glicemia insulina

Glicemia: il controllo endocrino del pancreas

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La glicemia è la concentrazione di zucchero (glucosio) presente nel sangue. Il glucosio è fondamentale per l’organismo poiché è il nutriente essenziale per tutte le cellule che lo prelevano direttamente dal sangue e mantenere costante la glicemia è importante per assicurare il normale apporto energetico al cervello. A differenza di altri organi e dei muscoli il cervello non è in grado di immagazzinare riserve di glucosio, pertanto quello ematico è  l’unico substrato energetico che puó utilizzare.

Nei soggetti non affetti da alterazioni del metabolismo degli zuccheri la glicemia a digiuno, dopo cioè almeno 8 ore di digiuno, è generalmente compresa tra 60-99 mg/dl. Valori troppo bassi di glicemia (ipoglicemia) o valori troppo alti (iperglicemia) sono potenzialmente pericolosi per l’organismo e, se protratti per lunghi periodi possono portare a gravi patologie molto gravi (diabete, coma).

I range di riferimento, secondo le linee guida dell’American Diabetes Association e delle Linee Guida Italiane, sono indicati nella seguente tabella.

Ipoglicemia Glicemia < 60 mg/dl
Normalità Glicemia a digiuno: 60-99 mg/dl (3.3-5.5 mmol/L)°
Glicemia < 140 mg/dl dopo 2 ore da test da carico di glucosio (< 7.8 mmol/L)
Alterata glicemia a digiuno (IFG) Glicemia a digiuno: 100-125 mg/dl (≥ 5.5 – < 70 mmol/L)°
(Solo l’OMS indica ancora un range di 110-125 mg/dl)
Intolleranza al glucosio (IGT) Glicemia = 140-199 mg/dl dopo 2 ore da prova da carico (≥ 7.8 – < 11.1 mmol/L)
Diabete Glicemia a digiuno ≥ 126 mg/dl* (≥ 7 mmol/L)°
Glicemia ≥ 200 mg/dl dopo 2 ore dal test da carico (≥ 11.1 mmol/L)
Glicemia ≥ 200 mg/dl in qualsiasi momento della giornata (rilievo occasionale)

L’organismo umano possiede un sistema di controllo endocrino che consente di mantenere relativamente costante la glicemia durante l’arco della giornata: la regolazione è basata principalmente sull’azione di due ormoni secreti dal pancreas: l’insulina ed il glucagone.

Pancreas endocrino

Il pancreas si puó suddividere in base alle funzionalitá in due parti :

  • La parte endocrina, importante per il controllo del metabolismo.
  • La parte esocrina, responsabile della sintesi e del rilascio di enzimi per la digestione.

La parte endocrina del pancreas è caratterizzata dalla presenza di agglomerati di cellule altamente vascolarizzati, chiamati isole di Langherans (dallo scienziato che le individuò per la prima volta), contenenti cellule che producono ormoni differenti:

  • Le cellule Beta che producono insulina.
  • Le cellule Alfa che producono glucagone.
  • Le cellule D che producono somatostatina.
isole di langerhans

La somatostatina panceratica, insieme alla somatostatina ipofisaria, controlla il rilascio dell’ormone della crescita, mentre l’insulina ed il glucagone sono responsabili di regolare diversi processi metabolici..

Insulina

L’insulina è un ormone peptidico dalle proprietà anaboliche. La sua funzione piú conosciuta è quella di ipoglicemizzante ovvero di regolatore dei livelli di glucosio ematico riducendo la glicemia mediante l’attivazione di diversi processi metabolici e cellulari. Ha inoltre un essenziale ruolo nella sintesi proteica assieme ad altri ormoni che sinergicamente partecipano a tale processo, tra cui l’asse GH/IGF-1, ed il testosterone. L’ormone insulina ha anche funzione di lipogenesi, cioè lo stoccaggio di lipidi all’interno del tessuto adiposo.

L’insulina è secreta nella fase assimilativa ed i fattori che ne inducono la produzione sono:

  • Aumento della concentrazione di glucosio ematico.
  • Aumento della concentrazione di aminoacidi.
  • Azioni anticipatorie degli ormoni gastrointestinali incretine (cioè peptide glucagone simile 1 ed il GIP – peptide gastrico inibitorio) prodotte nell’ileo e nel digiuno.
  • Attivitá parasimpatica (parte del sistema nervoso automomo con funzione eccitatoria) che stimola la secrezione nella fase encefalica prima ancora che il cibo sia presente nel tratto gastro-intestinale.

