida, análogos de distinta cinética…) que imitan con distintos perfiles de acción la respuesta fisiológica normal. Sus indicaciones, dosis, tipos comerciales y vías de administración se detallan en las fichas de medicamento del área de Enfermedades y Tratamientos de la Clínica Universidad de Navarra.

La insulinoterapia —el conjunto de pautas de tratamiento con insulina exógena— es igualmente un concepto distinto de la hormona en sí: se ocupa de cómo, cuándo y en qué cantidad administrar la insulina para reproducir el patrón fisiológico de secreción y mantener la glucemia en rango.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "insulina"?

Del latín insula, "isla". El nombre fue propuesto en 1909 por el fisiólogo belga Jean de Meyer para designar la secreción hipoglucemiante hipotética de los islotes pancreáticos, que llevaban el nombre de su descubridor, Paul Langerhans. La elección fue acertada: cuando Banting y Best lograron aislarla en 1921, el término ya era el más extendido en la comunidad científica y quedó definitivamente adoptado.

¿Es lo mismo insulina que glucagón?

No; son las dos hormonas principales del páncreas endocrino pero de acción opuesta. La insulina es secretada por las células beta y reduce la glucemia facilitando la entrada de glucosa en las células y almacenándola como glucógeno. El glucagón, secretado por las células alfa de los mismos islotes, hace lo contrario: moviliza las reservas hepáticas de glucosa cuando la glucemia baja. La interacción entre ambas hormonas es el principal sistema de regulación fina de la glucemia.

¿Por qué la insulina no puede tomarse en pastilla?

Porque la insulina es una proteína y, como tal, es destruida por las enzimas digestivas del estómago e intestino antes de poder absorberse. Por eso la insulina terapéutica se administra por vía inyectable —habitualmente subcutánea— para que pase directamente a la circulación sistémica sin pasar por la digestión. La investigación de formulaciones orales, inhaladas o en parches está en curso pero aún no ha producido alternativas con la eficacia y previsibilidad de las formulaciones inyectables.

¿Se puede producir demasiada insulina?

Sí. La sobreproducción de insulina puede deberse a un tumor benigno de las células beta del páncreas, llamado insulinoma, que segrega insulina de forma autónoma, sin responder a los mecanismos habituales de regulación. El resultado es una hipoglucemia persistente o recurrente, a veces grave. También existe el hiperinsulinismo congénito, una alteración genética que afecta a los canales de secreción de las células beta en neonatos y lactantes.

¿Quién descubrió la insulina?

El descubrimiento se atribuye al cirujano canadiense Frederick Banting y a su asistente Charles Best, que en el verano de 1921 en la Universidad de Toronto lograron por primera vez extraer un preparado activo de insulina pancreática. El bioquímico James Collip lo purificó para uso humano y el fisiólogo John Macleod supervisó el proyecto. En enero de 1922, Leonard Thompson, un adolescente con diabetes tipo 1 en fase terminal, fue el primer paciente en recibir la hormona. Banting y Macleod recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1923 por este hallazgo.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Medicinas para la diabetes. MedlinePlus en español.
2. Instituto Nacional de la Diabetes y las Enfermedades Digestivas y Renales (NIDDK). Insulin, Medicines, & Other Diabetes Treatments. National Institutes of Health.
3. Organización Mundial de la Salud. Diabetes. Datos y cifras.
4. Sociedad Española de Endocrinología y Nutrición (SEEN). Diabetes. Información sobre enfermedades.