INSULINA RESISTENCIA artigo

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27/04/2020 Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6170977/ 1/161
Physiol Rev . 2018 1 de outubro; 98 (4): 2133-2223.
Publicado online em 1 de agosto de 2018.
Doi: 10.1152 / physrev.00063.2017
PMCID: PMC6170977
PMID: 30067154
Mecanismos de ação e resistência à insulina
Max C. Petersen e Gerald I. Shulman
Departments of Internal Medicine and Cellular & Molecular Physiology, Howard Hughes Medical Institute, Yale
University School of Medicine, New Haven, Connecticut
Received 2017 Dec 12; Revised 2018 Mar 22; Accepted 2018 Mar 24.
Copyright © 2018 the American Physiological Society
Resumo
A descoberta da insulina em 1921 foi um Big Bang, do qual um vasto e crescente universo de pesquisas
sobre ação e resistência à insulina foi lançado. No século intermediário, algumas descobertas
amadureceram, coalescendo em terreno sólido e fértil para aplicação clínica; outros permanecem
incompletamente investigados e cientificamente controversos. Aqui, tentamos sintetizar este trabalho
para orientar mais investigações mecanicistas e informar o desenvolvimento de novas terapias para o
diabetes tipo 2 (T2D). O desenvolvimento racional de tais terapias requer conhecimento detalhado de
um dos principais processos fisiopatológicos envolvidos no DM2: resistência à insulina. A
compreensão da resistência à insulina, por sua vez, requer conhecimento da ação normal da insulina.
Nesta revisão, são descritas a fisiologia da ação da insulina e a fisiopatologia da resistência à insulina,
concentrando-se em três principais tecidos-alvo da insulina: músculo esquelético, fígado e tecido
adiposo branco. Nosso objetivo é desenvolver uma perspectiva fisiológica integrada, colocando os
intrincados efetores de sinalização que realizam a resposta autônoma da célula à insulina no contexto
das funções específicas do tecido que geram a resposta organizada coordenada. Primeiro, na seção II,
são revisados os efeitos e efeitos da ação direta da insulina autônoma das células no músculo, fígado e
tecido adiposo branco, começando no receptor de insulina e trabalhando a jusante. A Seção III
considera o papel crítico e subestimado da interferência tecidual na ação da insulina no corpo todo,
especialmente a interação essencial entre a lipólise adiposa e a gliconeogênese hepática. A
fisiopatologia da resistência à insulina é então descrita na seção IV. É dada atenção especial a quais vias
e funções de sinalização se tornam resistentes à insulina no cenário de supernutrição crônica, e é
apresentada uma explicação alternativa para o fenômeno da 'resistência seletiva à insulina hepática'. As
seções V, VI e VII examinam criticamente as evidências a favor e contra vários mediadores putativos
da resistência à insulina. A Seção V analisa o trabalho que vincula os lipídios bioativos diacilglicerol,
ceramida e acilcarnitina à resistência à insulina; a seção VI considera o impacto dos estresses
nutricionais no retículo endoplasmático e nas mitocôndrias na resistência à insulina; e a seção VII
discute fatores autônomos não celulares propostos para induzir resistência à insulina, incluindo
mediadores inflamatórios, aminoácidos de cadeia ramificada, adipocinas, e hepatocinas. Finalmente, na
seção VIII, propomos um modelo integrado de resistência à insulina que liga esses mediadores às vias
comuns finais da gliconeogênese guiada por metabólitos e acúmulo lipídico ectópico.
I. INTRODUÇÃO
O diabetes mellitus tipo 2 (T2D) é um dos principais desafios médicos do século XXI ( 960 ). O
consumo excessivo de alimentos relativamente baratos, densamente calóricos, inadequadamente
saciantes e altamente palatáveis nos países industrializados levou a aumentos sem precedentes na
obesidade. Nos Estados Unidos, a prevalência combinada de diabetes e pré-diabetes é superior a 50% (
https://dx.doi.org/10.1152%2Fphysrev.00063.2017
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30067154
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Petersen%20MC%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=30067154
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Shulman%20GI%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=30067154
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538 ). Embora apenas um subconjunto de pessoas obesas desenvolva DT2, a obesidade é um
importante fator de risco para DT2, e as taxas de prevalência de DT2 são paralelas às da obesidade (
381) A hiperglicemia em jejum que define o DM2 é em grande parte secundária à ação inadequada do
principal hormônio redutor de glicose: insulina. A compreensão dos mecanismos de ação da insulina é,
portanto, essencial para o desenvolvimento contínuo de estratégias terapêuticas eficazes para combater
a DT2.
A insulina é um hormônio peptídeo endócrino que liga os receptores da membrana plasmática nas
células-alvo para orquestrar uma resposta anabólica integrada à disponibilidade de nutrientes. Em todos
os animais, insulina ou peptídeos do tipo insulina (ILPs) foram identificados ( 120 ). Nos
invertebrados, as ILPs fornecem entrada de sinalização mitogênica, mas seus efeitos nos processos
metabólicos e na seleção de combustível são menos significativos ( 917 ). Alavancando eventos de
duplicação de genes através do tempo evolutivo, os mamíferos desenvolveram funções especializadas
para os hormônios peptídicos relacionados insulina, fator de crescimento semelhante à insulina (IGF)
-1 e IGF-2 ( 120 ). IGF-1 e IGF-2 promovem crescimento e diferenciação celular em mamíferos; Por
outro lado, a insulina controla principalmente os fluxos metabólicos ( 204) No entanto, a indefinição
dessas distinções funcionais é destacada pela alta homologia entre os receptores de insulina e IGF-1,
que formam heterodímeros híbridos em muitos tipos de células e compartilham muitos efetores a
jusante ( 41 , 770 ). A sobreposição nas funções de sinalização entre insulina e IGF-1 provavelmente
também contribui para a relação bem estabelecida entre hiperinsulinemia e vários cânceres ( 631 ).
Nesta revisão, focalizamos os efeitos fisiológicos da ligação da insulina de mamíferos ao receptor de
insulina e mecanismos moleculares pelos quais os efeitos da insulina são atenuados no estado de
resistência à insulina que anuncia e acompanha o T2D.
Embora muitos tipos de células somáticas expressem receptores de insulina, o papel da insulina na
homeostase da glicose é tipificado pelos efeitos diretos da insulina no músculo esquelético, fígado e
adipócitos brancos. Esses tecidos desempenham papéis distintos na homeostase metabólica,
necessitando de vias de transdução de sinal de insulina específicas para o tecido. Por exemplo, no
músculo esquelético, a insulina promove a utilização e o armazenamento de glicose, aumentando o
transporte de glicose e a síntese líquida de glicogênio. No fígado, a insulina ativa a síntese de
glicogênio, aumenta a expressão gênica lipogênica e diminui a expressão gênica gliconeogênica. No
tecido adipócito branco (WAT), a insulina suprime a lipólise e aumenta o transporte e a lipogênese da
glicose. Apesar desses diversos efeitos, os componentes proximais envolvidos na transdução do sinal
de insulina são notavelmente semelhantes em todas as células responsivas à insulina. A diversidade de
respostas fisiológicas à insulina em diferentes tipos de células deve-se em grande parte a distal efetores
distais. Os efeitos autônomos das células da insulina no músculo esquelético, fígado e WAT, com
ênfase nos eventos de transdução de sinal ligados à regulação fisiológica dos fluxos metabólicos, serão
explorados na seção II.
Além desses efeitos diretos, a insulina também exerce importantes efeitos indiretos sobre os tecidos-
alvo. Devido à natureza integrada e específica ao contexto desses efeitos indiretos, eles são difíceis de
modelar em células cultivadas e, consequentemente, são menos compreendidos do que os efeitos
diretos e autônomos da insulina. Um exemplo de ação indireta da insulina é o efeito da supressãode
insulina da lipólise de WAT para diminuir o conteúdo hepático de acetil-CoA, diminuindo
alostericamente a atividade da piruvato carboxilase. Esse mecanismo, juntamente com a supressão da
renovação do glicerol, permite a supressão de insulina da lipólise WAT para suprimir a gliconeogênese
hepática ( 684 , 903) A supressão de insulina da secreção de glucagon através da sinalização parácrina
nas ilhotas pancreáticas e a ação da insulina no sistema nervoso central (SNC) representam outras
importantes vias de ação indireta da insulina. Esses processos fisiológicos serão examinados na seção
III.
Quando níveis mais altos de insulina circulante são necessários para alcançar a resposta integrada para
baixar a glicose descrita acima, um indivíduo é considerado resistente à insulina. Uma variedade de
entidades clínicas - pré-diabetes, lipodistrofia ( 642 ), síndrome do ovário policístico ( 202 ), doença
hepática gordurosa não alcoólica ( 520 ) - é acompanhada por aumento das concentrações plasmáticas
de insulina em jejum. Essa carga de trabalho aumentada para o pâncreas endócrino e a conseqüente
descompensação das células β são um mecanismo importante para o desenvolvimento de T2D evidente
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( 380 , 389 , 750) No entanto, a importância da resistência à insulina na patogênese da DTM é
destacada por estudos humanos prospectivos que revelaram a resistência à insulina como o melhor
preditor de futuro diagnóstico de DTM ( 481 , 884) Como a ação da insulina desempenha funções
diferentes em diferentes tipos de células, a resistência à insulina tem diversas ramificações funcionais
nos vários tecidos alvo da insulina. A fisiologia celular e molecular da resistência à insulina será
explorada na seção IV, com atenção especial a locais moleculares específicos de bloqueio,
contribuições da ação indireta da insulina e à entidade proposta de resistência à insulina hepática
seletiva de vias, em que algumas vias de sinalização a jusante da o receptor de insulina parece reter a
capacidade de resposta à insulina, enquanto outros manifestam resistência à insulina ( 99 , 921 ).