I fattori che invece ne inibiscono la secrezione sono:

  • Abbassamento glicemia
  • Stimolazione ortosimpatica (parte del sistema nervoso automomo con funzione inibitoria)
  • Somatostatina secreta dal pancreas e dalle cellule intestinali

L’entrata del glucosio nell’organismo è in parte insulino dipendente e in parte non insulino dipendente:

  • Nelle cellule adipose e nelle cellule muscolari l’insulina è fondamentale per far entrare, attraverso il recettore GLUT-4
  • Negli altri settori dell’organismo l’entrata del glucosio, attraverso altri recettori (es. GLUT-2 a livello intestinale), non dipende dall’insulina.

Quando aumenta il glucosio nel sangue, l’insulina prodotta e rilasciata in circolo si lega ad un recettore tirosinchinasico presente sul tessuto adiposo e muscolare. Il legame dell’insulina con il suo recettore attiva una serie di fosforilazioni a livello intracellulare con conseguente attivazione dei recettori GLUT-4, che si trovano normalmente organizzati in vescicole all’interno delle cellule, esponendoli sulla membrana e consentendo l’entrata del glucosio all’interno della cellula.

azione insulina

L’insulina inoltre favorisce l’anabolismo (processi metabolici che portano alla sintesi dei componenti cellulari a partire da molecole più semplici): agisce a livello del nucleo (quindi a livello del DNA), attivando fattori di trascrizione importanti per aumentare globalmente la sintesi proteica, grazie all’entrata nella cellula di aminoacidi; inoltre favorisce la sintesi di grassi a livello del tessuto adiposo e la sintesi di glicogeno a livello epatico.

Glucagone

Il Glucagone è un ormone catabolico di natura polipeptidica che ha un’azione iperglicemizzante. 

La sua produzione si realizza nel cosiddetto stato post-assimilativo del metabolismo, quindi abbiamo una fase in cui non abbiamo più presenza di iperglicemia a livello ematico ma una condizione invece di ipoglicemia. Sebbene venga in genere considerato antagonista dell’insulina per il suo compito di contrastare l’ipoglicemia, insulina e glucagone intervengono in sinergia in seguito all’introduzione di amminoacidi, poiché la prima determina lo stivaggio degli amminoacidi (proteosintesi) nei tessuti, mentre il secondo previene l’ipoglicemia causata dall’insulina.

secrezione glucagone

La secrezione di glucagone produce nell’organismo i seguenti effetti:

  • Vengono smantellati i depositi epatici di glicogeno con la glicogenolisi con immissione di glucosio in circolo.
  • Viene attivata la mobilitazione dei depositi di trigliceridi rilasciando in circolo acidi grassi.
  • A livello epatico avviene la beta ossidazione degli acidi grassi con la liberazione di corpi chetonici, che possono entro certi limiti essere utilizzati per la produzione di energia, ma che se vengono prodotti in eccesso possono dare anche disturbi a livello del sistema nervoso.
  • A livello del muscolo c’è la mobilizzazione delle proteine, quindi c’è un catabolismo proteico con la liberazione di amminoacidi in circolo.

Controllo della glicemia

Ciò che è importante nel controllo della glicemia non è tanto il valore assoluto dell’insulina o del glucagone ma il rapporto tra questi due ormoni.

Nelle condizioni di sazietà, dopo pranzo e quindi nella fase assimilativa, domina l’insulina, quindi questo rapporto è a favore dell’insulina con l’aumento dell’ossidazione del glucosio, l’aumento della sintesi del glicogeno, l’aumento della sintesi dei lipidi e l’aumento della sintesi proteica.

Nelle condizioni post-assimilative, quindi quelle che caratterizzano la condizione di digiuno, domina il glucagone con un aumento della glicogenolisi, un aumento della gluconeogenesi e un aumento della chetogenesi, cioè di tutti quei fattori che in qualche modo cercano di trovare un’altra via energetica e per produrre energia.

controllo glicemia

Dopo un pasto, quando la glicemia comincia ad aumentare, l’insulina viene secreta mentre il glucagone viene inibito. La glicemia torna al valore normale entro 2 ore per effetto dell’insulina. I valori basali di glicemia a digiuno sono di 80-100 mg/dl.

