- Explicando parte del Octeto fisiopatológico en Diabetes Mellitus Tipo 2: Microbiota Intestinal, Glucagón y Riñon -
César Ochoa, MD, PhD
(Profesor de Investigacion Clinica
Profesor Asociado de Medicina Interna, y Endocrinologia
Western University of Health Sciences, Pomona, California
Western Diabetes Institute)
Explicando parte del Octeto fisiopatológico en Diabetes Mellitus Tipo 2: Microbiota Intestinal, Glucagón y Riñon
1. “Diabetes Mellitus Tipo 2
Fisiopatologia 2014”
Cesar Ochoa, MD, PhD
“Explicando par te del
Octeto fisiopatológico en
Diabetes Mellitus Tipo 2:
Microbiota Intestinal,
Glucagón y Riñon”
3. Dr. Cesar Ochoa, MD, PhD
Profesor de Investigacion Clinica
Profesor Asociado de Medicina Interna, y Endocrinologia
Western University of Health Sciences, Pomona, California
Western Diabetes Institute
Departamento de Medicina Interna,
Division de Endocrinologia, Diabetes,
Metabolismo, y Cardiologia.
Clinica de Diabetes, Obesidad, y
Medicina Cardiovascular
Dr. Cesar Ochoa
5. Diabetes Mellitus Tipo 2 (DM2)
• L a DM2 es una epidemia moderna
caracterizada por alteraciones en los
mecanismos de la Resistencia a la Insulina,
y la Secrecion de Insulina.
• Estas transtornos en los estados de la
glucosa en ayunas, y la tolerancia a la
glucosa, estan asociados con el riesgo
progresivo de desarrollar Enfermedad
Cardiovascular.
Expert Review – Endocrinology & Metabolism March 30, 2011
6. Patogenia de la Diabetes tipo 2:
Glucotoxicidad: La hiperglucemia ocasiona una reducción
de la secreción de insulina y menor
sensibilidad periférica.
Lipotoxicidad: La resistencia a la insulina, se manifiesta
en el adiposito dando lugar a una lipólisis
incontrolada con aumento de ácidos
grasos libres circulantes, aumentando la
producción hepática de glucosa.
7. Regulation de la Glucosa en la Sangre
Dos hormonas, insulina y glucagón, controlan
el nivel de la glucosa en la sangre.
8. Regulation de la Glucosa en la Sangre
Insulina:
– Producida por las celulas beta del
pancreas
–Ayuda al transporte de la glucosa de la
sangre hacia el interior de las celulas
– Estimula al higado que realize la toma
de glucosa y la convierta en glicogeno.
9. Regulacion de la Glucosa en la Sangre
Glucagon:
– Producido por las celulas alfa del pancreas
– Estimula la transformacion de glicogeno a
glucosa, para obtener glucosa disponible
para las celulas del cuerpo
– Estimula la gluconeogenesis que es la
produccion de glucosa “nueva” de los
amino acidos
16. Disminución
Efecto Incretina
E TIOLO GY O F T2D M
IiaepSm itrceno Iresdn ilnu Ircen aesLd iilsyop s
In creasedHGP
Hype rglyce mia
DEFN75-3/ 9
eD tapUraceesd lcesouGek
Incremento
PHG
HIPERGLUCEMIA
Disminución secreción
Insulina
Célula–a
IInnccrreemmeennttoo
SSeeccrreecciióónn
GGlluuccaaggóónn
Incremento
Lipolisis
IInnccrreemmeennttoo
RReeaabbssoorrcciióónn
GGlluuccoossaa..
Disminución captación
Glucosa
OMINIOUS OCTETO
Disfunción
Neurotransmisores
Dr. Ralph
DeFronzo ADA
Junio-2008
17. HOMEOSTASIS
DE LA
GGlluuccoossaa
El rol de las vías
insulino-dependientes
eenn llaa DDiiaabbeetteess MMeelllliittuuss TTiippoo 22
18. Vías Insulino-dependientes
Órgano Vías insulino-dependientes
Páncreas
Las células β secretan insulina.
–La insulina favorece el transporte de la glucosa al interior de las
células.
–Reduce la hiperglucemia al promover la síntesis de glucógeno
y promueve la lipogénesis.
Músculo
Se une al receptor de insulina y promoviendo la aparición sobre la
membrana celular de los GLUT4, facilitando la captación de
glucosa.
Hígado
Regula las concentraciones de glucosa al incrementar la síntesis
de glucógeno, y suprime la PHG 1,2
Tejido adiposo
Contribuye a la síntesis y almacenamiento del exceso de glucosa
en forma de triglicéridos
Tracto GI
Las incretinas secretadas en el intestino en respuesta al alimento,
promueven la secreción de insulina mediada por glucosa y
suprimen los niveles de glucagón
1. DeFronzo RA. Med Clin N Am. 2004;88(4): 787-835. 2. Guyton AC. Textbook of Medical Physiology. 7th ed. Philadelphia,
PA: WB Saunders Company; 1986. 3. Uldry M, Thorens B. Eur J Physiol. 2004;447(5):480-489. 4. Guyton AC. Textbook of Medical
Physiology. 11th ed. Philadelphia, PA: WB Saunders Company; 2006. 5. Drucker DJ, Nauck MA. Lancet. 2006;368(9548):1696-1705.
