A insulina exerce efeitos muito pronunciados sobre o metabolismo da maior parte dos diferentes tipos de alimentos – carboidratos, gorduras e proteínas. Sem insulina um animal ou um ser humano não consegue crescer, em parte por não poder utilizar mais que parte bem pequena do carboidrato que ingere, mas também por suas células serem incapazes de sintetizar proteínas.
Também, na falta da insulina, as células utilizam quantidades grandes de gorduras, o que provoca condições de debilidade extrema, tais como perda de peso, acidose, e até mesmo coma. Mas diante destas informações, por que a insulina e seus efeitos são tão importantes? O mais importante efeito da insulina é o de promover o transporte de glicose para o interior de quase todas as células musculares, as células gordurosas e as células hepáticas. O mecanismo de ação da insulina é mostrado na figura abaixo.
A glicose no corpo
A glicose combina-se com uma substância carreadora na membrana celular e, em seguida, difunde-se para o interior da membrana, onde é liberada no citoplasma. O carreador é utilizado repetidamente para o transporte de quantidades adicionais de glicose. Esse tipo de transporte chama-se difusão facilitada.
Isso significa que a combinação da glicose com o carreador torna mais fácil a difusão da glicose por meio da membrana, entretanto esse transporte jamais fará com que a concentração de glicose no interior da célula fique maior que o exterior.
O efeito da insulina
O efeito da insulina sobre o transporte de glicose é o de ativar o mecanismo de difusão facilitada. Dentro de período de segundos a minutos após a combinação da insulina com a membrana celular, a intensidade da difusão da glicose para o interior celular aumenta de 15 a 20 vezes, o que sugere uma ação direta da insulina, seja sobre a própria membrana celular ou sobre o sistema de transporte da glicose.
O transporte de glicose para o interior das células hepáticas depende de mecanismo diferente. A membrana celular do fígado é tão permeável que a glicose pode, com toda a facilidade, difundir-se por meio dela, mesmo na ausência da difusão facilitada.
Contudo, a glicose pode difundir-se nos dois sentidos, tanto para dentro como para fora das células. Mas, na presença de insulina, várias enzimas das células hepáticas são ativadas, o que promove o encarceramento da glicose no interior dessas células.
Essas enzimas são as glicoquinase, que faz com que a glicose reaja com o íon fosfato, e o glicogênio sintetase, que faz com que grande número de moléculas de glicose reaja entre si para formar o glicogênio, o polímero da glicose de alto peso molecular. Na falta da insulina esse mecanismo de encarceramento cessa e outra enzima, a fosforilase, fica ativada e despolimeriza o glicogênio de volta à glicose, o que permite sua saída da célula.
A glicose acima do normal
Quando a concentração de glicose fica acima do normal, o pâncreas secreta quantidades maiores de insulina que, por sua vez, promove o transporte rápido de glicose para o interior das células e a torna disponível para as funções celulares.
Portanto, um dos efeitos óbvios da insulina é a de provocar a rápida utilização da glicose para energia, pela maioria das células do corpo. Após uma refeição, quando existe excesso de glicose e insulina, a glicose é muitas vezes transportada para o interior das células hepáticas e musculares em quantidades muito maiores que as que podem ser utilizadas para energia.
Como resultado, uma grande parte dessa glicose fica armazenada sob a forma de glicogênio: a concentração do glicogênio nas células hepáticas pode, por vezes, atingir até 5 a 6% e, nas células musculares, mais de 1%.
Durante os períodos de intervalos durante as refeições, as células musculares reconvertem o glicogênio de volta à glicose, usando-a para energia. Por outro lado, nas células hepáticas a enzima fosforilase fica ativada e despolimeriza o glicogênio de volta a glicose, liberando essa glicose para o sangue circulante, por onde é levada a todas as regiões do corpo onde for necessária. Desse modo, o fígado é um dos depósitos temporários de glicose de maior importância.
Onde fica localizada a gordura?
Após os depósitos hepático e muscular de glicose terem sido preenchidos, toda a glicose remanescente que ainda não pode ser usada de forma imediata é armazenada como gordura, nos depósitos de gordura.
Cerca de nove décimos dessa gordura são sintetizados no fígado a partir do grande excesso de glicose que é transportada para essas células, sob a influência da insulina. Em seguida, essa gordura é liberada para o sangue, sob a forma de lipoproteínas e transportadas para as células gordurosas (adiposas) no tecido gorduroso.
Além disso, outro décimo dessa gordura de depósito é sintetizado nas próprias células gordurosas. A insulina promove o transporte de glicose para essas células de modo idêntico ao das outras células do corpo. Em resumo, o efeito da insulina sobre o metabolismo da glicose é o de aumentar sua utilização para energia ou o de fazer com que a glicose fique armazenada sob a forma de glicogênio ou sob a forma de gordura.
Em presença de grandes quantidades de insulina, o rápido transporte de insulina para o interior das células em todo o corpo diminui sua concentração sanguínea. De modo inverso, a falta de insulina faz com que a glicose fique retida no sangue, ao invés de penetrar nas células. A falta completa de insulina, usualmente produz um aumento da concentração sanguínea de glicose, desde o valor maior 90 mg para cada 100 ml, até valores da ordem de 350 mg para 100 ml. Por outro lado, um aumento acentuado da insulina pode reduzir a glicose sanguínea até cerca de 25 mg por 100 ml, isto é, um quarto do normal.
