Coloquio Diabetes Mellitus Bioquímica Traducción

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Coloquio de Bioquímica 
DeLee and Drez¨s Orthopaedic Sports Medicine, 2nd ed. 2003. Elsevier. 
 
Sección E Diabetes Mellitus 
Blaise A. Nemeth MD. David B. Allen M D 
 
La diabetes mellitus es un desorden metabólico crónico causado por una deficiencia absoluta 
o relativa de insulina; afecta a 1 de 500 niños menores de 18 años. La incidencia en el 
mundo varía desde 1 en 100.000 en Japón a 30 en 100.000 en Escandinavia, y la 
enfermedad es aproximadamente cuatro veces más común en blancos que en negros. La 
forma de diabetes predominante que afecta a niños es la diabetes mellitus tipo I, en esta 
enfermedad las células de los islotes del páncreas productoras de insulina son destruidas 
selectivamente por el sistema inmune. La deficiencia de insulina resultante invariablemente 
requiere tratamiento con insulina exógena, y es la diabetes mellitus dependiente de insulina 
tipo I (IDDM). La diabetes mellitus tipo 2 (Diabetes mellitus no dependiente de insulina, 
NIDDM) ocurre predominantemente durante la edad adulta, pero la incidencia en la 
adolescencia e infancia está aumentando como resultado de la resistencia insulínica 
asociada a la obesidad. Los niños y adolescentes pueden manifestar tanto diabetes mellitus 
tipo 1 como tipo 2 en asociación con síndromes genéticos (por ej, Síndrome de Down), 
tratamiento con drogas (por ej, glucocorticoides) u otras enfermedades sistémicas (por ej. 
fibrosis quística). Otras características que diferencian la IDDM de la NIDDM están listadas 
en la Tabla I. 
Tabla I Características distintivas de los dos tipos principales de Diabetes Mellitus. 
Característica Tipo 1 Tipo 2 
Sinonimia Comienzo en la juventud, 
diabetes mellitus dependiente 
de insulina (IDDM) 
Comienzo en la adultez, 
diabetes mellitus no 
dependiente de insulina 
(NIDDM) 
Edad de comienzo Mas frecuente durante el 
crecimiento, ocasionalmente 
en la adultez 
Adultez, aumentando la 
incidencia en adolescencia 
/niñez 
Factores causales que 
contribuyen 
Destrucción inmunológica de 
las células del páncreas 
productoras de insulina 
Edad, obesidad, embarazo 
Anormalidad insulínica 
predominante 
Deficiencia de insulina Resistencia a insulina 
Respuesta al estrés, 
enfermedad, falla en la 
administración de insulina 
Hiperglucemia y cetoacidosis Hiperglucemia sin 
cetoacidosis 
Tratamiento con dieta y 
reducción de peso 
 
