Resistência insulínica

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Insulina
Murillo Azevedo – turma 100
Mecanismo de ação da insulina 
Receptores de insulina – Receptores enzimáticos
Receptores enzimáticos - São receptores do tipo proteína transmembrana, acoplados a enzimas, com o domínio externo que se liga ao ligante, o domínio interno fica no citosol e está associado diretamente a uma enzima ou esse domínio mesmo tem uma atividade enzimática.
Receptores tirosinas-cinase (RTKs)
São os receptores ativados por proteínas que tem a capacidade de controlar o comportamento celular, das células as quais o receptor está ligado. Existem 60 RTKs em humanos, um deles é o receptor de insulina que é fosforilado pela insulina.
Mecanismo de ação: a ligação da proteína de sinalização se liga ao domínio externo, localizado na membrana celular, interage com esse domínio e ativa o domínio tirosina-cinase no domínio presente no citosol. Essa ativação permite a fosforilação das cadeias laterais da tirosina na parte citosólica do receptor, que permite a criação de sítios de ancoragem para proteínas intracelulares de sinalização, permitindo que esse sinal seja efetivo na célula.
· Dimerização dos receptores:
Meio por qual o receptor tirosina-cinase se ativa, isso significa dizer que uma vez que o ligante se liga ao domínio extracelular, acontece a dimerização, união dos dois domínios citoplasmáticos da cinase.
Dimerização em receptores de insulina: a dimerização nesse caso acontece pela aproximação dos domínios cinase numa direção que permite que esses domínios se fosforilem, se tornando tirosinas específicas nos sítios ativos da cinase. Essa mudança conformacional permite que ambos os domínios do receptor se ativem.
Como acontece a dimerização? Normalmente os RTK são monômeros, quando o ligante ativa o receptor esses monômeros interagem e formam um dímero. Essa proximidade e interação entre os monômeros permite uma fosforilação mútua, isso promove dois acontecimentos:
1) fosforilação de algumas tirosinas no domínio cinase, que permite a ativação completa desses domínios.
2) fosforilação de algumas tirosinas em outras partes do receptor, abrindo sítios de ligação para outras proteínas de sinalização intracelular.
Sítios de ancoragem para proteínas de sinalização celular
Uma vez que esses sítios de ancoragem são criados, através da fosforilação da tirosina no domínio cinase, proteínas específicas de sinalização se ligam e elas podem se tornar ativas ao serem fosforiladas em algumas tirosinas.
Receptor de insulina e o IGF1 – esses RTK usam essas proteínas para aumentar o complexo de sinalização em receptores ativados, é como se essas proteínas ativadas se tornassem novos sítios ativos, aumentando a quantidade deles no receptor.
· Domínios SH2 ou PTB – são domínios da proteína ligante que a permite se ligar na tirosina fosforilada (sítio ativo do receptor). Esses domínios permitem que a proteína se liguem tanto aos sítios de tirosina fosforilada no receptor, quando em proteínas que tenham tirosina fosforilada (como acontece no caso da insulina, que o receptor usa as proteínas ativadas para aumentar o complexo de receptor ativado). 
Obs.: algumas proteínas também agem inibindo o processo também, elas são responsáveis por realizar o feedback negativo e mander tudo equilibrado.
Resultado da ligação da proteína sinalizadora ao sítio ativo do receptor através do domínio SH2 => Ativação da Ras (GTPase)
A Ras GTPase é uma enzima envolvida em transmissão de sinais gerados nos receptores enzimáticos. Um único Ras pode propagar coordenadamente ao longo de diversas vias de sinalizações diferentes, é como se ela fosse um centro de sinalização. Em humanos existem 3 tipos: H-Ras; K-Ras; N-Ras. Mas como são muito parecidas, considera-se como apenas Ras.
Ras: GTPase monomérica, tem um ou mais grupos lipídicos que se ancoram na membrana celular, na face citoplasmática, que é de onde ela manda a sinalização quando ativada. Geralmente, ela é ativada quando os RTKs precisam mandar sinais pro núcleo celular para estimular a proliferação ou diferenciação por expressão gênica.
Como acontece a ativação ou a inativação da Ras?
1) Após a proteína sinalizadora se ativar, lá no RTK, quando ela ativa a Ras-GEF (fatores de troca de nucleotídeos de graninha-Ras), acontece a fosforilação da Ras inativa em Ras ativa, pela adição de um fosfato.
2) A Ras-GAP (Proteína de ativação de Ras-GTPase), por outro lado, atua hidrolisando o GTP da Ras ativa, tornando-a inativa.