Tendo descrito o fenômeno da resistência à insulina na seção IV, passamos a examinar sua base
mecanicista. Os mecanismos de resistência à insulina são categorizados de maneira mais útil, usando os
mediadores moleculares, vias e redes envolvidas. O restante desta revisão examina o suporte
experimental para vários mecanismos propostos de resistência celular à insulina usando esse
paradigma.
Várias porções lipídicas, incluindo diacilglicerol (DAG), ceramidas e acilcarnitinas, têm sido
implicadas na patogênese da resistência à insulina do fígado e do músculo esquelético ( 127 , 561 , 724
). As vias mecanicistas elucidadas, com níveis variados de suporte experimental, são largamente
paralelas uma à outra, de modo que o envolvimento de um mediador não impede o envolvimento de
outro. Os supostos mediadores, vias e redes envolvidas na resistência induzida por lipídios no fígado e
na insulina muscular são discutidos na seção V.
Uma literatura substancial descreve mecanismos celulares para resistência à insulina que são
considerados independentes da lipotoxicidade. Isso inclui estresse no retículo endoplasmático e a
resposta proteica desdobrada ( 481 ), intermediários reativos de oxigênio que atuam em vários
compartimentos subcelulares ( 37 ) e competição de substratos entre glicose e ácidos graxos ( 397 , 677
). A Seção VI examina as evidências experimentais do envolvimento de cada uma dessas vias na
resistência típica à insulina associada à obesidade, levando em consideração seu papel em uma
estrutura fisiológica integrada.
Finalmente, o crescente reconhecimento da natureza integrada da fisiologia metabólica desencadeou a
investigação de mecanismos de resistência à insulina que envolvem interferência entre os tecidos
responsivos à insulina. A sinalização inflamatória emergiu como um importante driver parácrino /
endócrino da resistência à insulina; por exemplo, macrófagos do tecido adiposo ativados têm sido
fortemente associados à disfunção metabólica ( 331 , 446 , 594) Os mecanismos pelos quais a
inflamação promove a resistência à insulina estão sob intensa investigação. Além disso, as últimas duas
décadas renderam a identificação de dezenas de hormônios peptídicos bioativos circulantes endógenos
com efeitos putativos na sensibilidade à insulina e também revelaram que aminoácidos circulantes de
cadeia ramificada podem ser um biomarcador preditivo da resistência à insulina ( 577 ). Em vez de
fornecer uma entrada no catálogo para cada um desses fatores circulantes, a seção VII concentra-se
naqueles com links mecanísticos estabelecidos para mecanismos celulares de ação e resistência à
insulina: proteína de ligação ao retinol-4 (RBP4), adiponectina, fetuína-A e fator de crescimento de
fibroblastos 21 (FGF21).
Ao oferecer esta revisão, esperamos que nosso tratamento abrangente da ação e inação da insulina
apresente uma estrutura unificada para entender a fisiologia desse eixo de sinalização de importância
crítica na saúde e na doença e que forneça contexto para descobertas futuras que facilitarão a prevenção
e o tratamento de T2D. Tentamos desenvolver um resumo unificado na seção VIII.
II AÇÃO DIRETA DE INSULINA
A. Sinalização proximal da insulina: o receptor de insulina e seus substratos diretos
A insulina exerce todos os seus efeitos fisiológicos conhecidos pela ligação ao receptor de insulina
(INSR) na membrana plasmática das células-alvo ( 297 ). O INSR é uma tirosina quinase receptora
heterotetramérica formada a partir de duas subunidades α extracelulares, que se ligam à insulina, e duas
subunidades β que atravessam a membrana, cada uma das quais contém um domínio tirosina quinase (
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343 ). Existem duas isoformas INSR, A e B, mas a isoforma B é muito mais específica para insulina; é
a isoforma primária expressa no fígado, músculo e WAT diferenciados; e, portanto, acredita-se mediar a
maioria dos efeitos metabólicos da insulina ( 44 ). A isoforma A, diferenciada pela união do exon 11, é
altamente expressa no desenvolvimento fetal, quando sua alta afinidade pelo IGF-2 é particularmente
útil ( 44).) O INSR possui dois locais de ligação à insulina, mas exibe cooperatividade negativa, o que
significa que a ligação à insulina em um local diminui a afinidade de ligação à insulina no outro local (
186 ). Assim, as evidências disponíveis indicam que, em concentrações fisiológicas, uma molécula de
insulina se liga e ativa um INSR ( 186 , 343 ). A alteração conformacional induzida na subunidade β
alivia a inibição de cis na auto-ativação da quinase e permite a auto-fosforilação trans das tirosinas da
auto-ativação Tyr , Tyr e Tyr , nessa ordem ( 344 , 889 ). A subunidade β, assim ativada
pora tris- fosforilação sofre uma fosforilação adicional da tirosina em resíduos, incluindo Tyr na
região justa-membrana; esses eventos adicionais são importantes para o recrutamento de substratos
INSR ( 941 ). Eventos de sinalização a jusante da ativação do INSR podem ser grosseiramente
divididos funcionalmente em sinais mitogênicos e metabólicos. Os sinais mitogênicos envolvem
principalmente a ativação da via da proteína quinase ativada por mitogênio (MAPK) comum a muitas
tirosina quinases receptoras; este eixo de sinalização foi revisado extensivamente ( 41 , 400 , 535 , 616)
As concentrações de insulina necessárias para estimular respostas metabólicas são inferiores às
necessárias para respostas mitogênicas; essa relação é revertida para o receptor IGF-1 ( 41 ). Esta
revisão enfoca as vias ativadas pelo INSR que regulam o metabolismo.
Em todos os tipos de células, o INSR ativado inicia a sinalização metabólica a jusante recrutando
primeiro proteínas de suporte de ligação à fosfotirosina, que por sua vez ativam efetoresa jusante ( 
FIGURA 1 ) ( 826 ). Isso contrasta com muitas outras receptoras tirosina-quinases, que fosforilam
diretamente os substratos citoplasmáticos. O recrutamento de diversas proteínas de ligação à
fosfotirosina ao INSR permite a ramificação precoce da sinalização da insulina para ativar vários
módulos funcionais. O INSR pode envolver várias proteínas de ligação à fosfotirosina. O SHC interage
através do seu domínio de ligação à fosfotirosina (PTB) com o INSR pTyr ( 343 ). SH2B1, SH2B2
/ APS, GRB10 e GRB14 interagem através de seus domínios Src homologia 2 (SH2) com o tris
ativadoloop de ativação INSR fosforilada ( 190 , 343 ). Esses substratos podem servir funções
reguladoras críticas ( 190 , 343 ). Por exemplo, a fosforilação e estabilização de GRB10 por mTORC1,
que é ativada por sinalização de insulina, fornece inibição de realimentação da atividade de INSR ( 339
). Outros substratos INSR, como GRB2 e SHC, estão envolvidos no braço mitogênico da sinalização de
insulina ( 41 ), enquanto SH2B2 / APS ajuda a iniciar a resposta metabólica à insulina, pelo menos em
alguns tipos de células ( 471) A atenuação desta sinalização de insulina à base de fosfotirosina
proximal é realizada em parte por internalização do receptor e desfosforilação. Um regulador chave da
internalização do INSR é o CEACAM1, que é um substrato do INSR ( 568 , 660 ). A desfosforilação
do INSR é realizada por proteínas tirosina fosfatases (PTPases), especialmente PTP1B. No entanto,
essa atenuação provavelmente ocorre com um atraso de tempo, após a internalização do INSR ( 808 ).
Imediatamente após a ativação, o INSR inibe a atividade do PTP1B ativando a NAD (P) H oxidase 4
(NOX4). H derivada-Nox4 O por sua vez inibe a actividade PTP1B, proporcionando realimentação
amplificação na fase inicial de sinalização da insulina ( 515 , 921)
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FIGURA 1.
Sinalização proximal de insulina. Após a ligação à insulina, o receptor de insulina (INSR) autofosforila e
recruta diversos substratos. Os dois principais braços da sinalização de insulina são mitogênicos (iniciados
por GRB2 e SHC) e metabólicos [iniciados pelas proteínas substrato do receptor de insulina (IRS) e
SH2B2 / APS]. A sinalização da insulina também é caracterizada por mecanismos de retroalimentação,
tanto potencialização [GIV da sinalização da fosfoinositida-3-quinase (PI3K) -AKT quanto inibição da
fosfatase por N2 (P) H oxidase 4 (NOX4) derivada de H O ] e negativa (estabilização e recrutamento
de GRB10 para o INSR e ativação de S6 quinase 1 (S6K1) para fosforilar e inibir proteínas IRS). Círculos
e setas verdes representam eventos ativadores; círculos e setas vermelhos representam eventos inibitórios.
Embora os substratos INSR mencionados acima desempenhem papéis importantes e incompletos, a
classe melhor descrita de estruturas INSR é a família de substratos receptores de insulina (IRS).
Embora existam seis isoformas do IRS (IRS 1-6), acredita-se que o IRS1 e o IRS2 mediam a maioria
dos efeitos metabólicos da ativação do INSR; a deleção específica de músculo ou específica de fígado
de Irs1 e Irs2 em fenocopias de camundongos Deleção de Insr nesses tecidos ( 83 , 196 , 498 ). As
proteínas do IRS possuem NH domínios de homologia de pleckstrina (PH) e terminal de PTB
direcionados a eles para INSR ativado, e suas caudas longas no terminal de COOH estão repletas de
locais de fosforilação em tirosina e serina / treonina ( 900 ). Após a ligação do domínio IRS PTB ao
INSR pTyr , o INSR fosforila vários resíduos de tirosina IRS, que por sua vez recrutam efetores de
sinalização a jusante para propagar e amplificar a resposta à insulina ( 343 ). Os muitos (> 70) locais de
fosforilação da serina / treonina no terminal COOH das proteínas do IRS afetam a atividade do IRS e a
estabilidade da proteína, permitindo mediar a inibição do feedback da sinalização da insulina, com
destaque pela S6 quinase (S6K) ( 169 , 554 , 899) Como consideraremos nas seções posteriores, a
fosforilação do IRS também é um mecanismo importante pelo qual vários estímulos causam resistência
à insulina.