Eficacia insignificante Mejora esperable 
 
El ejercicio físico es tradicionalmente considerado beneficioso en el tratamiento de IDDM y 
es uno de los principales apoyos en el tratamiento de la NIDDM. El paciente diabético que 
realiza ejercicio puede alcanzar y mantener el peso corporal ideal, no solo mejorar la imagen, 
sino que además disminuir la hipertensión y los factores de riesgo cardiovasculares 
relacionados a los lípidos. Las observaciones de la reducción de la glucosa en sangre 
asociadas con el ejercicio han sido confirmadas por los hallazgos in vivo e in vitro donde se 
observa un incremento de la sensibilidad a la insulina como resultado de la unión al receptor 
de insulina aumentada después del entrenamiento físico, estos efectos pueden ser 
observados luego de una simple sesión de ejercicio en un individuo inactivo, aunque 
probablemente no en el mismo grado que en un individuo entrenado. Aunque el valor del 
ejercicio en el mejoramiento del control metabólico a largo plazo es controvertido en IDDM 
(los efectos en NIDDM están bien establecidos), la participación atlética de individuos 
jóvenes con IDDM es estimulada para obtener los mismos beneficios cardiovasculares y en 
salud que disfrutan los individuos deportistas no diabéticos. El manejo de estos atletas 
requiere el conocimiento de las respuestas metabólicas al ejercicio en individuos diabéticos. 
El monitoreo y el ajuste de las dosis de insulina cuidadoso y los planes de nutrición pueden 
hacer posible la participación segura y exitosa de pacientes con IDDM en cualquier actividad 
atlética. La presencia de producción de insulina endógena simplifica la regulación de la 
glucemia durante el ejercicio en pacientes con NIDDM. 
Fisiología y fisiopatología relevante. 
Metabolismo de la Glucosa durante el ejercicio 
El mantenimiento del nivel normal de glucosa en plasma durante el ejercicio depende de un 
balance preciso entre la movilización de las fuentes de glucosa y el uso de la glucosa por los 
tejidos. La fibra muscular en ejercicio puede incrementar tremendamente su velocidad 
metabólica y la producción de trifosfato de adenosina (ATP) con procesos oxidativos 50 
veces mayores que en reposo, y la entrada de glucosa es 35 veces mayor que los niveles 
basales. Las fuentes primarias de energía incluyen grasas y carbohidratos presentes en 
músculo y la glucosa liberada desde el hígado como resultado de la degradación y 
movilización del glucógeno almacenado (glucogenólisis) Las contribuciones relativas de esas 
fuentes varía con la duración e intensidad del ejercicio. Al comienzo de la actividad física, la 
energía deriva predominantemente de la degradación anaeróbica del glucógeno muscular 
para formar lactato. El metabolismo aeróbico de la glucosa derivada del hígado y de los 
ácidos grasos del tejido adiposo, aporta la mayor cantidad de energía después de 20 a 30 
minutos de actividad. En ejercicios prolongados (60 a 90 minutos), los ácidos grasos libres 
constituyen la principal fuente de energía, aunque el glucógeno sigue siendo un combustible 
importante, la depleción del glucógeno muscular coincide con el momento de máximo 
agotamiento. La intensidad del ejercicio es medida por el porcentaje del consumo de oxígeno 
individual máximo (VO2 max) requerido para el uso del combustible. Durante el ejercicio de 
alta intensidad predomina la oxidación de la glucosa, con ejercicio menos intensos se 
prefiere el uso de las grasas. El entrenamiento físico permite al atleta realizar el mismo 
trabajo en un porcentaje de VO2max 
La insulina es una hormona anabólica que tiene importantes efectos sobre el metabolismo de 
carbohidratos, proteínas y grasas. Una concepción errónea común es que la insulina ejerce 
su principal efecto sobre la glucosa sanguínea incrementando la entrada de glucosa a los 
tejidos como el músculo. La principal forma por la cual la insulina disminuye la glucemia es 
suprimiendo la producción de glucosa por el hígado. La insulina inhibe la degradación de 
proteínas, favorece el crecimiento y evita la pérdida de peso y la degradación del tejido. El 
uso de las grasas para energía (lipólisis) es altamente sensible a los efectos inhibitorios de la 
insulina, y la aparición de cuerpos cetónicos derivados de las grasas en sangre y orina en el 
paciente diabético indica una marcada deficiencia de insulina. 
mas bajo y conservar la glucosa y mejorar su rendimiento 
usando una mayor proporción de ácidos grasos libres. 
El suministro de combustible durante el ejercicio es orquestado por una variedad de 
respuestas hormonales. En individuos no diabéticos en ejercicio (Fig 7E-1), la secreción de 
insulina es inhibida por aumento de la actividad del sistema nervioso simpático (α-
adrenérgico). Esta supresión de la liberación de insulina endógena y aumento de la 
secreción de hormonas que se oponen a las acciones de la insulina (hormonas 
contraregulatorias), como glucagón, epinefrina (adrenalina) y norepinefrina (noradrenalina), 
permite que aumente la producción de glucosa hepática, satisfaciendo la demanda del 
músculo en ejercicio. (Tabla II). La disminución de la concentración de insulina en suero 
facilita la lipólisis y la liberación de los ácidos grasos libres y glicerol (usados junto con el 
lactato, piruvato y alanina como precursores de gluconeogénesis) La estimulación de la 
entrada de la glucosa al músculo esquelético independiente de insulina durante el ejercicio 
compensa la disminución de las concentraciones de insulina y facilita la entrega del sustrato 
a los tejidos en ejercicio. El mecanismo exacto por el cual el ejercicio estimula el transporte 
de glucosaen el músculo de manera independiente parece estar relacionado al aumento en 
el número de transportadores de glucosa de la membrana plasmática, aunque el estímulo 
preciso para este aumento se desconoce. 
El entrenamiento físico aumenta la sensibilidad de los atletas a la insulina, un efecto que 
predomina en el músculo esquelético más que en el hígado. Se ha demostrado que después 
de períodos cortos de entrenamiento físico se incrementa la unión de la insulina a su 
receptor, debido al aumento del número de receptores y al aumento de la afinidad por el 
receptor. Las reducciones en el tejido adiposo corporal contribuyen a un mayor efecto de la 
insulina después de un entrenamiento prolongado. Los cambios en la sensibilidad a la 
insulina se correlacionan directamente con el mejoramiento en VO2 max
Fig 7-E-1 Respuesta al ejercicio en individuos sanos y en diabéticos insulino dependientes. 
Cuando la insulina plasmática está normal o levemente disminuida, la producción de glucosa 
hepática se incrementa marcadamente, como también el uso de glucosa por el músculo 
esquelético, mientras que la glucosa sanguínea se mantiene sin cambios. 
, aunque esto puede 
reflejar principalmente la frecuencia de ejercicio más que su aptitud per se. 
 
