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Diabetes, insulina y biotecnología

Dra. Arely Prado
Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa

La diabetes es una enfermedad que actualmente alcanza niveles de epidemia. Los esfuerzos que se están haciendo para combatirla son diversos y para poder comprender mejor de qué se trata este padecimiento, es importante entender sus mecanismos de acción.

La historia de la diabetes

La palabra diabetes proviene del verbo griego diabaíno “caminar” y se forma con el prefijo dia-, “a través de”, y báino, “andar, pasar”, "discurrir a través de". En la antigua Grecia, se creía que la carne del cuerpo se eliminaba mediante la orina. En ese entonces, la diabetes era solamente relacionada con uno de sus síntomas principales: la poliura o exceso de orina.

Los primeros registros de un tratamiento para la diabetes se encuentran en el Papiro de Ebers (1500 a.C.), y se centra en la cura de la poliura, pero aún quedaban inadvertidos el incremento del apetito y de la ingestión de alimentos (polifagia). Posteriormente, se señalaron tres síntomas para identificar a la diabetes: la polidipsia (necesidad excesiva de beber), la poliuria y el adelgazamiento.

Existe poca evidencia de aportaciones sobre el tema de la diabetes en la Edad Media, sin embargo, Avicena (980-1037) evaporó la orina de un diabético y vio que dejaba residuos con sabor a miel. A finales del siglo XVII, Thomas Willis diferenció dos tipos de diabetes: en unas personas la orina tenía sabor dulce como la miel  y la denominó “diabetes mellitus”; y en otras la orina no tenía sabor y la denominó “diabetes insípida”.

En 1869 Palul Langerhans observó en tejidos pancreáticos la formación de unos islotes distribuidos por el páncreas con una estructura distinta de las células que producen los fermentos digestivos y cuya función era desconocida. En 1889 Joseph Von Mering y Oscar Minkowsky observaron que animales a los que se les extraía el páncreas presentaban mucha sed, orinaban mucho y la orina era dulce. Los animales morían a las pocas semanas por lo que concluyeron que la extirpación del páncreas produce diabetes. Es a partir de aquí cuando la investigación se dirige a la sustancia que producen los islotes, es decir, se inician los estudios de la "Isletina o Insulina".

El mecanismo de la insulina

A principios de la década de 1920, se sospechaba que la diabetes era causada por un mal funcionamiento en el sistema digestivo, relacionado con la glándula del páncreas. Un año más tarde, se descubre la insulina (del latín insula, "isla”) y desde entonces se ha convertido en una de las moléculas más estudiadas en la historia científica. La insulina es una hormona de 51 aminoácidos producida y secretada por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas.

La insulina tiene una importante función reguladora en las siguientes rutas metabólicas:

  • Estimula la glucogénesis (síntesis de glucógeno)
  • Inhibe la glucogenólisis (conversión de glucógeno en glucosa)
  • Aumenta el transporte de glucosa en el músculo esquelético y en el tejido adiposo
  • Aumenta la retención de sodio en los riñones
  • Aumenta la re-captación celular de potasio y amino-ácidos
  • Disminuye la gluco-secreción hepática
  • Promueve la glucólisis
  • Favorece la síntesis de triacilgleceroles (triglicéridos). Para ello, estimula la producción de acetil-CoA y la síntesis de ácidos grasos (componentes de los triacilgliceroles) a partir de la acetil-CoA
  • Estimula la síntesis de proteínas

La liberación de insulina (a partir de los islotes de Langerhans de la célula β pancreática) inicia en respuesta a la ingesta de los alimentos y se lleva a cabo en dos fases.
La primera fase o fase rápida de secreción inicia en el primer minuto posterior a la ingesta, presenta un pico máximo de secreción a los 3-5 min y su duración total es de aproximadamente 10 min. En esta primera fase se secreta la insulina ya sintetizada o preformada.

La segunda fase de secreción de insulina se hace aparente a los 10 min posteriores a la ingesta de alimentos y se produce la liberación lenta y sostenida de las recién formadas vesículas que se activan independientemente de la cantidad de azúcar en la sangre. El tiempo de duración de esta fase es proporcional al tiempo en que los niveles de glucosa circulante permanecen elevados. En condiciones normales este periodo se extiende entre 120- 180 min.

Cuando el nivel de glucosa se reduce al valor fisiológico normal, la liberación de insulina de las células β se detiene. En el caso de que los niveles de glucosa en sangre sean inferiores al nivel basal, especialmente a niveles peligrosamente bajos, la liberación de hormonas hiperglicémicas (como la del glucagón de los mismos islotes de Langerhans pero liberadas de células α), obligan a la liberación de glucosa en la sangre a partir de los almacenes celulares, principalmente del almacenamiento de glucógeno en las células del hígado. Mediante el aumento de glucosa en la sangre, las hormonas hiperglucémicas previenen o corrigen la hipoglucemia que pone en peligro la vida del individuo.

La liberación de insulina está fuertemente inhibida por la hormona del estrés noradrenalina, lo que conduce a un aumento de los niveles de glucosa en sangre durante momentos de estrés. Las alteraciones desde la primera fase de liberación de insulina pueden ser detectadas por una prueba de tolerancia a la glucosa. En esta se observa una sustancial elevación del nivel de glucosa en sangre dentro de los primeros 30 min después del consumo de alimento, continuado de un marcado descenso durante los siguientes 60 min. En las siguientes horas, se presenta un constante ascenso de los niveles de referencia.