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As proteínas IRS fosforiladas em tirosina recrutam então heterodímeros de fosfoinositida-3-cinase
(PI3K) contendo uma subunidade p85 reguladora e uma subunidade p110 catalítica. Especificamente,
os motivos IRS YXXM fosforilados em tirosina recrutam o domínio SH2 da subunidade reguladora
PI3K ( 826 ). As cinco isoformas distintas da subunidade reguladora PI3K são codificadas por três
genes ( Pik3r1, Pik3r2 e Pik3r3 ); existem três isoformas da subunidade catalítica PI3K codificadas por
três genes ( Pik3ca, Pik3cb, Pik3cd). Não é de surpreender que as combinações da composição do
heterodímero PI3K tenham investigações complicadas de funções específicas da isoforma. No entanto,
a importância crítica da atividade da PI3K na ação da insulina está bem estabelecida: a inibição
farmacológica da PI3K abole a estimulação da insulina no transporte de glicose e síntese de DNA, e
vários modelos de subunidade PI3K geralmente apóiam a classificação da PI3K como um nó essencial
na sinalização da insulina ( 88 , 128 , 150 , 240 , 790 , 826 ). PI3K catalisa a produção de
fosfatidilinositol-3,4,5-trifosfato (PIP ) a partir de fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP ) A reação
reversa é catalisada pela homofosfatase e tensina deletada no cromossomo 10 (PTEN), e a atividade do
PTEN é inibida pela insulina através de mecanismos incompletos, que podem envolver a interação do
PTEN com o PIP -Rac 2 (P-REX2) ( 319 ) . Essa ativação coordenada de PI3K e a inibição de PTEN
permitem que o acúmulo líquido de PIP se propague e amplifique a sinalização de insulina. O PIP 
então recruta proteínas com domínios PH para a membrana plasmática, ajudando a colocalizar os
efetores de sinalização a jusante. Dois desses efetores são a quinase 1 dependente de fosfoinositida
(PDK1) e AKT. Após a ligação ao PIP , o AKT é ativado por fosforilação em seu loop de ativação
(Thr em AKT1) por PDK1 ( 16 , 800 ) e em seu motivo hidrofóbico (Ser em AKT1) por alvo
mecanístico do complexo 2 da rapamicina (mTORC2) ( 729 ). É importante ressaltar que, embora a
fosforilação do AKT Ser seja talvez a leitura mais usada da ação da insulina celular, a cascata
precisa de sinalização que liga a ativação do INSR à fosforilação do AKT Ser é desconhecida. a
fosforilação de mTORC2 do AKT Ser é parcialmente independente do IRS; a insulina ainda
estimula a fosforilação do AKT Ser em camundongos sem IRS1 e IRS2, embora em menor
extensão do que o normal ( 195) O AKT ativado fosforila muitos substratos a jusante em diversas vias
funcionais, tornando-o um nó-chave na ramificação da sinalização de insulina. A importância do AKT
para a ação normal da insulina é destacada pela identificação de uma mutação parcial da perda de
função no AKT2 em ~ 1% da população finlandesa que prejudica a captação de glicose estimulada pela
insulina no músculo e tecido adiposo e aumenta a produção endógena de glicose ( 454 ) A sinalização
de PI3K-AKT é potencializada pela fosforilação da tirosina mediada por INSR do fator de troca de
guanina GIV / Girdin, fornecendo amplificação antecipada à ação proximal da insulina ( 500 , 514 ).
Esses eventos proximais de sinalização de insulina - ativação do receptor de insulina e recrutamento /
fosforilação de proteínas sinalizadoras, mais proeminentemente as isoformasIRS, PI3K e AKT - são
amplamente conservados nos tecidos-alvo da insulina e iniciam a resposta à insulina na membrana
plasmática. Agora, consideramos os principais tipos de células responsivas à insulina individualmente
para melhor descrever como efetores específicos a jusante produzem respostas fisiológicas específicas
do tecido.
B. Sinalização da insulina muscular esquelética: efeitos e efeitos
Músculo esquelético é um tecido que consome energia; qualquer energia armazenada pelos miócitos é
principalmente para seu uso posterior, com exceção das unidades de 3 carbonos (lactato, alanina)
geradas pela glicólise que são liberadas pelo músculo esquelético e geralmente são encaminhadas para
o fígado. A insulina sinaliza ao músculo esquelético que a glicose é abundante; consequentemente, a
cascata de sinalização da insulina dos miócitos é especializada para promover a captação de glicose e a
síntese líquida de glicogênio. O requisito absoluto do receptor miocelular de insulina para esses
processos foi demonstrado por estudos de pinça hiperinsulinêmica e euglicêmica de camundongos
INSR knockout específicos do músculo (MIRKO), que exibiram comprometimentos na captação de
glicose muscular estimulada pela insulina e na síntese de glicogênio muscular ( 407 ). Nocaute
específico de músculo de Grb10em camundongos, o que resulta na perda de sua inibição de feedback
no INSR, como discutido anteriormente, aumenta a sensibilidade à insulina miocelular e aumenta o
tamanho do músculo ( 329 ). Embora o IRS1 e o IRS2 sejam expressos no músculo esquelético, o
substrato primário do INSR no músculo parece ser o IRS1. O knockdown de IRS1, mas não o knockS
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de IRS2, causa transporte defeituoso de glicose estimulada por insulina nos miotubos de ratos L6 e
miotubos primários humanos ( 87 , 340 , 837 ). Além disso, os músculos sóleo isolados de
camundongos Irs2 têm estimulação normal à insulina dependente da dose da captação de glicose (
316 ). Irs2 pode ser importante para o controle da insulina do metabolismo lipídico no miócito (87 )
Ambas as principais isoformas da subunidade catalítica PI3K, p110α e p110β, são expressas no
músculo esquelético. Das cinco isoformas de emenda da subunidade reguladora PI3K, acredita-se que
as p85α, p85β e p55α sejam mais relevantes no músculo esquelético ( 826 ), uma vez que camundongos
com deleção específica de músculo dessas isoformas prejudicaram (embora não aboliram) a captação
de glicose estimulada por insulina e síntese de glicogênio ( 505 ). Aumentos no conteúdo da membrana
PIP causam o recrutamento por membrana das quinases PDK1 e AKT contendo o domínio PH ( 471
). Tanto o AKT1 quanto o AKT2 estão presentes no músculo esquelético, mas o AKT2 parece ser mais
importante no metabolismo da glicose estimulada pela insulina. Interferência de RNA de Akt2em
miotubos humanos primários anulou a estimulação da absorção de glicose e síntese de glicogênio pela
insulina, enquanto a eliminação do Akt1 não teve efeito sobre esses parâmetros ( 87 ). Para apoiar esse
paradigma, os ratos Akt2 são severamente intolerantes à glicose ( 141 ), enquanto os ratos Akt1 
exibem tolerância normal à glicose, embora um grave defeito de crescimento complique a fenotipagem
metabólica nos ratos Akt1 ( 142 ).
Talvez o efeito funcional mais bem estudado da cascata de sinalização de insulina miocelular seja o
aumento da atividade de transporte de glicose. Isto é conseguido através da translocação e fusão
altamente coordenadas do transportador de glicose GLUT4, embalado em vesículas de armazenamento
GLUT4 (GSVs), para a membrana plasmática ( 471 ). A compreensão atual desse processo no músculo
contrasta um pouco com a dos adipócitos, para os quais foram descritas vias dependentes de PI3K e
independentes de PI3K. Pesquisas futuras podem identificar mecanismos essenciais independentes de
PI3K para captação de glicose muscular estimulada por insulina, mas as evidências atuais implicam
principalmente o controle dependente de PI3K ( 505 , 818 ). Inesperadamente, Pik3r1 camundongos
exibiram aumentos paradoxais no transporte de glicose estimulada por insulina, mas esse efeito
provavelmente se deve à compensação de outras subunidades reguladoras de PI3K ( 833 ). Os ratos
sem Pik3r1 e Pik3r2 no músculo esquelético ( camundongos Pik3r1 mKO Pik3r2 ) exibiram
transporte de glicose estimulado por insulina prejudicado ( 505 ). A magnitude dessa deficiência em
camundongos Pik3r1 mKO Pik3r2 foi menor do que seria esperado se o transporte de glicose
estimulado por insulina fosse totalmente dependente de PI3K e a ativação de PI3K por si só pode não
ser suficiente para causar translocação de GLUT4 nos miotubos L6, sugerindo que mecanismos
independentes de PI3K possam estar em operação ( 352, 471 , 505 ). No entanto, o inibidor da PI3K
(incompletamente específico) wortmannin pode abolir completamente a captação de glicose muscular
estimulada pela insulina ( 274 , 818 ). O controle PI3K da translocação de GLUT4 é mediado através
de sinalização paralela através de AKT e Rho GTPase RAC1 e envolve a ação coordenada de muitas
proteínas envolvidas no tráfico e fusão de GSV ( 140 , 471 , 818 ).