Regulación de la Glucosa durante el ejercicio en atletas con Diabetes Mellitus 
Dependiente de insulina. 
Después de la implementación de la terapia con insulina, se observó que la actividad física 
podría reducir los requerimientos de insulina de los pacientes con IDDM y que la disminución 
de la glucemia después de la inyección de insulina se magnificaba por el ejercicio 
subsiguiente. En contraste al efecto de la supresión de insulina observada en atletas no 
diabéticos, la absorción de insulina administrada exógenamente es aumentada por el 
ejercicio en los pacientes con IDDM (Fig 7 E-2). Este efecto se pronuncia cuando la insulina 
es administrada 60 minutos antes del ejercicio y, para la mayoría de las actividades, es 
mayor cuando la inyección se realiza en una pierna (en vez de un brazo). El aumento de los 
niveles de insulina en suero inhibiría la producción de glucosa hepática y la lipólisis 
periférica. Al mismo tiempo, la continua captación de glucosa independiente de insulina por 
el músculo en ejercicio agota los depósitos de energía. La deficiencia de las hormonas 
contraregulatorias como glucagón (común) y epinefrina (menos común) desarrollada en 
muchos pacientes con IDDM limitan la disponibilidad posterior de combustible durante el 
ejercicio. En el atleta diabético durante el ejercicio el balance entre el suministro y el uso de 
energía puede estar interrumpido por un efecto desregulado de la insulina (ya sea excesivo o 
insuficiente) y un antagonismo variable de la insulina por las hormonas contraregulatorias. 
Tabla II. Acciones de las principales hormonas contraregulatorias 
Hormona Mecanismo del efecto hiperglucémico 
Glucagón * Activa la glucogenolisis y la gluconeogénesis 
hepática. 
Epinefrina* Estimula la producción de glucosa hepática, 
limita el uso de glucosa periférica, suprime la 
secreción de insulina 
Hormona de Crecimiento Luego del efecto de disminución inicial, limita 
el transporte de glucosa a las células, moviliza 
las grasas y provee los sustratos 
gluconeogenicos (glicerol) 
Cortisol Inicialmente inhibe la utilización de glucosa; 
con el tiempo, moviliza sustratos (aminoácidos 
y glicerol) para gluconeogénesis. 
* Hormonas importantes en la recuperación de la hipoglucemia aguda. 
Fig 7 E-2 Respuesta al ejercicio en diabéticos insulino dependientes hiperinsulinemicos. 
Cuando la insulina en plasma está aumentada, la utilización de la glucosa en el músculo 
esquelético durante del ejercicio se incrementa de marcadamente, pero el aumento en la 
producción de glucosa hepática es menor a lo normal. Los niveles de glucosa en sangre 
disminuyen. 
 