Se l’insulina non viene prodotta, oppure viene prodotta ma non può agire a livello dei suoi recettori, abbiamo una situazione in cui il glucosio si mantiene alto, quindi abbiamo delle condizioni di iperglicemia che possono condurre poi a situazioni patologiche come il diabete.

grafico insulina glucagone nella giornata

La velocitá con cui si un realizza un picco glicemico e la sua altezza sono determinati da due fattori legati alla composizione di un pasto: rispettivamente sono l’ Indice Glicemico (IG) e il Carico Glicemico (CG).

Indice Glicemico

L’Indice Glicemico (IG) è un valore assegnato agli alimenti in base alla velocità con cui questi possono aumentare i livelli ematici di glucosio. Piu alto é l’IG, più veloce sarà il rilascio di glucosio nel sangue. Pertanto come conseguenza, avrà un effetto maggiore sulla segregazione da parte del pancreas dell’insulina. Gli alimenti che hanno un IG più basso invece, offriranno proprietà energetiche molto più sostenute e con picchi di insulina inferiori.

Gli alimenti si classificano a secondo del loro indice glicemico in:

  • ALIMENTI A BASSO IG
    • Zucchine, soia, noci: IG 15
    • Cacao in polvere, fruttosio: IG 20
    • Latte di avena, latte di soia, carote crude: IG 30
    • Quinoa, prugne, pesche, piselli freschi, arancia, farina di ceci: IG 35
  • ALIMENTI A MEDIO IG
    • Prugne secche, fiocchi di avena crudi, kamut, avena, pane integrale: IG 40
    • Cous cous integrale, segale, succo di arancia, farro: IG 45
    • Patate dolci, succo di mela, ananas, kiwi: IG 50
  • ALIMENTI AD ALTO IG
    • Riso rosso: 55
    • Mais, cous cous, zucchero integrale: IG 65
    • Riso bianco, zucchero, fette biscottate: IG 70
    • Anguria, melone, zucca: IG 75
    • Pane bianco, gallette di riso, farina bianca, latte di riso, carote cotte: IG 85
    • Fecola di patate, patate al forno, patate fritte: IG 95
    • Sciroppo di glucosio: IG 100

Carico Glicemico

 il Carico Glicemico (GC) é un indice che considera diversi fattori quali l’indice glicemico e la quantità di grammi di carboidrati per porzione di alimento. Un alimento infatti può possedere un alto IG, ma tuttavia avere un basso CG in quanto contiene pochi carboidrati che influenzano di l’incremento di insulina. Ovviamente il CG di un alimento é direttamente proporzionale alla quantitá che ne consumiamo.

Il Carico Glicemico (GC) si calcola nel seguente modo:

Gli alimenti, in base al valori di CG, si classificano secondo le distribuzioni:

  • Bassa CG: <10
  • Media CG: 11-19
  • Alta CG: >20

Tipi di diete

A seconda della dieta che viene utilizzata si può avere una risposta più o meno variabile con diversa produzione di insulina e glucagone.

Con una dieta a base sopratutto di carboidrati, si verifica un picco di crescita del glucosio che si associa ad un aumento dell’insulina mentre il glucagone tende ad abbassarsi. Nella dieta invece ricca di proteine la glicemia tende a mantenersi a livello basale, l’insulina viene prodotta a bassa concentrazione, mentre il glucagone tende ad aumentare per cercare di recuperare da substrati energetici da altre fonti con conseguente lipolisi e proteolisi.

Il nostro organismo può quindi ottenere l’energia necessaria anche da proteine e grassi. Tuttavia una dieta completamente priva di carboidrati può portare a chetosi (sintomo di un alterato metabolismo degli acidi grassi) con disturbi al sistema nervoso. Inoltre, il cervello e i neuroni, in genere non possono consumare direttamente i grassi e hanno bisogno di glucosio da cui ricavare energia.

Effetti di insulina e glucagone

Il glucosio plasmatico è quindi quel fattore fondamentale che è alla base della stimolazione del pancreas per determinare la sintesi e l’immissione in circolo dei due ormoni, insulina e glucagone.