O AKT fosforila várias proteínas envolvidas na captação miocelular de glicose. Os substratos AKT
mais bem caracterizados são o substrato AKT da proteína ativadora da GTPase (GAP) de 160 kDa
(AS160), também conhecido como TBC1D4, e o GAP TBC1D1 relacionado ( 384 , 727 , 831 ). A
fosforilação por AKT bloqueia a inativação de TBC1D4 / TBC1D1 de pequenos comutadores de
proteínas Rab GTPase que controlam o tráfico de vesículas; o efeito líquido é promover a translocação
de GSV ( 413 ). RAB8, RAB10, e RAB14 foram implicitamente variados como alvos de TBC1D4 /
TBC1D1 ( 471 ). TBC1D4 Thr é um substrato AKT fisiologicamente importante; camundongos
homozigotos para uma mutação de imersão Thr649Ala prejudicaram a translocação miocelular de
GLUT4 estimulada por insulina e são intolerantes à glicose ( 131 ). A relevância fisiológica do AS160
foi ainda confirmada pela identificação de uma família portadora de uma mutação truncante no
TBC1D4 que resultou em profunda resistência à insulina ( 178 ). Embora o TBC1D1 seja mais bem
caracterizado como um alvo da quinase ativada por AMP (AMPK) do que como um alvo do AKT (
831 ), camundongos com deleção de TBC1D1 específica do músculo também apresentam
comprometimento da captação de glicose muscular estimulada pela insulina ( 194) A importância
fisiológica relativa de TBC1D4 versus TBC1D1 para a translocação de GSV estimulada por insulina no
músculo humano permanece incerta e pode variar de acordo com o tipo de fibra muscular ( 118 , 540 ).
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A exclusão da linha germinativa de Tbc1d1 e Tbc1d4 em camundongos anula totalmente a captação de
glicose muscular estimulada por insulina, resultando em intolerância à glicose mais grave do que em
camundongos knockout simples de Tbc1d1 ou Tbc1d4 ( 118) O AKT também fosforila as
proteínas alvo envolvidas no direcionamento e fusão da membrana GSV, mas esses processos são
melhor compreendidos nos adipócitos do que nos miócitos e, portanto, serão discutidos mais adiante.
Em geral, a fosforilação de TBC1D1 / TBC1D4 por AKT pode ser considerada como a insulina
"liberando os freios" na translocação de GLUT4 ( 413 ).
A Rho GTPase RAC1 coordena um segundo mecanismo de sinalização dependente de PI3K para
captação de glicose estimulada por insulina no músculo esquelético. A sinalização RAC1 promove a
translocação de GLUT4, induzindo a reorganização da actina cortical ( 47 , 140 , 818 ). Os alvos
diretos do RAC1 incluem a quinase associada a p21 (PAK); A insulina promove a forma ligada ao GTP
do RAC1, que estimula a fosforilação de PAK, aliviandoa autoinibição de PAK ( 140 , 818 ). O
nocaute específico do músculo do RAC1 prejudica gravemente a captação de glicose estimulada pela
insulina, apesar da ativação preservada do AKT ( 817 ) e a superexpressão forçada do RAC1
constitutivamente ativo no músculo causa a translocação do GLUT4, mesmo na ausência de estímulo à
insulina (858 ) Os mecanismos específicos pelos quais a reorganização da actina cortical mediada por
RAC1 promove a translocação de GLUT4 são uma área de investigação contínua, mas podem envolver
a fixação de GSVs abaixo da membrana plasmática e alterações na tensão da membrana ( 413 ).
A glicose que entra no miócito após a estimulação da insulina tem dois principais destinos possíveis:
glicólise ou síntese de glicogênio. A principal via de eliminação de glicose estimulada pela insulina no
músculo humano saudável e diabético tipo 2 é a síntese de glicogênio (~ 75%), consistente com o papel
teleológico geral da insulina como hormônio de armazenamento de energia ( 182 , 768 ). No entanto, a
oxidação da glicose também aumenta à medida que a maior disponibilidade de substrato direciona o
fluxo glicolítico; no músculo sóleo de ratos em jejum, a insulina per se aumenta a oxidação relativa da
glicose ( V / V ) de ~ 5 a ~ 60%, o restante refletindo a oxidação de ácidos graxos (D. Song, T.
Alves, R. Perry e G. Shulman, dados não publicados). Embora os aumentos agudos estimulados pela
insulina no fluxo glicolítico do músculo esquelético e na síntese de glicogênio sejam principalmente
uma conseqüência do aumento da atividade de transporte de glicose e subsequente regulação alostérica
pelos metabólitos da glicose, a insulina regula independentemente a glicólise e a síntese de glicogênio (
152 , 689 , 769 ). A insulina regula positivamente a transcrição da hexoquinase II, a isoforma primária
do músculo esquelético da primeira enzima glicolítica, proporcionando, assim, um controle
relativamente lento e grosso da capacidade glicolítica ( 589 ).
Em contraste, a síntese de glicogênio está sujeita a regulação aguda por insulina dos fluxos anabólico
[glicogênio sintase (GS)] e catabólico [glicogênio fosforilase (GP)] ( 158 ). Essa regulação aguda
ocorre tanto por modificação covalente (insulina promove a desfosforilação de GS e GP) quanto por
alostery (por glicose-6-fosfato). Consideramos primeiro a glicogênio sintase, em 1960 a primeira
enzima que se mostra regulada pela insulina ( 872 ). A regulação da GS baseada na fosforilação pela
insulina ocorre em parte através da fosforilação da AKT e da inativação da glicogênio sintase-cinase 3
(GSK3) na Ser e Ser nas isoformas α e β, respectivamente, da GSK3 ( 157 , 171 , 172 ,214 , 813 ).
Assim inativada, a atividade da GSK3 quinase em relação à GS é diminuída; a GS desfosforilada é por
sua vez mais ativa. Simultaneamente, a ativação da insulina pela proteína fosfatase 1 (PP1) promove a
desfosforilação da GS ( 578 , 613 ). Como as células aproveitam a atividade da fosfatase do PP1 para
muitos alvos em diversas vias, a especificidade do GS é conferida por quatro subunidades reguladoras
do PP1 direcionadas ao glicogênio ( 578 ). Essas subunidades reguladoras contêm domínios de ligação
para PP1, GS e glicogênio e, portanto, servem como estruturas metabólicas ( 374 ). No músculo
esquelético, L representa a subunidade reguladora mais altamente expresso; ratos sem G exibir
diminuição das reservas de glicogênio muscular ( 90 , 185 , 815 ). A insulina promove o
direcionamento de PP1 para partículas de glicogênio e aumenta a atividade de PP1 em relação à GS,
mas os mecanismos moleculares específicos responsáveis por essa atividade são incompletamente
compreendidos ( 374 ). Canonicamente, a combinação de GSK3 inativo e PP1 ativo promove a
formação de GS muscular desfosforilado e ativo, facilitando a síntese de glicogênio ( 159 ). No entanto,
estudos de camundongos knock-in com GSK3α / β Ser / Ser mutados em alanina, tornando GSK3
insensível à insulina, levantaram sérias dúvidas sobre a importância do GSK3 na síntese de glicogênio (
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PDH TCA
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M M
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84 , 85) Esses camundongos têm síntese normal de glicogênio estimulado pela insulina e conteúdo
normal de glicogênio muscular ( 84 ). Curiosamente, os ratinhos com glicogénio-sintase do músculo
manipulada para ser insensível à activação alostérico pela glucose-6-fosfato apresentada a síntese de
glicogénio estimulada por insulina severamente prejudicada e o conteúdo de glicogénio muscular
inferior ( 85) Esses dados sugerem que a regulação aguda da GS pela insulina ocorre principalmente
pelo controle alostérico da glicose-6-fosfato, acoplando funcionalmente a captação de glicose
estimulada pela insulina à síntese de glicogênio estimulada pela insulina. O status de fosforilação do
GS, então, serve para modular a afinidade da enzima pelo glicose-6-fosfato. A GS desfosforilada é
mais sensível ao alosterato de glicose-6-fosfato, facilitando a ativação da síntese de glicogênio
estimulada pela insulina ( 85 , 769 ).
No entanto, o aumento da atividade da GS por si só é insuficiente para a insulina promover glicogênese
líquida. A atividade da fosforilase do glicogênio deve ser simultaneamente reduzida para evitar a
ciclagem do glicogênio ( 640 ). No lado catabólico do metabolismo do glicogênio, a atividade da
fosforilase do glicogênio é regulada pela insulina por mecanismos amplamente semelhantes aos do GS:
fosforilação e alosteria ( 97 ). Em um mecanismo clássico, a fosforilase quinase ativa ativa a fosforilase
do glicogênio através da fosforilação de Ser ; A insulina promove a desfosforilação e a inativação da
fosforilase quinase e, consequentemente, a desfosforilação e a inativação da glicogênio fosforilase (
433 , 949) Além disso, o direcionamento de insulina de PP1 para a partícula de glicogênio aumenta sua
atividade em relação à fosforilase de glicogênio, desfosforilando Ser e, assim, diminuindo a
atividade de fosforilase ( 949 , 951 ). Ambos os mecanismos permitem que a insulina diminua a
glicogenólise e promova a síntese líquida de glicogênio. E, assim como na glicogênio sintase, o
controle alostérico da fosforilase através da inibição pela glicose-6-fosfato é um mecanismo crítico
para o controle da glicogenólise pela insulina ( 97 ). Estudos futuros que perturbam a regulação da
insulina da glicogênio fosforilase, análogos aos que foram realizados para a glicogênio sintase, são
necessários para fornecer uma compreensão mais completa do metabolismo do glicogênio muscular in
vivo.
A ação da insulina muscular é, portanto, um relé fortemente coordenado que serve para promover a
utilização e o armazenamento da glicose ( FIGURA 2 ). Embora esses resultados fisiológicos -
captação de glicose e síntese de glicogênio - tenham sido apreciados há muito tempo, sua base
molecular ainda está sendo elucidada. Uma variedade desconcertante de mediadores de proteínas foi
implicada, em particular, na captação de glicose estimulada por insulina e, portanto, apenas um primer
é oferecido acima. O estudo do metabolismo do glicogênio muscular tem uma história histórica que
remonta às origens da bioquímica; aqueles investigadores que usam ferramentas modernas para
produzir idéias novas e surpreendentes sobre sua regulamentação estão de fato sobre os ombros dos
gigantes.
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FIGURA 2.