6. Schirra J, et al. Gut. 2006;55(2):243-251.
19. HOMEOSTASIS
DE LA
GGlluuccoossaa
El rol de las vías
insulino-independientes
eenn llaa DDiiaabbeetteess MMeelllliittuuss TTiippoo 22
20. Vías Insulino-independiente:
órganos y tejidos
Las concentraciones de glucosa son reguladas en el cuerpo en parte por las
vías insulino-independientes.
Vías insulino-independientes
•Captación de glucosa
–Aproximadamente el 50% de toda la
glucosa utilizada ocurre en el cerebro.
DeFronzo RA. Med Clin North Am. 2004;88(4):787-835
21. Vías Insulino-independiente:
órganos y tejidos
.
Vías insulino-independientes
Hígado
•Captación de glucosa
–El hígado e intestino (área esplácnica)
utiliza el 25% de la glucosa disponible.
DeFronzo RA. Med Clin North Am. 2004;88(4):787-835
22. Vías Insulino-independiente:
órganos y tejidos
Vías insulino-independientes
Tracto GI
•Absorción de la glucosa
DeFronzo RA. Med Clin North Am. 2004;88(4):787-835
23. Vías Insulino-independiente:
órganos y tejidos
Vías insulino-independientes
•Filtración,reabsorción y
excreción de glucosa.
DeFronzo RA. Med Clin North Am. 2004;88(4):787-835
24. Vías Insulino-independiente:
sistema de SGLT1-6
El rol del sistema del cotransportador sodio-glucosa (SGLT) en la regulación de
la glucosa.
Intestino Riñón
SSGGLLTT11 GGLLUUTT 2 2 SSGGLLTTss 1 1 y y 2 2 GGLLUUTTss 1 1 y y 2 2
En el intestino: la glucosa es absorbida a
través de SGLT1 con ayuda de GLUT2
En el riñón: la glucosa es filtrada y
reabsorbida vía SGLTs 1 y 2. y
GLUTs 1 y 2
1. DeFronzo RA. Med Clin N Am. 2004;88(4): 787-835. 2. Rahmoune H, et al. Diabetes. 2005;54:3427-3434.
3. Marsenic O. Am J Kidney Dis. 2009;53(5):875-883. 4. Brown GK. J Inherit Metab Dis. 2000;23(3):237-246. 5. Vallon V, Sharma
K. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2010;19(5):425-431. 6. Wright EM, et al. J Intern Med. 2007;261(1):32-43.
25. ¿La Diabetes Mellitus Tipo 2 y su
relacion con la Microbiota
Intestinal?
EEll EEffeeccttoo ddee llaa
ffuunncciioonn ddee llaa
MMiiccrroobbiioottaa
IInntteessttiinnaall eenn llaa
DM2
26. Microbiota = Grupo de Microorganismos que
normalmente son asociados con un tejido o
organo en particular
Microbioma = Grupo
de Genomas
Microbiales
27. LA BIOTA INTESTINAL, EL METABOLISMO ENERGÉTICO, Y
LA DIABETES MELLITUS – Dr. Cesar Ochoa
Revista Cubana de Alimentación y Nutrición - RNPS: 2221. ISSN: 1561-2929
Volumen 23. Número 1 (Enero – Junio del 2013):1-17
Revisión temática Dr. Ochoa (USA), Dr. Santana (CUBA)
Varios sinónimos se han empleado
indistintamente en la literatura internacional,
a saber;
- flora intestinal
- microflora
- flora autóctona
- microbiota
28. Obesidad y la Flora Intestinal
Microbiota del Intestino
Los trillones de bacterias que
constituyen la Microbiota del Intestino
afectan el Metabolismo de los
Nutrientes y la Regulacion de Energia =
Obesidad
Individuos Obesos y Delgados tienen
diferencias en la Microbiota Intestinal.
29. LA BIOTA INTESTINAL, EL METABOLISMO ENERGÉTICO, Y
LA DIABETES MELLITUS – Dr. Cesar Ochoa
Revista Cubana de Alimentación y Nutrición - RNPS: 2221. ISSN: 1561-2929
Volumen 23. Número 1 (Enero – Junio del 2013):1-17
Revisión temática
La biota intestinal comprende miles de millones de
bacterias que colonizan el tracto gastrointestinal del
ser humano. Los Firmicutes y los Bacteroidetes son
las familias bacterianas predominantes en el
intestino. Los cambios en los estilos dietéticos y
alimentarios del sujeto, con una reducción del
consumo de fibra dietética, y un aumento de la
presencia de azúcares y cereales refinadas, y grasas
saturadas,
30. LA BIOTA INTESTINAL, EL METABOLISMO ENERGÉTICO, Y
LA DIABETES MELLITUS – Dr. Cesar Ochoa
Revista Cubana de Alimentación y Nutrición - RNPS: 2221. ISSN: 1561-2929
Volumen 23. Número 1 (Enero – Junio del 2013):1-17
Revisión temática
provocan cambios profundos en la
composición bacteriana de la biota
intestinal que pueden desembocar en
inflamación, resistencia periférica a la
acción de la insulina, deposición
incrementada de grasa corporal y
visceral, y exceso de peso.