Diabetes, genética y biotecnología

En 1936 Harold Himsworth demostró la diferencia bioquímica entre la diabetes tipo 1 (insulinadependientes) y tipo 2 (no insulinadependientes); de acuerdo con un estudio publicado en la revista científica Nature, se han reconocido cuatro variantes genéticas ligadas a la diabetes tipo 2, que afecta principalmente a mayores de cuarenta años.

El 70% de las personas que tienen riesgo de padecer diabetes tipo 2, es porque tienen alguna de las variantes genéticas mencionadas. Numerosas enfermedades son resultado de defectos o errores en los genes implicados en la producción de enzimas esenciales o proteínas del cuerpo. Por ello, el Proyecto Genoma Humano fue creado hace varios años para secuenciar el genoma humano; esto ha generado información sobre el papel de la genética en los defectos congénitos, trastornos que afectan el sistema inmunológico, padecimientos como el cáncer, diabetes, y otras enfermedades que tienen un vínculo genético.

En apoyo a las personas que padecen diabetes, las insulinas sintéticas se obtienen por medio de la biotecnología haciendo uso de la Ingeniería genética de ADN; y a pesar de que hay cierto desacuerdo sobre la eficacia de la insulina sintética comparada con la insulina derivada de las fuentes animales, la biotecnología está proporcionando nuevas oportunidades para el desarrollo de productos farmacéuticos para el tratamiento de trastornos específicos.

El uso de la tecnología del ADN recombinante (ADNr) y su aplicación al desarrollo de nuevos medicamentos ha revolucionado la industria biofarmacéutica. Estos medicamentos tienen un enorme potencial para el tratamiento de enfermedades que antes no tenían cura o que los tratamientos disponibles no alcanzaban a ser lo suficientemenet eficientes.

Como resultado, la biotecnología o el uso de materiales biológicos para crear productos biofarmacéuticos específicos, se ha convertido en un importante sector de la industria farmacéutica y representa el de mayor y más rápido crecimiento de nuevos fármacos en el mercado.

Todos los esfuerzos cuentan

El Día Mundial de la Diabetes, creado en 1991, es la principal campaña de sensibilización a nivel internacional sobre esta enfermedad. Aunque la campaña de concientización dura todo el año, la jornada conmemorativa se celebra anualmente el 14 de noviembre, (en México se celebró el 5 de abril). Esta fecha está destinada para dirigir la atención del público hacia las causas, síntomas, complicaciones y tratamiento de esta grave afección, que se encuentra en constante aumento en todo el mundo y que es una de las principales causas de muerte en México.

La comunidad internacional de la diabetes, que incluye a las asociaciones miembros de la Federación Internacional de Diabetes, las organizaciones de la diabetes, ONGs, departamentos sanitarios y empresas, desarrolla una amplia variedad de actividades, dirigidas a diversos grupos. Algunas son:

  • Programas de radio y televisión
  • Actividades deportivas
  • Proyecciones gratuitas sobre la diabetes y sus complicaciones
  • Encuentros informativos públicos
  • Campañas de carteles y folletos
  • Exposiciones y talleres sobre la diabetes
  • Ruedas de prensa
  • Artículos en periódicos y revistas
  • Actividades para niños y adolescentes
  • Iluminación de monumentos
  • Círculos azules humanos
  • Marchas
  • Carreras
  • Carreras de bicicleta

El índice de muertes por diabetes, así como el número de personas que no tienen un tratamiento adecuado, siguen siendo altos. A pesar de producirse insulina desde hace ochenta años, la gente sigue muriendo por no tenerla, algo que ni Paul Langerhans y todos los que siguieron en el estudio biotecnológico de la producción y aplicación de insulina podrían haber imaginado, cosa que probablemente los haría sentir profundamente desilusionados. La esperanza está puesta en la biotecnología para la producción de insulina y en la educación para un mejor estilo de vida que contribuya a reducir el riesgo de padecer la enfermedad, en especial la diabetes mellitus.

Referencias:

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  • Bell GI, Pictet RL, Rutter WJ, Cordell B, Tischer E, Goodman HM. 1980. Sequence of the human insulin gene. Nature 284(5751): 26-32. doi:10.1038/284026a0. PMID 6243748.
  • Chiarelli F, Marcovecchio ML. 2008. Insulin resistance and obesity in childhood. Eur J Endocrinol. 159(1): S67-S74.
  • De Acosta Mateo O. 1971. Historia de la diabetes mellitus.  En: De Acosta Mateo O. Diabetes Mellitus.  La Habana: Ciencia y Técnica:1-5
  • Martínez Basila Azucena, Jorge Maldonado Hernández, Mardia López Alarcón. 201. Métodos diagnósticos de la resistencia a la insulina en la población pediátrica Bol Med Hosp Infant Mex.68(5):397-404
  • Saltiel AR, Kahn CR. Insulin signalling and the regulation of glucose and lipid metabolism. Nature 2001; 414:799-806.
  • Shepherd PR, Kahn BB. Glucose transporters and insulin action-implications for insulin resistance and diabetes mellitus. N Engl J Med 1999; 341:248-257.