A cascata de sinalização de insulina no músculo esquelético. A ativação do receptor de insulina (INSR)
tem duas funções metabólicas principais no miócito esquelético: captação de glicose e armazenamento de
glicogênio. A estimulação da insulina pela captação de glicose ocorre através da translocação de vesículas
de armazenamento contendo GLUT4 (GSVs) para a membrana plasmática. O aumentoresultante na
produção intracelular de glicose-6-fosfato, juntamente com uma desfosforilação coordenada de proteínas
metabólicas de glicogênio, permite a síntese líquida de glicogênio. Círculos e setas verdes representam
eventos ativadores; círculos e setas vermelhos representam eventos inibitórios. GSK3, glicogênio sintase-
cinase 3; PI3K, fosfoinositida-3-cinase; PP1, proteína fosfatase 1.
C. Sinalização hepática da insulina: efeitos e efeitos
A insulina do pâncreas endócrino é secretada na veia porta, de modo que o fígado é exposto a
concentrações de insulina duas a três vezes maiores do que as da circulação geral ( 136 ). As medições
da insulina venosa portal, especialmente em roedores, são difíceis e raramente são realizadas, mas os
pesquisadores que estudam a ação hepática da insulina por infusão periférica de insulina devem ter em
mente que o incremento na concentração plasmática de insulina medido em um local periférico não é
igual ao incremento na veia porta concentração de insulina “vista” pelo fígado.
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As diversas ramificações anabólicas da ação da insulina são exemplificadas pela cascata de sinalização
da insulina hepática. A insulina promove a síntese de todas as principais classes de macromoléculas
metabólicas: glicogênio, lipídios e proteínas. Além disso, a insulina reduz rápida e potentemente a
produção de glicose hepática (HGP) ( 136 ). Como o aumento do HGP em jejum e a insensibilidade
desse parâmetro à insulina são características do T2D, a medição da supressão de insulina do HGP é
uma leitura fisiológica comumente relatada da sensibilidade à insulina hepática. Contudo, a supressão
imediata da insulina do HGP tem componentes diretos e indiretos, como exploraremos aqui e na seção
III ( 105 , 136 , 504 , 661 , 704) Como o controle extra-hepático do HGP é quantitativamente
significativo, as leituras experimentais mais puras da ação direta da insulina hepatocelular são a síntese
de glicogênio estimulada pela insulina, transcritos regulados pela insulina e eventos de fosforilação na
cascata de sinalização da insulina. É com esse último aspecto da ação da insulina hepática que
começamos nossa discussão, pois são esses eventos de fosforilação que permitem a regulação da
insulina de processos fisiológicos, como transcrição de genes e metabolismo de glicogênio.
Sinalização hepática à insulina começa, como em todos os tipos de células, com INSR trans -
autophosphorylation, activao, recrutamento e de proteínas de sinalização andaime. As principais
isoformas do IRS expressas nos hepatócitos são IRS1 e IRS2 ( 196 ). Várias perturbações genéticas da
expressão hepática de Irs1 e Irs2 não definiram claramente papéis distintos para nenhuma das
isoformas; as evidências disponíveis sugerem que Irs1 e Irs2 desempenham papéis funcionalmente
semelhantes no fígado ( 195 , 196 , 662 , 827 , 907 ). Irs1 pode desempenhar um papel maior do que
Irs2na homeostase normal da glicose: camundongos Irs1 específicos para o fígado apresentam
intolerância à glicose mais pronunciada do que camundongos Irs2 específicos para fígado ( 195 ) A
sinalização de insulina levemente defeituosa nos camundongos Irs1 foi agravada consideravelmente
pelo Irs2 específico para fígado, concomitante a deleção, e a deleção de Irs2 específica do fígado por si
só produziu apenas leve intolerância à glicose com sinalização preservada de insulina hepatocelular; a
ausência de ambas as isoformas foi necessária para produzir um fenótipo metabólico grave com
estimulação embotada da insulina da atividade de PI3K e AKT e acentuada hiperglicemia em jejum (
196) Da mesma forma, o knockdown agudo de 70 a 80%, mediado por RNA, de Irs1 ou Irs2, no fígado
de ratos, produziu fenótipos leves, sem prejuízo da atividade PI3K ou AKT a jusante ( 827 ). Somente
após a co-exclusão de Irs1 e Irs2 os ratos manifestaram tolerância à glicose diminuída e estimulação
embotada da insulina da atividade PI3K e AKT ( 827 ). Tentativas de atribuir controle preferencial da
via ao IRS1 ou IRS2 hepático produziram resultados inconsistentes ( 195 , 827 ). No entanto, é bem
possível que o IRS1 e o IRS2 desempenhem pelo menos parcialmente funções distintas na sinalização
da insulina hepática; esta hipótese é apoiada por 1) regulação potente da insulina da Irs2 , mas não da
Irs1 , transcrição no fígado; e 2 ) o motivo KRLB exclusivo de IRS2, que se liga ao domínio tirosina
quinase INSR e pode limitar sua atividade ( 915 , 950 ). A principal subunidade catalítica de PI3K na
sinalização de insulina hepatocelular é a p110α; a exclusão específica dessa substância para o fígado
prejudica gravemente a geração de PIP estimulada por insulina , a ativação de AKT e a supressão da
produção de glicose no fígado ( 790 ).
A diversificação da via de sinalização da insulina hepática parece ocorrer em grande parte distal à
ativação do AKT. Os substratos da AKT incluem GSK3 (regulação da síntese de glicogênio), o fator de
transcrição box O1 (FOXO1, regulação da transcrição de genes gluconeogênicos) e vários reguladores
da atividade da mTORC1, que por sua vez controlam um grande programa anabólico que regula a
expressão gênica lipogênica e a síntese proteica ( 141 , 504 , 604 ). Embora a sinalização direta da
insulina hepatocelular para controle metabólico possa não ser totalmente dependente da AKT, ainda
estão por ser descritas vias alternativas ( 504) A considerável redundância funcional entre a sinalização
da insulina e as vias de detecção de nutrientes, especialmente a sinalização de mTOR, desafiou as
tentativas de provar a existência de vias alternativas de sinalização de insulina nos hepatócitos ( 339 ,
504 ). Com isso em mente, agora consideramos os ramos fisiológicos acima mencionados da
sinalização de insulina hepatocelular.
A estimulação da síntese líquida de glicogênio é uma importante função fisiológica direta da insulina
pós-prandial no hepatócito. Em humanos, a estimulação semi-máxima da taxa líquida de síntese de
glicogênio hepático sob condições hiperglicêmicas e hipoglucagonêmicas ocorre em concentrações de
insulina na veia porta de 20 a 25 μU / ml ( 697 ). Como no músculo esquelético, a síntese de glicogênio
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no fígado é regulada tanto pela fosforilação quanto pelo alostery, com alostery de importância crítica (
702 ). O transporte de glicose no hepatócito não é regulado pela insulina e, portanto, a insulina exerce
um controle menos completo sobre as taxas sintéticas de glicogênio do que no músculo esquelético (
440 , 640) Por exemplo, a hiperglicemia é suficiente para inativar a fosforilase do glicogênio hepático
pelo alosato de glicose e, assim, promover a síntese líquida de glicogênio hepático ( 109 , 440 , 640 ).
A hiperglicemia também causa a translocação da glucocinase do núcleo para o citoplasma,
possibilitando o fluxo de glicose-G6P ( 359 ). No entanto, a sinalização da insulina hepática através do
INSR é necessária para a síntese normal de glicogênio; ratos com nocaute agudo de oligonucleotídeo
antisense de Insr hepáticodiminuíram acentuadamente a síntese hepática de glicogênio sob condições
hiperglicêmicas (RJ Perry e GI Shulman, observações não publicadas). A estimulação com insulina da
síntese líquida de glicogênio hepático pode ocorrer através de vários mecanismos. Embora o transporte
de glicose não esteja sob controle da insulina no fígado, a insulina ainda regula a alocação de
glicogênio sintase (GYS2) pelo G6P. O GYS2 Arg é necessário para sua ativação alostérica por
G6P,e camundongos heterozigotos para uma mutação GYS2 R582A exibiram deposição hepática
reduzida de glicogênio em experimentos de reabastecimento em jejum ( 872a ). A translocação da
glicocinase é facilitada pela insulina, e o gene Gck também está sob controle transcricional positivo
rápido e potente da insulina ( 9 , 295, 359 , 360 , 451 , 504 ). O aumento da expressão de glucocinase é
fundamental para a ação da insulina hepática, não apenas porque aumenta a alosteria G6P na GYS2,
mas porque controla a utilização e o armazenamento da glicose hepática. A análise do controle
metabólico demonstrou que a expressão da glucocinase é um importante local de controle da taxa de
fluxo sintético do glicogênio ( 9 ), e a atividade da glucocinase também impulsiona a lipogênese de
novo através do impulso do substrato ( 295 ). Curiosamente, foi relatado que humanos com T2D
exibem expressão diminuída de glucocinase; a extensão dessa repressão transcricional foi
correlacionada com a glicemia de jejum ( 294) A fosforilação da AKT e a inativação da GSK3, que
favorecem a desfosforilação da GYS2, também podem contribuir para a estimulação da atividade da
GYS2 pela insulina. No entanto, em camundongos sem Akt1 e Akt2 no fígado (ratos AKT DLKO), o
reabastecimento em jejum falhou em estimular a síntese líquida de glicogênio, apesar da estimulação
paradoxalmente preservada da fosforilação de GSK3, indicando que o AKT é necessário e a
fosforilação de GSK3 é insuficiente para conduzir a síntese líquida de glicogênio hepático ( 504 )
Curiosamente, a expressão de glucocinase foi mínima em camundongos AKT DLKO e não respondeu
à insulina; Os camundongos AKT DLKO também apresentaram diminuição no ciclo glicêmico-G6P (
504) A ativação da GYS2 pela insulina também envolve a ativação da atividade PP1; o local crítico de
fosforilação regulatória no GYS2 é Ser ( 90 , 702 ). Os ratos que superexpressam GYS2 com
mutações S7A e S644A aumentaram o glicogênio hepático nas condições de alimentação e jejum ( 703
). Tomados em conjunto, esses dados apontam para a primazia do controle alostérico e do substrato da
síntese líquida de glicogênio hepático pelos metabólitos da glicose, por meio de mecanismos
dependentes e independentes da insulina.