31. The function of our microbiota: who is out there and what do they do?
¿La función de nuestra microbiota: Quién
está ahí y qué hacen?
Front. Cell. Infect. Microbiol., 09 August 2012 | doi: 10.3389/fcimb.2012.00104 by Noora Otoman
Laboratory of Microbiology, Wageningen University, Wageningen, Netherlands
En su revision indican que se ha mencionado que la
Obesidad, el Sindrome Metabolico, y la DM2, estan
asociadas con la composicion y funcion de la
Microbiota Intestinal. Las investigaciones iniciales han
revelado un incremento de los Firmicutes, y una
disminucion de los Bacteroidetes en los ratones
obesos (Ley et al., 2005) y en los humanos (Ley et al.,
2006).
32. Functional interactions between the gut
microbiota and host metabolism
Valentina Tremaroli & Fredrik Bäckhed, Journal name: Nature Volume: 489, Pages: 242–249 Date
published: (13 September 2012) DOI: doi:10.1038/nature11552
“Interacciones
Funcionales entre
la Microbiota del
Intestino y el
Metabolismo del
host (anfitrión)”
33. “Interacciones Funcionales entre la
Microbiota del Intestino y el Metabolismo
del host (anfitrión)”
La relación entre los microbios en el
intestino humano y el desarrollo de
enfermedades como la diabetes tipo 2,
es cada vez más clara. Sin embargo,
debido a la complejidad de la comunidad
microbiana, las conexiones funcionales
no están claramente definidas.
34. “Interacciones
Funcionales entre la
Microbiota del Intestino y
el Metabolismo del host
(anfitrión)”
“Functional interactions
between the gut
microbiota and host
metabolism”
Valentina Tremaroli & Fredrik Bäckhed, Journal
name: Nature Volume: 489, Pages: 242–249 Date
published: (13 September 2012) DOI:
doi:10.1038/nature11552
35. Características de la microbiota intestinal que promueven la
obesidad y la resistencia a la insulina
• Las alteraciones en la composición y la
capacidad metabólica de la microbiota
intestinal en la obesidad promueven la
adiposidad e influyen en los procesos
metabólicos en los órganos periféricos,
tales como el control de la saciedad en
el cerebro, la liberación de hormonas
de el intestino (se muestra como PYY y
GLP-1).
36. Características de la microbiota intestinal que
promueven la obesidad y la resistencia a la
insulina - Aspectos Vitales
• Síntesis y metabolismo de
los lípidos en el tejido
adiposo, el hígado y el
músculo.
• Moléculas microbianas también
aumentan la permeabilidad intestinal,
lo que lleva a la inflamación sistémica
y la resistencia a la insulina.
38. Efectos Independientes y Dependientes de la
Microbiota Intestinal en el Metabolismo
• La microbiota intestinal produce
moléculas pro-inflamatorias, tales
como lipopolisacáridos y
peptidoglicanos, que pueden
afectar el metabolismo anfitrión a
través de las proteínas producidas
por el anfitrión para mediar en la
respuesta inmune.
39. •
“La Cirugia
Metabolica influye en
la comunicacion
Metabolica de la
Microbiota y el host
(anfitrión) ”
“Metabolic surgery
profoundly influences
gut microbial–host
metabolic cross-talk”
Jia V Li1,2, Hutan Ashrafian2,3, Marco
Bueter3,4, James Kinross1,2, Caroline
Sands1, Gut doi:10.1136/gut.2010.234708
40.
41. Se ha Observado un
fenómeno de
REPROGRAMACION donde el
Intestino Delgado adopta
una función de organo mayor
para la disposición de la
glucosa en la sangre,
evitando la Hiperglucemia.
42. En una revision publicada en el 2011 se
menciona la impor tancia de la Cirugia
Metabolica, debido a que mejora los valores
de glucosa, la homeostasis de los lipidos, y
mejora algunos de los marcadores
sistemicos de inflamacion.
43. El Glucagón y su relacion con
la Fisiopatologia de la
Diabetes Mellitus Tipo 2
44. Glucagón
• El glucagón es una HORMONA PEPTIDICA de
29 Aminoacidós que que actúa en el
metabolismo del glucógeno. Tiene un peso
molecular de 3.485 dalton. Esta hormona es
sintetizada por las células α del páncreas (en
lugares denominados islotes de Langerhans).