· Os RTKs podem ativam a Ras de duas formas então: ativando a Ras-GEF ou inibindo a Ras-GAP.
Ras ativa – age ativando a sinalização de MAP-cinase
Tanto as fosforilações das tirosinas como a ativação de Ras, desencadeada pelos RTKs ativados, têm curta duração. Portanto, para que o efeito sejam eficazes esse sinal precisa ser convertido em eventos de longa duração, para que ele chegue no núcleo celular.
Módulo MAP-cinase: 
A Ras ativada que dá inicio a essa cascata enzimática:
· A Ras fosforila a MAPKKK – Raf, que torna ativada;
· A MAPKKK ativada fosforila a MAPKK-Mek, que se torna ativada;
· A MAPKK fosforila a MAPK (Erk) que se torna ativada.
· MAPK (Erk) é capaz de transmitir o sinal dessa cascata através da fosforilação de várias proteínas celulares, principalmente através da regulação de transcrição e outras proteínas cinases.
Receptores de insulina
A insulina é um hormônio produzido pelas células beta-pancreáticas das ilhotas de langerhans, sua produção e secreção pode ser estimulada por altos níveis de glicose ou altos níveis de glucagon no sangue. Dessa forma, quando secretada a insulina ganha a corrente sanguínea e chega até os tecidos, principalmente adiposo e muscular, onde se liga aos receptores de insulina ali presentes, afim de aumentar a recaptação de glicose pelas células e elas terem substrato energético para desempenhar suas funções metabólicas. Esse processo começa pela ativação dos receptores de insulina enzimáticos. 
O receptor de insulina é uma combinação de 4 subunidades que ficam unidas por ligações dissulfeto, sendo duas subunidades alfa no lado externo da membrana e duas subunidades beta, que ficam penetradas na membrana, ou seja, é o domínio citosólico do receptor.
Efeito da ligação da insulina ao receptor de insulina:
A insulina se liga as subunidades alfa, extracelulares, e permite que aconteça a dimerização das subunidades beta, citosólicas, a aproximação dessas subunidades permite que aconteça a autofosforilação no domínio da tirosina cinase, abrindo então os sítios ativos específicos para ligação de proteínas sinalizadoras intracelulares, inclusive os substratos do receptor de insulina (IRS), p. ex., IRS-1, IRS-2 e IRS-3. 
Uma vez ativados os sítios de ligação, as proteínas se ligam, acontece a ativação da Ras, que inicia a cascata de fosforilação das MAP, começando pela MAPKKK, em seguida MAPKK e MAPK (Erf), essa é a enzima que fica responsável por fosforilar diversas proteínas intracelulares, que culminam na alteração do metabolismo intracelular, principalmente no que diz respeito ao metabolismo dos carboidratos, lipídios e proteínas. 
No caso do metabolismo da glicose – Via da sinalização: 
Uma vez que a proteína IRS (principalmente IRS-1 e IRS-2) se liga aos sítios ativos do RTK de insulina, ela fosforila e ativa PI3K, que ativa a PDK (enzima cinase dependente de PI3K) e essa PDK ativa a AKT, que ativam os efeitos celulares em relação a entrada da glicose, que é a formação das vesículas de mobilização de glicose ricas em GLUT.
· Sabe-se que existe a AS160 - molécula que também se associam aos GLUT ( que fica nas vesículas transportadoras de glicose) que, até então, seriam ativadas apenas pela AKT. 
A PI3K é formada por duas subunidades, uma reguladora e uma catalítica. A reguladora mantém a catalítica inibida, a IRS quando se liga a PI3K fosforila a subunidade reguladora e a desativa, tornando a subunidade catalítica livre, e isso torna a PI3K ativa, que ativa a AKT.
Os principais efeitos são:
1) No momento que a insulina se acopla ao receptor de insulina, as membranas de 80% das células aumentam a captaçãode glicose, principalmente as células adiposas e musculares. Quando a glicose é captada elas ficam dentro de vesículas, quando os níveis de insulina caem, essas vesículas se abrem e a glicose é liberada no citosol para ser utilizada.
2) A insulina ao se ligar aos receptores de insulina torna a membrana celular permeável a amoinoácidos, ions potássio e fosfato.
3) Os efeitos lentos da insulina ligada ao receptor se dão devido a tradução de RNAm em ribossomos para a formação de novas proteínas e os ainda mais lentos são os que estimulam a transcrição de DNA lá no núcleo. Ou seja, a insulina pode influenciar em todo o maquinário celular.