O efeito da insulina sobre o metabolismo das gorduras é quase que exatamente o oposto do que exerce sobre o metabolismo da glicose. Isto é, insulina inibe de modo acentuado, quase em todos os aspectos o metabolismo da glicose, como foi descrito acima.
A insulina dificulta o metabolismo das gorduras por dois meios:
- Primeiro, quando a glicose está presente em excesso no interior das células, essas células demonstram preferência para a utilização da glicose em lugar da gordura para o metabolismo, devido à natureza dos sistemas enzimáticos intracelulares. Como resultado, a intensidade da degradação dos ácidos graxos fica muito diminuída.
- Segundo, antes que a gordura que foi depositada nas células gordurosas possa ser utilizada para energia, deve ser liberada das células. O mecanismo dessa liberação é para que uma enzima, presente nas próprias células gordurosas, chamada de lípase hormônio-sensível, desdobre os ácidos graxos das gorduras armazenadas que difundem para o sangue.
Contudo, a insulina inibe a lípase hormônio-sensível, de modo que, uma vez que a gordura tenha sido depositada nas células gordurosas, ela não será liberada enquanto existir insulina em quantidades suficientes para inibir a lípase hormônio- sensível.
Dessa forma, em presença de insulina, a gordura fica relativamente impossível de ser utilizada para o metabolismo, enquanto a disponibilidade de glicose fica muito aumentada.
A falta de insulina no corpo
Na falta de insulina, em termos essenciais, todas as fases do metabolismo das gorduras ficam muito aceleradas. Primeiro, a lípase hormônio sensível das células gordurosas fica fortemente ativada e grandes quantidades de ácidos graxos são liberadas para o sangue.
Segundo esses ácidos graxos ficam facilmente disponíveis para as células de todo o corpo, e muitos deles são usados, de modo quase que imediato, para energia, em especial, pelas células musculares. Terceiro, grande proporção de ácidos graxos é transportada para o fígado, onde são convertidos em triglicerídeos, fosfolipídeos e colesterol.
Quarto, o metabolismo muito rápido dos ácidos graxos no fígado provoca a formação de quantidades muito grandes de ácidos acetoacético, que é liberado, logo em seguida, para o sangue. Boa parte desse ácido é utilizada pelas células para energia, mas parte permanece no sangue e pode ocasionar acidose generalizada grave, muitas vezes levando ao coma acidótico e até a morte, que são os efeitos mais penosos do diabetes.
Há um aumento rápido dos ácidos graxos no sangue, quando ocorrer falta abrupta de insulina, como que ocorre por remoção do pâncreas. Deve, também, ser notado o aumento progressivo do ácido acetoacético sanguíneo, resultado de um metabolismo de gorduras excessivo e prolongado, além do acúmulo muito acentuado da glicose sanguínea, devido a não utilização celular de glicídios.
A insulina é quase tão potente como o hormônio do crescimento em fazer com que ocorra deposição de proteínas nas células. Isso resulta de seus efeitos, tanto diretos como indiretos, sobre o metabolismo das proteínas.
Os efeitos diretos da insulina sobre o metabolismo das proteínas são de três tipos:
- A insulina aumenta a intensidade do transporte da maioria dos aminoácidos por meio da membrana celular, o que aumenta as quantidades disponíveis de aminoácidos para a síntese celular de proteínas.
- A insulina aumenta a formação de ARN nas células;
- A insulina aumenta a formação de proteínas pelos ribossomos;
Desse modo, a insulina exerce um potente efeito direto sobre a promoção da síntese de proteínas em todas ou na maioria das células. O efeito indireto da insulina sobre o metabolismo das proteínas é resultado da utilização da glicose pelas células.
Quando a glicose está disponível para o uso energético ocorre o efeito poupador de proteína, pois os carboidratos são usados preferencialmente à insulina. Por outro lado, na ausência da insulina, esse efeito não existe, de modo que são utilizadas grandes quantidades de proteína, como também de gordura, em lugar dos carboidratos, para energia.
Dado que a insulina promove a formação de proteínas, bem como torna disponíveis grandes quantidades de energia dos carboidratos, esse hormônio exerce efeito muito potente sobre o crescimento. Na verdade, sua falta, em um animal, produz retardo do crescimento na mesma intensidade em que ocorre com falta do hormônio do crescimento da hipófise anterior.
Teor de glicose elevado
Quando o teor da glicose sanguínea fica elevado, o pâncreas começa a secretar insulina dentro de poucos minutos. Isso é causado por efeito direto da glicose sobre as células beta das ilhotas pancreáticas, fazendo com que secretem quantidades muito acentuadas de insulina.
Essa insulina, por sua vez, faz com que a glicose em excesso seja transportada para o interior das células, onde poderá ser usada para energia, armazenada como glicogênio ou convertida em gordura. Assim, o mecanismo da insulina é um modo de feedback para o controle da concentração da glicose no sangue e nos líquidos extracelulares. Isto é, um teor muito elevado de glicose provoca a secreção de insulina, que ocasiona maior utilização da glicose e retorno de suas concentrações aos valores normais.
De modo inverso, quando o valor sanguíneo da glicose fica muito baixo, ocorre redução da secreção de insulina e a glicose passa a ser conservada nos líquidos orgânicos, até que sua concentração volte ao normal. O hormônio glucagon também participa no controle da concentração sanguínea da glicose.
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