• Una de las consecuencias de la secreción de
glucagón es la disminución de la
fructosa-2,6-bisfosfato y el aumento de la
gluconeogénesis
45. Glucagón - Efectos
• Es una hormona de estrés. Estimula los procesos
catabólicos e inhibe los procesos anabólicos. Tiene, en
el hígado, un efecto hiperglucemiante debido a su
potente efecto glucogenolítico (activación de la
glucógeno fosforilasa e inactivación de la glucógeno
sintasa). Desactiva a la piruvato kinasa y estimula la
conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato (inhibiendo
así la glucólisis). Estimula la captación de aa por el
hígado para incrementar la producción de glucosa.
Estimula la gluconeogénesis. También tiene un efecto
cetogénico.
46. Glucagón - Efectos
• Metabólicos;
- Induce catabolismo del glucógeno hepático.
- Induce aumento de la gluconeogénesis, con la consiguiente
cetogénesis.
• Cardiacos
- Efecto Beta: Inotrópico y cronotrópico positivo, similar al estímulo
beta adrenérgico.
• Músculo liso
- Induce relajación intestinal aguda.
• Otros
- Induce aumento de las catecolaminas.
- Induce disminución de la liberación de insulina.
•
47. Glucagón - Regulación
• Los ácidos grasos libres, en humanos,
ejercen un efecto inhibidor sobre la
secreción de glucagón. Los péptidos
intestinales secretados en respuesta a
la ingesta, provocan liberación de
glucagón (CCC y gastrina). Las
catecolaminas, la hormona del
crecimiento y los glucocorticoides
estimulan su secreción, estos últimos
de forma directa
•
48. Glucagón - Regulación
y de forma indirecta por su acción
sobre el incremento de aa en plasma.
La estimulación simpática a través de
receptores alfa adrenérgicos estimulan
la liberación de glucagón, siendo ésta
una de las vías de actuación del estrés.
La estimulación vagal y ACh también
tienen un efecto estimulador.
53. El papel del receptor de
sabor (Gusto) y olor
(Olfato) en el metabolismo.
¿El sentido del gusto es el que
domina y maneja el
comportamiento de la ingesta
de comida?
55. UMAMY
(SAVORY)
1. Dulce
2. Agrio
3. Amargo
4. Salado
5. Umami
(Ajedrea)
Fragmentos de
Proglucagon
Recientemente se ha visto
otra funcion para el GLP-1,
que pudiera ser el primer
proglucagon que fue descrito
en la lengua, ya que una
forma activa de este receptor
del GLP-1 fue extraida de las
papilas gustativas.
56. Fragmentos de Proglucagon
Las papilas gustativas, al igual que el cerebro carecen de
DPP4, por lo que la concentracion de GLP-1, y el GLP-2,
debera ser elevada, para tener la concentracion
suficiente que sea capaz de activar los receptores
GLP-1. Se ha observado en ratones que cuando no
tienen suficientes receptores de GLP-1, tienen reducido
el gusto al sabor dulce (Sacarosa y Sucralosa),y tambien
tienen una elevada sensibilidad al nuevo gusto de umani,
que en cierta forma pudiera tener una funcion semejante
a las Incretinas localizadas en otras secciones del
sistema digestivo.
57. ¿Probablemente la
activacion del Sistema
de las Incretinas, inicie
en areas mas
elevadas del Sistema
Digestivo?
A role for the gut-to-brain GLP-1-dependent axis in the control of metabolism, Remy Burcelin, Matteo Serino and Cendrine
Cabou, Current Opinion in Pharmacology 2009, 9:744–752, Modificado por Dr. Cesar Ochoa Septiembre 30 del 2013.
58. ¿La Diabetes Mellitus Tipo 2 y su
relacion con el Riñon?
EEll EEffeeccttoo ddee llaa ffuunncciioonn
rreennaall eenn llaa DM2
Rol del riñón en la homeostasis de
la glucosa y el cotransportador
Dr. Cesar Ochoa
SGLT2
59. Tanto el Hígado como el Riñón Contribuyen
a la Producción de Glucosa
*estado de posabsorción
Gluconeogénesis 20–25%*
Gluconeogénesis 25–30%*
Glucogenólisis 45–50%*
Producción de glucosa
~70 g/día
Gerich JE. Diabet Med 2010;27:136–42
60. Homeostasis de la glucosa en un
sujeto sano1,2
Balance neto ~0 g/día
Entrada de Glucosa ~250 g/día:
1. Wright EM. Am J Physiol Renal Physiol 2001;280:F10–18;
2. Gerich, JE. Diabetes Obes Metab 2000;2:345–50.
Captación de Glucosa ~ 250 g/día:
• Cerebro ~125 g/día
• Resto del cuerpo ~125 g/día
−
• Ingesta de dieta normal~180 g/día
• Producción de Glucosa ~70 g/día
• Gluconeogénesis
• Glucogenolisis +
El riñón filtra la
glucosa circulante
Glucosa filtrada
~180 g/día
El riñón reabsorbe y
recircula la glucosa.