O controle da insulina no metabolismo hepático do glicogênio também envolve a supressão do fluxo
glicogenolítico. Os mecanismos envolvidos são semelhantes aos descritos acima para o músculo. A
fosforilase hepática é uma seqüência de 79% idêntica à fosforilase muscular em seres humanos, e
alguns modos de sua regulação são, portanto, similares. Por exemplo, a fosforilação do NH Ser -
terminal ativa fortemente a actividade fosforilase e a inibição da insulina de fosforilase-cinase e
activação da proteína fosfatase-1 são os mecanismos principais, por conseguinte, para a supressão de
insulina da glicogenólise ( 579 , 682) A inativação da fosforilase pela insulina pode ser imitada pela
expressão do AKT constitutivamente ativo, indicando que a sinalização canônica da insulina contribui
para a supressão da glicogenólise ( 13 ). Controlo da glicogenólise também está firmemente ligada a
um controlo de síntese de glicogénio: o glicogénio de tipo fígado segmentação subunidade de PP1 (L 
) é ligado e inibida pela fosforilase activo, uma salvaguarda contra a activação simultânea de
fosforilase e GYS2 ( 9 , 15 ). No entanto, a fosforilase também está sob potente controle alostérico e,
como discutido acima, o alosterato de glicose é suficiente para inibir a glicogenólise. A fosforilase
hepática, diferentemente da isoforma muscular, é relativamente insensível ao alostery pelo AMP ou
glicose-6-fosfato (579 ) Pelo contrário, a inibição alostérica pela própria glicose é de particular
importância regulatória para a fosforilase hepática ( 579 , 682 ). Dado o rápido equilíbrio não regulado
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pela insulina da glicose através da membrana plasmática hepatocelular e o papel da glicogenólise
hepática na manutenção da euglicemia, a glicose faz um excelente sentido teleológico como principal
controlador alostérico da atividade da fosforilase hepática.
Por esses mecanismos e, provavelmente, por outros que ainda não foram elucidados, a insulina e a
glicose trabalham em conjunto para regular o metabolismo do glicogênio hepático. Embora os dados
fisiológicos apóiem um modelo no qual a hiperinsulinemia seja necessária e suficiente para aumentar o
fluxo sintético de glicogênio no fígado, a hiperglicemia é necessária e suficiente para suprimir a
glicogenólise hepática, e tanto a hiperinsulinemia quanto a hiperglicemia são necessárias para
promover a síntese líquida de glicogênio hepático ( 640 ), investigações mecanicistas revelaram papéis
para insulina e glicose na glicogenólise e na síntese de glicogênio ( 78) Além do papel permissivo da
insulina na síntese de glicogênio, mediada por alterações baseadas na fosforilação na atividade
enzimática, a insulina também controla a disponibilidade de alosteriais e substratos GS através da
regulação transcricional da glucocinase. Como a disponibilidade de alostery e substrato é central para a
regulação do metabolismo hepático de glicogênio ( 641 ), a capacidade da insulina de modular o fluxo
metabólico de glicogênio através da fosforilação de proteínas, alostery e disponibilidade de substrato o
torna um poderoso regulador da síntese líquida de glicogênio e, portanto, da glicose hepática Produção.
Outro mecanismo chave pelo qual a insulina responde ao estado alimentado é a repressão transcricional
dos genes gliconeogênicos, mediada de maneira mais proeminente pelos fatores de transcrição FOXO.
FOXO1 é um alvo AKT particularmente bem caracterizado, com importantes funções fisiológicas no
hepatócito ( 103 , 195 , 484 , 720 , 857 ). O AKT fosforila três resíduos no FOXO1: Thr , Ser e
Ser , embora outras cinases também possam atingir esses locais ( 103 , 857 ). O FOXO1 fosforilado
é excluído do núcleo, desativando sua atividade do fator de transcrição ( 103) O FOXO1 nuclear ativo
se liga ao coativador transcricional do ativador do peroxissomo co-ativador da transcrição 1-α (PGC1α)
para coordenar um programa transcricional gluconeogênico que envolve a expressão aumentada de
glicose-6-fosfatase ( G6pc ) e fosfo- enol piruvato carboxiquinase ( Pck1 ) ( 569 , 664 ). O FOXO1
ativo também liga o co-repressor SIN3A para diminuir a expressão de glucocinase, favorecendo ainda
mais a exportação de glicose ( 451 ). A potência do programa transcricional gluconeogênico FOXO1
foi destacada por estudos de camundongos com defeitos genéticos na regulação hepática do FOXO1.
Os ratos sem FOXO1 hepática apresentam hipoglicemia em jejum e HGP diminuída ( 526) Mesmo
uma redução de 40% na expressão hepática de mRNA do Foxo1 em camundongos alimentados com
muita gordura foi suficiente para diminuir o HGP basal ( 720 ). O nocaute triplo de Foxo1, Foxo3 e
Foxo4 causa hipoglicemia de jejum particularmente grave ( 295 , 296 ). Curiosamente, em vários
modelos de sinalização insulínica proximal prejudicada com HGP basal aumentado e supressão
diminuída de HGP, incluindo camundongos Irs1 Irs2 específicos para o fígado, camundongos
Insr específicos para o fígado e Akt1 específicos para o fígado ratos Akt2 , ablação de
Foxo1foi suficiente para normalizar o HGP em jejum e ressensibilizar o HGP à insulina ( 195 , 504 ,
603 , 840 ). Esse notável resgate fenotípico provavelmente reflete as conseqüências desastrosas
gluconeogênicas da atividade irrestrita do FOXO1 nesses modelos de resistência hepática total à
insulina e aponta mais importante para a dispensabilidade da ação direta da insulina hepática na
supressão aguda da gliconeogênese pela insulina em roedores em jejum submetidos à hiperinsulinemia-
euglicemia.
Além dos fatores de transcrição FOXO descritos acima, um complexo transcricional incluindo a
proteína de ligação ao elemento de resposta cAMP (CREB), a proteína de ligaçãoCREB (CBP) e o
coativador de transcrição regulado por CREB 2 (CRTC2) controla a expressão gênica gluconeogenic
em um dependente de insulina maneira ( 421 ). Os módulos CREB / CRTC2 e FOXO1 / PGC1α
parecem não ser redundantes e regulados diferencialmente: o módulo CREB / CRTC2 demonstrou ser
crítico para a expressão gênica gluconeogenic nas primeiras horas de jejum, enquanto o módulo
FOXO1 / PGC1α é mais crítico durante jejuns mais longos ( 493 ). A regulação positiva da PGC1α
pelo CREB / CRTC2 pode contribuir para esse fenômeno fascinante ( 421) Assim como o FOXO1 é
regulado pela exclusão nuclear induzida pela fosforilação, o CRTC2 é fosforilado no Ser pela
quinase induzível por sal 2 (SIK2) em resposta à insulina ( 188 ). A fosforilação do CRTC2 promove
sua exportação do núcleo, levando à polubiquitinação e degradação e, assim, desativando o programa
gluconeogenic CRTC2 ( 188 ). Os camundongos com rupturas graves neste eixo apresentam
24 256
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homeostase alterada da glicose: os camundongos knockout para CRTC2 são hipoglicêmicos durante o
jejum, e os ratos que superexpressam um mutante CRTC2 constitutivamente ativo são hiperglicêmicos
( 321 , 882 ).
Os módulos transcricionais FOXO1 / PGC1α e CREB / CRTC2 são mecanismos bem descritos e
elegantes. Foi demonstrado que a inibição farmacológica de PGC1α reduz a expressão gênica
gluconeogenic, glicemia de jejum e sensibilidade à insulina hepática em camundongos obesos
alimentados com alto teor de gordura ( 755 ). Mas o efeito desses módulos transcricionais na
gliconeogênese hepática na vida cotidiana humana moderna, onde o jejum raramente excede 16 horas
de duração, tem sido proposto como relativamente menor ( 419 ). Por exemplo, mesmo 2 h de
estimulação com insulina são insuficientes para causar reduções detectáveis nos níveis de proteína
G6pc ( 620 ). Em vez disso, modelos computacionais indicam que mecanismos não transcricionais
exercem alto controle sobre os fluxos metabólicos da glicose ( 419) Isso inclui alterações na
disponibilidade do substrato, alostery, estado redox e modificações pós-traducionais. Como discutido
acima, o controle da insulina do metabolismo hepático do glicogênio por esses mecanismos é bem
descrito. A regulação da insulina não transcricional da gliconeogênese hepática também ocorre, mas
recebeu menos atenção nos últimos anos. Como será descrito mais adiante, o controle indireto da
gliconeogênese hepática através da lipólise dos adipócitos brancos é fundamental para a supressão
aguda da insulina pela gliconeogênese. No entanto, a insulina também pode regular diretamente a
gliconeogênese hepática, contrariando a fosforilação induzida por cAMP de fosfofructoquinase-2 /
frutose-2,6-bifosfatase-2 (PFK-2 / FBPase-2) Ser ; essa desfosforilação promove a atividade da
FBPase-2, diminuindo os níveis de frutose-2,6-bifosfato e desinibindo a enzima gluconeogenic
FBPase-1 ( 691 , 914 ). Curiosamente, a desfosforilação de PFK-2 / FBPase-2 também pode inibir a
glucocinase, promovendo sua translocação nuclear ( 173 ). Esse mecanismo provavelmente é mais
operativo em estados de tônus alto de glucagon / catecolamina, e seu papel na supressão pós-prandial
normal da gliconeogênese requer estudos adicionais.