Resistência insulínica
Tecido adiposo
Ele é composto por 1/3 de adipócitos e uma parte de macrófagos e outras células. Os macrófagos estão relacionados a resistência insulínica.
Quando ele está se formando o tecido possui dois tipos de adipócitos, os uniloculares e os multiloculares. Dessa forma, quando acontece o aumento do tecido adiposo, pode acontece a hipertrofia (aumento no tamanho de células) e a hiperplasia (aumento no número das células). 
· Hiperplasia: o tecido aumenta e aguenta armazenar mais colesterol e TGL;
· Hipertrofia: o tecido aumenta em número, mas a sua capacidade de armazenar colesterol e TGL fica é menor, chega um momento que não aguenta mais e começa a fazer lipólise e liberar colesterol e TGL, em forma de ácidos graxos, que vão para outros tecidos.
 Tecido adiposo X Via da insulina 
O receptor TLR-4, envolvido em inflamação, que reconhece os PAMPs e DAMPs apresentados por APCs. Uma vez que esse receptor é ativado, ele ativa no espaço intracelular a JNK, é um serino cinase. Esse receptor é ativado através de lipopolissacarídeos, que são marcadores de alguns tipos de bactérias, mas sabe-se que ele também é sensível a ácidos graxos livres.
Portanto, a ligação do ácido graxo age como se fosse um agonista dos lipopolissacrídeos nesse receptor TLR-4, e obesos que tem grande circulação de ácidos graxos, essa ativação é maior.
Ácido graxo –> TLR-4 –> JNK = inibição das IRS
A JNK, quando ativada, ela interfere na via da insulina. Ela fosforila as serinas do sítio ativo lá o sítio ativo do receptor de insulina e com as moléculas IRS, isso faz com que haja a inativação da via da insulina. Com isso, as IRS perdem a utilidade dentro da célula, e a via não dá continuidade, e ai se dá a resistência insulínica.
Ativação da IKK
A ativação da IKK, também nessa via, permite que aconteça a fosforilação da IkapaBeta, que está ligada ao NF-KappaB, que está envolvido em processos inflamatórios. Essa via é ativada pela ativação do TLR-4 (ativada pelos ácidos graxos), o NF-KappaB ativado vai até o núcleo celular e estimula a produção de fatores pró-inflamatórios:
· TNF-alfa
· INOS – óxido nítrico sintase induzido
· COX-2
OBS.: Além dessa ativação de fatores inflamatórios a partir dos adipócitos, acontece também a produção de interleucinas e citocinas a partir dos macrófagos presentes no tecido adiposo, como a IL-1, IL-6 e outros.
O papel do TNF-alfa
O TNF-alfa é liberado no meio extracelular, pelos adipócitos depois da ativação do TLR-4 pelos ácidos graxos, o TNF-alfa se liga ao receptor TNF-R (receptor de TNF).
TNF- R: receptor que ativa a via extrínseca da apoptose, ou seja é um fator de necrose tumoral.
A via da ativação do TNF-R interage também com ativação da JNK e também da NF-kappaB, e funciona como uma retroalimentação para essa via para a produção do TNF-alfa e ativação do TNF-R.
Resistência insulínica – Exercícios físicos
A resistência insulínica é induzida pela obesidade, o exercício físico pode desempenhar um freio nesse processo fisiopatológico de algumas formas.
Inibição da ativação de moléculas inibidoras da via de sinalização da insulina
O exercício físico reduz a expressão e/ou ativação de proteínas intracelulares que possuem ativação da via de sinalização da insulina, como as JNK (serina que impede a ação da IRS), INOS (óxido nítrico sintase), IKK (relacionada a liberação do NF-kappaB) e a PTP1B (uma fosfatase que tira o fosfato la da subunidade Beta do receptor de insulina), essa PTP1B é muito produzida em obesos. 
O exercício físico pode causar efeitos ainda 18 horas após a atividade, bloqueando a expressão de genes que produzem essas moléculas que impedem a via da sinalização de insulina.
Ativação da AMPK
O exercício ativa a AMPK, uma proteína sensível as baixas quantidades de ATP e altas quantidade de AMP. Ela ativada é capaz de estimular a translocação das vesículas de GLUT-4 para a membrana plasmática, possibilitando a entrada da glicose na célula. Essa é uma via independente da insulina, favorecendo a entrada de glicose independente da insulina, dessa forma pessoas que não possuem insulina ou produzem muito pouco, podem aumentar a entrada de glicose na célula através da AMPK pela atividade física.