Glucosa reabsorbida
~180 g/día
61. Metabolismo de la glucosa en
pacientes con DM2 1,2
Entrada de Glucosa >280 g/día:
• Dieta >180 g/día
• Producción de Glucosa ~100g/día
• Gluconeogénesis*
• Glucogenolisis
Captación de Glucosa ~ 250
g/día:
• Cerebro ~125 g/día
• Resto del cuerpo ~125 g/día
− Se incrementa la
reabsorción y la
glucosa circulante en
sangre
A una concentración
promedio de glucosa de 150
mg/dL en sangre
El riñón filtra toda la
glucosa circulante
Por encima del umbral
renal de la glucosa (~ 200
mg/dL), la glucosa se
excreta en la orina
(glucosuria)
+
Glucosa filtrada
~270 g/día
*La producción incrementada de glucosa en pacientes con DM2 se atribuye a un incremento de la
Gluconeogénesis hepática y renal.2
1. Gerich JE. Diabet Med 2010;27:136–42; 2. Abdul-Ghani MA, DeFronzo RA. Endocr Pract 2008;14:782–90.
62. Inhibición de SGLT2 renal
Pacientes con diabetes tipo 2 Inhibición de SGLT2
Exceso de
glucosa
Glomérulo Glomérulo
Túbulo renal
proximal
Túbulo renal proximal
Reabsorción de
glucosa
Glucosa
Excreción de
glucosa permitida
a través de la
inhibición de
SGLT2
Disminución de
los niveles de
glucosa en
sangre
Excreción del exceso de
glucosa
Excreción urinaria
Exceso
de
glucosa
Glomérulo
Túbulo renal
proximal
1. Bailey CJ. Curr Diab Rep. 2009;9(5):360-367. 2. Silverman M, et al. In: Windhager EE,
ed. Handbook of Physiology: a Critical, Comprehensive Presentation of Physiological
Knowledge and Concepts. New York, NY: Oxford; 1992:2017-2038. 3. Rahmoune H, et al.
Diabetes. 2005;54(12):3427-3434.
63. Reabsorción de la glucosa a nivel
renal
Glomérulos
Túbulo
proximal
SGLT1:
SGLT1:
~10%*de la glucosa
es reabsorbida a partir
del segmento S3 del TCP
~10%*de la glucosa
es reabsorbida a partir
del segmento S3 del TCP
SGLT2:
SGLT2:
hasta ~90%*de la glucosa
es reabsorbida a partir
hasta ~90%*de la glucosa
es reabsorbida a partir
de los segmentos
S1/S2 del túbulo
contorneado
proximal (TCP)
de los segmentos
S1/S2 del túbulo
contorneado
proximal (TCP)
Excreción:
glucosa mínima
Excreción:
glucosa mínima
<0.5g/día
<0.5g/día
180 g de glucosa
filtrada al día
180 g de glucosa
filtrada al día
Wright EM. Am J Physiol Renal Physiol 2001;280:F10–8; Lee YJ, et al. Kidney Int Suppl
2007;106:S27–35;
Brown GK. J Inherit Metab Dis 2000;23:237–46.
64. Cotransportadores Sodio-Glucosa (SGLTs)
Transportado
r
Sitio principal de acción Función
SGLT1 Intestino delgado, corazón,
tráquea y riñones (S3)
Marsenic O. Am J Kidney Dis 2009;53:875–83
Cotransporta sodio, glucosa y
galactosa en el intestino y el túbulo
proximal del riñón
SGLT2 Riñón (S1 y S2) Cotransporta sodio y glucosa en el
segmento S1 del túbulo proximal del
riñón
SGLT3 Intestino delgado, útero,
pulmones, tiroides y
testículos
Transporta sodio (no glucosa)
SGLT4 Intestino delgado, riñón,
hígado, estómago y pulmón
Transporta glucosa y manosa
SGLT5 Riñón Desconocido
SGLT6 Médula espinal, riñón,
cerebro e intestino delgado
Transporta mioinositol y glucosa
65. Fisiología Normal de la
Homeostasis de Glucosa Renal
Túbulo
proximal
S1
SGLT2 SGLT1
Glomérulo
Túbulo
distal
Asa de Henle
Conducto
colector
Filtración de
glucosa
Reabsorción
de glucosa
Excreción
mínima
de glucosa
S3
Wright EM. Am J Physiol Renal Physiol 2001;280:F10–8; Lee YJ, et al. Kidney Int Suppl
2007;106:S27–35.
66. La Inhibición de SGLT2 Reduce la
Reabsorción de la Glucosa Renal
Túbulo
proximal
S1
SGLT2 SGLT1
Glomérulo
Túbulo
distal
Asa de Henle
Conducto
colector
Filtración de
glucosa
Reducción de
glucosa absorbida
Aumento
de
Glucosa excretada
S3
Inhibición
de SGLT2
Wright EM. Am J Physiol Renal Physiol 2001;280:F10–8; Lee YJ, et al. Kidney Int
Suppl 2007;106:S27–35;
Han S. Diabetes 2008;57:1723–9
67. Inhibición de SGLT2: Efectos potenciales sobre la hiperglucemia,
la resistencia a la insulina y la función de las células beta
68
Hiperglucemia
Inhibición de SGLT2
Disminución de
glucosa plasmática
Grasa y músculo Hígado
Riñón
Excreción renal de
glucosa
Páncreas
Mejora la
sensibilidad a la
insulina
Menor producción
de glucosa hepática
Disminuye la
apoptosis de la
célula beta
Del Prato S. Diabet Medicine. 2009;26:1185–1192.