Quando c’è un aumento del glucosio plasmatico vengono inibite le cellule alfa a produrre glucagone, mentre vengono stimolate le cellule beta nella produzione dell’insulina con conseguente:

  • Aumento del trasporto di glucosio a livello delle cellule muscolari.
  • Aumento dell’entrata di glucosio nelle cellule del fegato ed incremento di glicolisi, glicogenosintesi e lipogenesi.
effetto insulina

Questo processi conducono ad un abbassamento del glucosio ematico che, per effetto di un feedback negativo, blocca la sintesi di insulina da parte delle cellule beta pancreatiche.

La diminuzione del glucosio ematico blocca le cellule beta e attiva le cellule alfa con produzione di glucagone che a livello del fegato induce la glicogenolisi e la gluconeogenesi e, se l’ipoglicemia è prolungata, la produzione di chetoni.

Il fegato riesce cosí ad aumentare e a riportare i valori ematici di glucosio nel range della normalitá.

effetto glucagone

Cooperazione di altri ormoni

Oltre ad insulina e glucagone, esistono altri ormoni iperglicemizzanti che cooperano per mantenere l’omeostasi glicemica nel nostro organismo:

  • Cortisolo: aumenta la glicemia tramite la gluconeogenesi, la lipolisi e la proteolisi.
  • Adrenalina (Epinefrina): aumenta la glicemia tramite gluconeogenesi, glicogenolisi e lipolisi.
  • GH: aumenta la glicemia tramite glicogenolisi e lipolisi.
glicemia ormoni

La glicemia tende ad aumentare fortemente quando questi tre ormoni sono presenti contemporaneamente e questa cooperazione é molto importante nelle prestazioni sportive, durante uno sforzo fisico e in tutte quelle condizioni che necessitano la presenza di molto glucosio nel muscolo per avere il massimo della resa.

Diabete Mellito di Tipo I

Quando si realizzano dei disturbi legati ad una alterazione della sintesi della produzione di insulina o di fattori legati all’ambiente (sempre in una condizione però di predisposizione individuale, quindi genetica) si può instaurare la patologia conclamata, cioè quella caratterizzata da una iperglicemia costante che è quella del diabete mellito di tipo I, chiamato mellito da miele, a causa della presenza di glucosio nelle urine che le rendono dolci. Questa patologia é molto più frequente nei bambini ma può essere riscontrato anche negli adulti.

Il diabete di tipo I è legato ad una predisposizione genetica con fattori ambientali scatenanti, che comporta l’insorgenza di autoanticorpi che danneggiano le cellule beta del pancreas, con una perdita iniziale della secrezione di insulina (stato di pre-diabete) e poi l’insorgenza di un diabete franco.

diabete tipo 1

Per determinare una condizione di iperglicemia cronica si fa una prova da carico orale di glucosio (circa di 75 grammi) con delle bevande particolarmente ricche di zucchero.

In un soggetto normale la curva aumenta rapidamente ma poi ritorna nella norma entro circa due ore, mentre nel soggetto diabetico la glicemia è già di base più alta e tende a mantenersi alta per lungo tempo, non tornando alla normalità dopo le due ore.

La verifica del glucosio nel sangue si fa ovviamente con un primo prelievo ematico e poi un secondo prelievo ematico alla seconda da ora.

carico orale diabete

Diabete Mellito di Tipo II

Il diabete mellito di tipo II è un diabete più caratteristico dell’età adulta o addirittura dell’anziano. È legato a un’ alimentazione sbagliata associata anche ad assenza di attività fisica, quindi colpisce generalmente soggetti sedentari e obesi.

In questo caso le cellule beta possono produrre insulina ma spesso questa insulina è inadeguata ad agire a livello recettoriale, perché per un aumento della massa grassa le cellule tendono a non
aumentare di volume e quindi i recettori dell’insulina si riducono per unità di superficie, con un inadeguato rapporto insulina/recettore.

A differenza del tipo I, questo tipo di diabete potrebbe anche regredire se si riuscisse ad effettuare una dieta ipocalorica e attivitá fisica con conseguente  perdita di peso e miglioramento delle funzioni metaboliche.

diabete tipo 2

Se desideri approfondire questo argomento ti invito a leggere la mia guida sui Carboidrati: fisiologia, biochimica e nutrizione


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