Como mencionado acima, a supressão aguda de HGP é uma das leituras fisiológicas mais usadas da
ação da insulina hepática ( 33 , 54 , 105 , 112 , 115 , 484 , 504 , 722 ). A questão de saber se esse efeito
é direto (isto é, autônomo de hepatócitos) ou indireto atraiu considerável atenção ( 135 , 136 , 208 , 472
, 504 , 620) Uma consideração metodológica chave a este respeito são as contribuições relativas da
glicogenólise e gliconeogênese ao HGP. O conteúdo de glicogênio hepático decai exponencialmente
com a duração do jejum (implicando que seu derivado, a taxa de glicogenólise hepática líquida,
também decaia exponencialmente com o jejum), com depleção quase total após 12 h em ratos e 48 h
em humanos ( 628 , 704 ). Por outro lado, as taxas absolutas de gliconeogênese hepática permanecem
relativamente constantes durante as primeiras 48 h da jejum, até a limitação do substrato (isto é, lactato,
alanina) resultar em diminuição do fluxo gliconeogênico ( FIGURA 3 ) ( 628 , 643 , 704) Como as
concentrações plasmáticas de glicose em um sujeito em jejum refletem o HGP, uma implicação
interessante dessas observações é que a concentração plasmática de glicose (e, por extensão, a
concentração plasmática de insulina) durante um jejum é um sinal sistêmico chave que reflete o
conteúdo hepático de glicogênio (ou seja, disponível reservas de carboidratos disponíveis para o SNC e
outros tecidos obrigatórios que utilizam glicose). Como essa e as seções subsequentes exploram, a ação
direta e indireta da insulina hepática tem efeitos diferentes na glicogenólise hepática líquida e na
gliconeogênese, o entendimento das contribuições relativas desses fluxos é fundamental para o
planejamento e a interpretação de experimentos sobre esse assunto.
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FIGURA 3.
Fontes de produção de glicose hepática durante o jejum em humanos. Durante o período pós-prandial
precoce (não mostrado), o fígado realiza a captação líquida de glicose, pois a glicose ingerida é
armazenada como glicogênio hepático. O fluxo gliconeogênico continua, mas é desviado para o
armazenamento de glicogênio. Após esse período, o fluxo gliconeogênico contribui para a produção de
glicose hepática e continua a uma taxa relativamente constante por ~ 48 h, diminuindo eventualmente
devido à diminuição da disponibilidade de substrato. A glicogenólise hepática líquida, ao contrário,
contribui inicialmente com cerca de metade da produção de glicose hepática, mas sua taxa diminui
exponencialmente em concordância com o conteúdo de glicogênio hepático. A glicogenólise hepática
ainda contribui consideravelmente para a produção de glicose hepática após 24 h de jejum, mas está quase
esgotada em 48 h. Como as concentrações de glicose no plasma refletem as taxas de produção de glicose
hepática durante um jejum, a concentração de glicose no plasma é um sinal sistêmico do conteúdo de
glicogênio hepático durante o jejum. [Dados de Rothman et al. (704 ).]
Com isso em mente, a supressão direta de insulina da glicogenólise hepática líquida é certamente um
mediador fisiologicamente importante da supressão de insulina do HGP ( 208 ). De fato, durante as
primeiras 22 h de jejum em humanos, a glicogenólise hepática contribui com aproximadamente 40% do
HGP ( 704 ). Porém, nos roedores em jejum e com depleção de glicogênio, freqüentemente usados em
experimentos com pinças hiperinsulinêmicas euglicêmicas, a principal fonte de HGP é a
gliconeogênese hepática ( 620 ). Como a insulina suprime a gliconeogênese hepática em questão de
minutos, muito antes que ocorram alterações nos níveis de proteínas gliconeogênicas, os mecanismos
de transcrição descritos acima não podem ser responsáveis pela supressão aguda da gliconeogênese
hepática pela insulina ( 218 , 484 ,620 ). Além disso, como vários modelos genéticos de resistência
hepática total à insulina suprimem a HGP normalmente em resposta à insulina, a possível existência de
uma via alternativa de sinalização de insulina hepatocelular direta independente de AKT envolvida na
supressão gluconeogênica aguda seria uma explicação fisiológica insuficiente ( 105 , 195 , 504 ) Em
vez disso, a inibição aguda da insulina do fluxo gliconeogênico hepático parece ser um efeito
amplamente indireto, mediado principalmente pela supressão de insulina da lipólise de WAT ( 54 , 136
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, 620 , 684) Este mecanismo será discutido em detalhes na seção III; aqui, queremos apenas enfatizar a
inadequação das medições da supressão de insulina da produção hepática de glicose para avaliar
especificamente a ação direta da insulina hepática no estado de jejum.
A insulina também tem efeitos hepatocelulares diretos no metabolismo lipídico. O mais proeminente
entre esses efeitos é a regulação positiva transcricional de vários genes da lipogênese de novo (DNL),
embora também tenham sido relatados aumento da depuração de lipoproteínas ricas em triglicerídeos e
diminuição da exportação de lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL) ( 457 ). O efeito geral é
promover o armazenamento lipídico no hepatócito e diminuir a disponibilidade de ácidos graxos para
oxidação por outros tecidos. De fato, as concentrações plasmáticas de triglicerídeos diminuem
vertiginosamente dentro de 15 minutos da infusão de insulina, embora no cenário de uma refeição
mista, os triglicerídeos absorvidos neguem esse efeito.
O DNL, como a gliconeogênese, está sob controle transcricional lento, mas potente, por um mecanismo
dependente de PI3K / AKT. No entanto, diferentemente da gliconeogênese, o DNL também é
agudamente regulado pela fosforilação de enzimas lipogênicas estimulada pela insulina. Embora o
fluxo de DNL tenha sido estimado como responsável por apenas 25% do fluxo lipogênico hepático
(comparado com ~ 60% da esterificação de ácidos graxos circulantes e 15% de lipídios da dieta), a
estimulação de DNL à insulina é consistente com seu efeito anabólico geral ( 197 )
O regulador mestre da transcrição do DNL hepático é a proteína 1c de ligação ao elemento regulador
do esterol (SREBP-1c), que promove o DNL aprimorando a transcrição de várias enzimas lipogênicas,
principalmente acetil-CoA carboxilase 1 ( Acaca ), ácidos graxos sintase ( Fasn ) e glicerol-3-fosfato
aciltransferase 1 ( Gpam ) ( 215 , 442 ). A superexpressão específica do fígado de SREBP-1c é
suficiente para causar esteatose hepática ( 368 ). A insulina atua no SREBP-1c principalmente regula
positivamente sua transcrição, mas a insulina também promove a clivagem e translocação nuclear de
SREBP-1c: os mecanismos canônicos de ativação do SREBP ( 207 , 330) Esses efeitos podem ser
bloqueados pela inibição de PI3K, AKT ou mTORC1, sugerindo que essas cinases se encontram a
montante de SREBP-1c ( 487 ). Em particular, a observação de que camundongos Akt2 específicos
para o fígado não desenvolvem esteatose hepática mesmo em um ambiente ob / ob deficiente em
leptina sugere que a regulação da insulina no metabolismo lipídico ocorre em grande parte a jusante do
AKT ( 458 ). O substrato mTORC1 S6K é necessário para o processamento de SREBP-1c, mas não
para a sua regulação positiva da transcrição ( 487 , 604) É importante notar, no entanto, que a ativação
transcricional do programa DNL pela insulina é particularmente lenta: em um estudo de hepatócitos
primários de rato, o SREBP-1 não foi detectado em extratos nucleares até 8 horas após o tratamento
com insulina ( 283 ). Um mecanismo transcricional mais rápido pelo qual a insulina aumenta o fluxo de
DNL é a indução de glucocinase ( 163 , 295 ), que aumenta a disponibilidade de substrato lipogênico.
Além da regulação positiva transcricional do DNL, a insulina também ativa agudamente o fluxo de
DNL regulando a fosforilação das enzimas lipogênicas, embora as vias específicas de transdução de
sinal envolvidas sejam incompletamente compreendidas. Por exemplo, o ACC é rapidamente ativado
em resposta à insulina ( 909 ), provavelmente através de eventos de desfosforilação e fosforilação ( 100
). A insulina promove a desfosforilação de Ser (no ACC1) e Ser (no ACC2), talvez através da
inibição da AMPK, que normalmente fosforila esses locais ( 845 , 908 ). Camundongos knock-in com
ACC1 Ser e ACC2 Ser mutados em alanina têm ACC hepático constitutivamente ativo e
consequente aumento da lipogênese hepática, demonstrando a importância fisiológica desses locais (
250 ). A insulina também pode aumentar a fosforilação de outros resíduos do ACC, mas não foi
demonstrado que essas modificações alterem a atividade do ACC ( 305 ). A insulina também regula a
fosforilação da ATP citrato liase (ACLY). O ACLY converte o citrato intermediário do ciclo do ácido
tricarboxílico no precursor lipogênico acetil CoA, vinculando o metabolismo da glicose ao DNL. Três
locais de fosforilação do ACLY são responsivos à insulina; Ser é um substrato AKT, enquanto Thr
 e Ser são substratos GSK3 ( 57 , 345) A fosforilação do ACLY ativa a enzima, impedindo sua
inibição alostérica pelo citrato ( 658 ). No entanto, não está claro que a insulina sirva para aumentar a
atividade do ACLY ( 189 ). Por exemplo, o ACLY Ser também é fosforilado pela proteína cinase A
(PKA); A atividade da PKA se opõe à ação da insulina na maioria dos casos ( 658) Além disso, a
atividade da GSK3 é inibida pela ação da insulina, que é inconsistente com um modelo no qual a
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insulina promove a fosforilação do ACLY para aumentar sua atividade. Assim, o papel fisiológico da
fosforilação de ACLY estimulada por insulina é incerto. Grandes conjuntos de dados fosfoproteômicos
podem revelar outros eventos de fosforilação regulados por insulina na via lipogênica; o desafio será
determinar quais delas são capazes de alterar o fluxo lipogênico.