68
Indirecto
Acción
independiente
de insulina
68. Los Transportadores de Glucosa Renal Tienen un
límite en su capacidad de transporte
Reabsorbida
Tasa de filtración
de glucosa es
proporcional a la
[glucosa
plasmática]
Glucosa plasmática (mg/dl)
Tasas de filtración de glucosa/
reabsorción / excreción (mg/min)
Filtrada
Excretada
600
500
400
300
200
100
0
Transporte
máximo
(Tm)
0 200 400 600
• Cuando se
excede el
transporte
máximo para
glucosa (TmG),
ocurre la
glucosuria
• TmG es ~350
mg/min/1.73 m2
en sujetos
sanos, que
equivale a una
[glucosa
plasmática]
~200 mg/dl
Rango normal:
Ayuno
Posprandial
Silverman M et al. Handbook of Physiology. Windhager, EE (ed.) New York, NY;
Oxford University Press, 1992:2017–38.
71. Fisiopatologia de la Diabetes
Revista Salud Pública y Nutrición (RESPYN) - Edición Especial #3-2013
ISSN1870-0160 y Revista para la Salud – SISTEMED Marzo-2014
Efecto de las
Incretinas
Hiperglucemia
Secrecion de Insulina
Pancreas
Tejido Adiposo
Lipolisis
Musculo
Secrecion de Glucagon
Betatrofina
Higado
Betatrofina
Alteracion en los
neurotrasmisores
Cerebro
Microbiota
Captacion de Glucosa
Riñon
Celulas Alfa
Intestino
Glucagon -HGP
Hueso
Incrementa la
Secrecion de
Insulina y
Adiponectina
Dr. DeFronzo ADA Junio-2008, Dr. Ochoa 201120132014 Reabsorcion de Glucosa
72. Microbiota
Fisiopatologia de la Diabetes
Efecto de las
Incretinas
Hiperglucemia
Secrecion de Insulina
Pancreas
Tejido Adiposo
Lipolisis
Musculo
Secrecion de Glucagon
Betatrofina
Higado
Betatrofina
Alteracion en los
neurotrasmisores
Cerebro
Microbiota
Captacion de Glucosa
Riñon
Celulas Alfa
Intestino
Glucagon -HGP
Hueso
Incrementa la
Secrecion de
Insulina y
Adiponectina
Dr. DeFronzo ADA Junio-2008, Dr. Ochoa 2011/2013/2014 Reabsorcion de Glucosa
Glucose levels are managed in the body partly by insulin-dependent pathways involving multiple organs and tissues1: In the pancreas, beta cells secrete insulin in response to increasing blood glucose levels.2 The insulin accelerates the transport of glucose into cells, reducing blood glucose levels.2 The insulin also reduces hyperglycemia by promoting energy storage through stimulating the conversion of glucose into glycogen (glycogenesis) and through promoting lipogenesis2
In muscle, insulin increases expression of glucose transporter 4 (GLUT4) molecules in the cell membrane, facilitating the uptake of glucose into the cells3
In the liver, insulin regulates blood glucose levels by suppressing hepatic glucose output and increasing postprandial glucose storage in the form of glycogen2
In adipose tissue, insulin helps in the synthesis and storage of excess glucose in the form of triglycerides.2 Insulin also inhibits the action of lipase, the enzyme that causes hydrolysis of the triglycerides already stored in the fat cells and promotes glucose transport through the cell membrane into the fat cells4
In the gastrointestinal tract, incretin hormones secreted in response to meals promote glucose-mediated insulin secretion and suppress glucagon levels5,6
As such, one needs to consider what happens—or does not happen—in an insulin-deficient state. The lack of insulin decreases glucose utilization and increases its production, with elevations in blood glucose rising to levels between 300 and 1200 mg/100 mL—levels that then produce multiple negative effects throughout the body4
The brain plays an important role in glucose uptake. The brain is responsible for approximately 50% of all glucose use and becomes saturated at glucose concentrations of 40 mg/dL.
Reference:
DeFronzo RA. Pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Med Clin N Am. 2004;88(4):787-835.
Glucose uptake also occurs in the liver. The liver and gut (splanchnic area) account for 25% of glucose disposal in the body.
Reference:
DeFronzo RA. Pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Med Clin N Am. 2004;88(4):787-835.
Glucose absorption in the GI tract is another insulin-independent pathway that plays a role in glucose management.
Reference:
DeFronzo RA. Pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Med Clin N Am. 2004;88(4):787-835.
The kidney is one of the major organs involved in insulin-independent glucose balance, as it is responsible for glucose filtering, reabsorption, and excretion.