Até agora, consideramos como a insulina regula a síntese hepatocelular de duas classes principais de
macromoléculas biológicas: glicogênio e lipídios. Terminamos nossa discussão com uma terceira
macromolécula: proteínas. A regulação da insulina na síntese de proteínas é amplamente mediada pela
sinalização no alvo de mamíferos da rede de rapamicina (mTOR). mTOR é uma grande proteína
quinase que, dependendo de seus parceiros de ligação, pode formar dois complexos funcionais
mutuamente exclusivos, mTORC1 e mTORC2 ( 752) O mTORC1 e o mTORC2 interagem com a
cascata de sinalização da insulina, mas os efeitos do mTORC1 são melhor estudados. A síntese proteica
estimulada pela insulina é mediada por mTOR em muitos tipos de células responsivas à insulina,
incluindo hepatócitos, adipócitos e miócitos, mas a incluímos em nossa discussão sobre a sinalização
hepática da insulina devido às taxas particularmente altas de síntese proteica dos hepatócitos e por
causa das mTORC1s papel na modulação da lipogênese de novo estimulada por insulina (discutido
acima).
A ativação da insulina pelo mTOR é altamente integrada à via PI3K-AKT de maneira bidirecional. A
ativação do AKTOR do mTORC1 é incompleta, mas pode envolver a fosforilação do AKT e a
inativação do complexo 2 da esclerose tuberosa (TSC2) e / ou substrato do AKT rico em prolina de 40
kDa (PRAS40), inibidores da ativação do mTORC1 ( 349 , 866b ). O mTORC1 ativado fosforila
componentes do mecanismo de translação, incluindo S6K e as proteínas de ligação 1 e 2 do fator de
iniciação da tradução eucariótica (4EBP1 / 2); o efeito geral é induzir um amplo programa de tradução
caracterizado por transcrições com motivos de oligopirimidina 5 'terminal (TOP) ( 508a , 752 , 839)
Além desses efeitos a jusante, a sinalização do mTORC1 também exerce feedback negativo sobre a
sinalização proximal da insulina, promovendo a fosforilação da S6K e a desestabilização do IRS1, bem
como a fosforilação e a estabilização da proteína adaptadora GRB10, que por sua vez se liga e inibe o
INSR ( 339 , 944 ). O mTORC1 também regula a síntese de macromoléculas não proteicas, incluindo a
fosfatidilcolina necessária para a secreção de VLDL-triglicerídeos ( 665 ). Finalmente, a sinalização
mTOR regula positivamente o AKT. A fosforilação do mTORC2 do AKT Ser é provavelmente a
leitura mais comumente empregada na sinalização celular de insulina, embora ainda não esteja claroexatamente como o mTORC2 é ativado pela insulina ( 453 , 729) A fosforilação de Ser é um evento
ativador que aumenta a atividade da AKT quinase e pode alterar sua especificidade de substrato ( 16 ,
288 , 362 ). Por meio desses mecanismos bem descritos e provavelmente por ainda não identificados, a
sinalização do mTOR afeta todos os ramos funcionais da sinalização da insulina por meio da
propagação direta do sinal (como na síntese de proteínas) ou da sintonia indireta (como pelo feedback
no INSR, IRS1 e AKT). Importante, o mTOR permite a integração de outros sinais anabólicos (por
exemplo, disponibilidade de aminoácidos) com a sinalização de insulina ( 453 ).
Como a discussão acima demonstra, a sinalização hepatocelular da insulina é uma cascata ricamente
ramificada com links para todos os ramos do anabolismo de macronutrientes ( FIGURA 4 ). As
principais ações diretas da insulina no fígado são estimular a síntese de glicogênio e regular
transcricionalmente a gliconeogênese, a lipogênese de novo e o anabolismo protéico. É lamentável,
então, que as leituras mais comuns usadas para interrogar experimentalmente a ação da insulina no
fígado sejam 1 ) uma ação parcialmente indireta da insulina no hepatócito (supressão da produção
hepática de glicose) ou 2 ) um evento de fosforilação com múltiplas entradas fisiológicas e controle
indireto da insulina, mas para o qual existem excelentes anticorpos comerciais (AKT Ser ) Na seção
IV, tentamos sintetizar o que se sabe sobre a resistência à insulina hepática e o que se sabe sobre a ação
da insulina hepática para sugerir estratégias experimentais fisiologicamente significativas.
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FIGURA 4.
Sinalização de insulina hepática. A sinalização do AKT é central para a ação da insulina hepatocelular. Os
efeitos rápidos incluem a ativação do mecanismo sintético de glicogênio e proteína. Os efeitos mediados
transcricionalmente mais lentamente incluem a regulação positiva da glucocinase, diminuição da
capacidade gluconeogênica e estimulação da capacidade lipogênica de novo. Círculos e setas verdes
representam eventos ativadores; círculos e setas vermelhos representam eventos inibitórios. IRS, substrato
do receptor de insulina; GSK3, glicogênio sintase-cinase 3; PI3K, fosfoinositida-3-cinase; PP1, proteína
fosfatase 1; GPAT, glicerol-3-fosfato aciltransferase; G6PC, glicose-6-fosfatase; PCK1, fosfo- enol-
piruvato-carboxiquinase; SREBP1c, proteína 1c de ligação ao elemento regulador de esterol; SAF, ácido
graxo sintase.
D. Sinalização da insulina adipócita branca: efeitos e efeitos
O adipócito branco é primorosamente sensível à insulina in vivo. A potência da insulina para controlar
os níveis plasmáticos de ácidos graxos não esterificados (AGNE) é crítica para a manutenção da
euglicemia; a supressão da lipólise é uma importante função fisiológica da insulina em WAT ( 620 ,
684 ). A supressão da lipólise de WAT mostra uma forte dependência dos níveis plasmáticos de
insulina; o ED em humanos é de ~ 20 μU / mL ( 684 ). Como os níveis plasmáticos de insulina em
humanos saudáveis e não diabéticos variam apenas de ~ 5 a 60 μU / mL ( 655 , 684), a regulação
fisiológica da insulina da lipólise WAT é capaz de acessar uma porção muito maior de sua faixa
dinâmica, em comparação com a regulação da insulina da captação de glicose no corpo todo, que tem
um ED de ~ 60 μU / mL e atinge apenas os níveis máximos na insulina suprafisiológica
concentrações> 200 μU / mL ( 694 ). A estimulação do transporte de glicose é outra função principal
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da insulina no adipócito, embora o WAT represente apenas uma pequena fração da disposição de
glicose no corpo todo ( 430 ). Consideramos agora os efetores envolvidos na regulação da insulina da
lipólise e captação de glicose nos adipócitos brancos ( FIGURA 5 ).
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FIGURA 5.
Sinalização de insulina no adipócito branco. As funções fisiológicas mais críticas da ação da insulina no
tecido adiposo branco são a supressão da lipólise e a estimulação da captação de glicose. A supressão da
lipólise requer fosfodiesterase 3B (PDE3B) e ocorre em grande parte através da atenuação de eventos
estimulados por cAMP, como perilipina (PLIN) e fosforilação de lipase sensível a hormônios (HSL). A
estimulação da insulina pela captação de glicose ocorre através das vias dependentes da fosfoinositida-3-
cinase (PI3K) [receptor de insulina esquerdo (INSR)] e independente de PI3K (INSR direita), usando
inúmeros efetores para promover a translocação, encaixe e fusão do armazenamento contendo GLUT
vesículas (GSVs) com a membrana plasmática. Círculos e setas verdes representam eventos ativadores;
círculos e setas vermelhos representam eventos inibitórios. IRS, substrato do receptor de insulina; PP,
fosfatase proteica; SREBP-1c, proteína 1c de ligação ao elemento regulador de esterol; LPL, lipoproteína
lipase.
A supressão de insulina dos níveis plasmáticos de NEFA ocorre através da rápida inibição da lipólise
de triglicerídeos nos adipócitos. A insulina é o hormônio antilipolítico mais potente e age rapidamente;
os níveis de NEFA no plasma de rato são suprimidos em ~ 90% em 5 minutos após o aumento da
insulina para níveis pós-prandiais ( 285 , 477 ). Essa ação rápida é facilitada pela meia-vida curta do
NEFA plasmático: 2–4 min ( 206 ). Os mecanismos mais bem compreendidos para a supressão da
lipólise da insulina envolvem a atenuação ou reversão da sinalização adrenérgica através do cAMP e da
proteína cinase A (PKA) ( 203 , 367) Para entender a regulação da insulina da lipólise de WAT,
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começamos, portanto, resumindo esses mecanismos dependentes de cAMP / PKA. A PKA fosforila
duas proteínas-chave envolvidas na lipólise de WAT: lipase sensível a hormônios (HSL) e perilipina
(PLIN) ( 367 , 869 ). O HSL é fosforilado em três resíduos de serina do terminal COOH (Ser , Ser
 , Ser ), causando sua translocação do citosol para a superfície das gotículas lipídicas ( 328 , 820
). A importância do HSL no controle hormonal da lipólise de WAT foi destacada pela identificação de
uma mutação de frameshift humana no HSL ( 14) Os pacientes homozigotos para a mutação não
expressaram HSL e tiveram severamente prejudicado o controle da lipólise; tanto a estimulação com
isoproterenol quanto a supressão da lipólise pela insulina estavam marcadamente defeituosas ( 14 , 947
). Da mesma forma, a exclusão de Hsl em camundongos resulta em estimulação adrenérgica
severamente prejudicada da lipólise ( 293 , 557 , 602 ). No entanto, o HSL serve principalmente como
lipase DAG, com lipase triglicerídica adiposa (ATGL) catalisando a hidrólise inicial do TAG ( 210 ,
946 , 959) O controle hormonal completo da taxa lipolítica também requer a proteína perilipina de
revestimento de gotículas lipídicas. As perilipinas são abundantes e cinco isoformas PLIN
desempenham funções específicas de tecido ( 93 ). A PLIN1 é