Reference:
DeFronzo RA. Pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Med Clin N Am. 2004;88(4):787-835.
Insulin-independent pathways also play a role in glucose regulation.1 One important insulin-independent pathway is the sodium-glucose cotransporter (SGLT) system.2,3
The main known sodium-glucose cotransporters are4,5:
SGLT1, which is expressed primarily in the gut
SGLT2, which is primarily found in the kidney
In the gut, glucose is absorbed through SGLT1, aided by GLUT2.6 In the kidneys, SGLT1 and SGLT2 filter glucose and facilitate its reabsorption in the blood through an insulin-independent pathway, aided by the facilitated glucose transporters GLUT1 and GLUT2.3
References:
1. DeFronzo RA. Pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Med Clin N Am. 2004;88(4):787-835.
2. Rahmoune H, Thompson PW, Ward JM, Smith CD, Hong G, Brown J . Glucose transporters in human renal proximal tubular cells isolated from the urine of patients with non-insulin-dependent diabetes. Diabetes. 2005;54(12):3427-3434.
3. Marsenic O. Glucose control by the kidney: an emerging target in diabetes. Am J Kidney Dis. 2009;53(5):875-883.
4. Brown GK. Glucose transporters: structure, function and consequences of deficiency. J Inherit Metab Dis. 2000;23(3):237-246.
5. Vallon V, Sharma K. Sodium-glucose transport: role in diabetes mellitus and potential clinical implications. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2010;19(5):425-431.
6. Wright EM, Hirayama BA, Loo DF. Active sugar transport in health and disease. J Intern Med. 2007;261(1):32-43.
Después de un ayuno nocturno, se libera el 45–50% de la glucosa como resultado de la descomposición de glucógeno (glucogenólisis) almacenado en el hígado. La otra mitad de la producción de nuevas moléculas de glucosa la completa en el hígado y los riñones a partir de los precursores (gluconeogenia)
Los riñones no pueden liberar la glucosa por medio de la glucogenólisis porque contienen muy poco glucógeno y además carecen de la enzima glucosa-6-fosfatasa
El hígado y los riñones aportan aproximadamente cantidades iguales de glucosa por medio de la gluconeogenia en el estado de posabsorción
En consecuencia, después del ayuno de toda la noche, 75-80% de la glucosa se obtiene del hígado y el 20-25% restante de los riñones
Conforme se incrementa el período de ayuno, las reservas de glucógeno en el hígado se van agotando hasta que, después de 48 horas, prácticamente el total de la glucosa liberada en el torrente sanguíneo proviene de la gluconeogenia
Referencia:
Gerich JE. Diabet Med 2010;27:136–42.
In normal physiological situations, the amount of glucose stored in the body is approximately 450 g, of which around 250 g turns over daily. In 1 day, the brain alone requires approximately 125 g of glucose, with the remaining 125 g taken up into the rest of the body.1
A normal diet provides ~180 g of glucose each day, with stored glucose and gluconeogenesis (mainly from the liver and kidneys) bridging the difference between the amount of glucose consumed in the diet and the amount that is utilised in the body.1
The kidneys filter and reabsorb ~180 g of glucose each day and consequently, virtually no glucose (&lt;0.5 g in a day) is excreted in the urine.1
Reference
Wright EM, et al. J Int Med 2007;261:32–43.
In patients with Type 2 diabetes, the amount of glucose released into the circulation by the kidney is increased. Similar to the liver, the increased glucose release by the kidney in the fasting state is attributed to gluconeogenesis.1
In addition to increased glucose production, renal glucose uptake is increased in both the post-absorptive and postprandial states in patients with Type 2 diabetes and actually exceeds the increased glucose production to result in a net glucose uptake of 92 μmol⁄min (compared with a net output of 21 μmol⁄min in non-diabetic individuals).1
Renal glucose reabsorption from the glomerular filtrate is also increased in patients with Type 2 diabetes, such that glucosuria does not occur at plasma glucose levels that would normally produce glucosuria in non-diabetic individuals.1 Glucosuria only occurs in patients with Type 2 diabetes when the maximum reabsorptive capacity of the proximule tubule is exceeded. This means that for patients with Type 2 diabetes, glucosuria is actually minimised and thus hyperglycaemia is exacerbated, explaining how the kidneys contribute to the pathophysiology of Type 2 diabetes.2
References
Gerich JE. Diabet Med 2010;27:136–42.
Abdul-Ghani MA, DeFronzo RA. Endocr Pract 2008;14:782–90.
Como puede ver, la mayoría de la glucosa que ingresa al riñón se devuelve a la circulación. En pacientes con diabetes tipo 2, la reabsorción de glucosa ayuda a sostener la hiperglucemia. Mediante la redirección del exceso de glucosa a través de la excreción urinaria, la inhibición de SGLT2 representa un enfoque novedoso para la diabetes tipo 2.1,2
Referencias:
1. Rahmoune H, et al. Glucose transporters in human renal proximal tubular cells isolated from the urine of patients with non–insulin-dependent diabetes. Diabetes. 2005;54(12):3427-3434.
2. Washburn WN. Development of the renal glucose reabsorption inhibitors: a new mechanism for the pharmacotherapy of diabetes mellitus type 2. J Med Chem. 2009;52(7):1785-1794.
Los riñones filtran 180 g de glucosa al día, y prácticamente el total de esta cantidad se reabsorbe normalmente en la sangre por los túbulos proximales.1
La actividad de transporte secundario de la glucosa ocurre en el intestino y en los túbulos proximales renales, en donde la glucosa es transportada en combinación con iones sodio asegurando un aprovechamiento eficiente de la glucosa dietética y reduciendo al mínimo la pérdida en orina.2
SGLT1 y SGLT2 son los dos cotransportadores de Na+ y glucosa. La absorción de glucosa intestinal es regulada mediante SGLT1, un cotransportador de baja capacidad y alta afinidad. La reabsorción de la glucosa en los riñones es compartida entre SGLT1 y SGLT2.2
La fracción principal de glucosa filtrada es reabsorbida en la primera parte del túbulo proximal (segmentos S1/S2 ) mediante la acción de SGLT2, un cotransportador de baja afinidad y alta capacidad. Cualquier glucosa remanente después del pase del filtrado a través de la primera parte del túbulo proximal, es reabsorbida mediante la acción de SGLT1 en la superficie luminal de las células epiteliales de la porción recta (segmento S3).2
Sin embargo, resulta sorprendente, que en un estudio reciente se demostró que la aparente afinidad por la glucosa D es similar para los dos cotransportadores bajo condiciones fisiológicas (5 mM para hSGLT2 y 2 mM para hSGLT1)3.
Referencias:
Wright EM. Am J Physiol Renal Physiol. 2001;280:F10–8.
Lee YJ, et al. Kidney Int Suppl. 2007;106:S27–35.
Brown GK. J Inherit Metab Dis 2000;23:237–46.
SGLT1 y SGLT2 son los cotransportadores que están mejor caracterizados
SGLT1 es un cotransportador de glucosa de alta afinidad y baja capacidad, que se ubica principalmente en los intestinos, pero también se expresa en el riñón, que acopla el transporte activo de sodio y glucosa en una relación de 2:1. El resto de la glucosa es reabsorbida mediante SGLT1 presente en la superficie luminal de las células en el segmento S3 de los túbulos proximales contorneados renales1
SGLT2 es un cotransportador de Na+-glucosa de baja afinidad y alta capacidad que se ubica predominantemente en los segmentos S1 y S2 de los túbulos proximales, y acopla el transporte activo de sodio y glucosa en una relación de 1:1 a partir del filtrado glomerular1
Lo que resulta sorprendente, es que en un estudio reciente se demostró que la afinidad aparente por la glucosa D es similar para los dos cotransportadores bajo condiciones fisiológicas (5 mM para hSGLT2 y 2 mM para hSGLT1)2
Referencias:
Bays H. Curr Med Res Opin 2009;25:671–81.
Charles SH, et al. Am J Physiol Cell Physiol 2010.
Los riñones juegan un papel esencial en el mantenimiento y regulación de la homeostasis de glucosa
Aproximadamente 180 g de glucosa se filtran del plasma por la acción de los corpúsculos renales. Normalmente, prácticamente toda la glucosa filtrada es reabsorbida en el torrente sanguíneo mediante los túbulos proximales contorneados, por medio de un proceso activo en la membrana del borde de cepillo del epitelio tubular y de un proceso facilitado en la membrana basolateral1
SGLT2 es responsable de reabsorber hasta 90% (datos de animales) de la glucosa filtrada en el glomérulo1,2
El 10% restante (datos de animales) es reabsorbido por SGLT1 que se expresa en la superficie luminal (borde de cepillo) de células del segmento S3 del túbulo proximal1,2
Referencias:
Wright EM. Am J Physiol Renal Physiol 2001;280:F10–8.
Lee YJ, et al. Kidney Int Suppl 2007;106:S27–35.
La inhibición de SGLT2 reduce la reabsorción de glucosa, lo que da lugar a que se excrete el exceso de glucosa en la orina
Referencia:
Han S. Diabetes 2008;57:1723–9.
Tomado de Fioretta
Esta gráfica es una representación de una curva de titulación típica para la reabsorción de glucosa renal en humanos
En condiciones fisiológicas normales, la reabsorción de glucosa es prácticamente total, menos de 0.05% de glucosa es excretada en la orina. Conforme la carga de glucosa filtrada se incrementa, al principio la reabsorción de glucosa en los riñones se incrementa para compensar la mayor carga filtrada
A la postre, se alcanza la tasa máxima de reabsorción de glucosa (TmG), y si aumenta más la carga de glucosa filtrada, ésta se libera en la orina
Referencia:
Silverman M et al. Handbook of Physiology. Windhager, EE (ed.) New York, NY; Oxford University Press, 1992:2017–38.