Consecuencias del efecto del exceso de insulina durante el ejercicio. 
La supresión de la glucogenólisis por acción excesiva de la insulina combinada con una 
captación de glucosa independiente de insulina por los músculos en ejercicio puede resultar 
en hipoglucemia durante, inmediatamente después, o varias horas después del ejercicio. La 
falla en programar la intensidad y duración del ejercicio y por lo tanto no ajustar 
apropiadamente la dosis de insulina y la ingesta calórica es responsable de muchas 
instancias de hipoglucemia durante la actividad. Muchos pacientes diabéticos conocen el 
efecto del ejercicio sobre la glucosa sanguínea y alteran su plan nutricional y de insulina 
diario adecuadamente. Esta precaución, combinada con algunos efectos hiperglucémicos del 
ejercicio extenuante explica que la hipoglucemia durante el ejercicio o 1-2 hs después del 
mismo sea relativamente rara. 
Un acontecimiento más común pero quizás menos reconocido es el desarrollo de 
hipoglucemia 6 a 15 hs después de una actividad extenuante. Un estudio de dos años 
prospectivo de 300 niños y adolescentes con IDDM reveló que 48 (16%) han experimentado 
hipoglucemia de inicio tardío post-ejercicio. Las características clínicas distintivas se 
resumen en la Tabla III. Además de esta aparición tardía, la hipoglucemia de inicio tardío 
post-ejercicio se distingue por su severidad. Durante el episodio es relativamente común la 
aparición de estupor, coma y convulsiones, y los cuidados para impedir la hipoglucemia a 
menudo están ausentes. La edad del paciente, la duración de la IDDM y el estricto control 
metabólico no están relacionados con la probabilidad de experimentar hipoglucemia de inicio 
tardío post-ejercicio. Un factor de predisposición es la intensidad o la duración asociadas al 
ejercicio, considerado excepcional para todos los pacientes afectados. Los atletas diabéticos 
que están haciendo la transición desde un estado no-entrenado a entrenado son más 
susceptibles de padecer la hipoglucemia de inicio tardío post-ejercicio. 
 
Tabla III Características clínicas de l hipoglucemia de inicio tardío post-ejercicio. 
Ocurre usualmente 6-15 hs después de un ejercicio extenuante o prolongado 
(frecuentemente nocturno) 
Con frecuencia grave 
No relacionada a la edad del paciente o duración de la diabetes 
No relacionada al control metabólico estricto o a la administración de insulina excesiva 
al atardecer 
 
Intuitivamente, se podría esperar que el efecto hipoglucémico del ejercicio desapareciera 
pocas horas después de la actividad. De hecho, la aparición de hipoglucemia nocturna 
después de una comida y ocasionalmente en ausencia de insulina exógena nocturna indica 
que los efectos del ejercicio agudo sobre el metabolismo de la glucosa persisten varias 
horas. El aumento de la captación de la glucosa y de la síntesis del glucógeno por el 
músculo, el aumento de la sensibilidad del músculo a la insulina, y el incremento de la unión 
de la insulina a monocitos, se combinan para mejorar la tolerancia a la glucosa en sujetos no 
entrenados hasta 18 horas después del ejercicio. Este aumento de la sensibilidad a la 
insulina, combinada con la ávida extracción de la glucosa de la circulación para la 
recuperación de los depósitos de glucógeno del hígado y músculo agotados durante el 
ejercicio, explican en muchos casos la aparición nocturna de hipoglucemia de inicio tardío 
post-ejercicio. Los pacientes diabéticos con respuestas disminuidas de glucagón, epinefrina y 
cortisol a la hipoglucemia, tienen un riesgo adicional de experimentar hipoglucemia tardía. La 
contrarregulación deficiente contribuye a la carencia de signos de alarma y a un aumento en 
la severidad de la hipoglucemia de inicio tardío post-ejercicio y puede explicar su aparición 
en pacientes que no se administran insulina con un pico de actividad en la noche o en la 
mañana temprano. 
 
Consecuencia de los efectos de la insuficiencia de insulina durante el ejercicio 
 
El ejercicio de alta intensidad y de corto tiempo normalmente está asociado con aumentos 
transitorios en los niveles de glucosa plasmática, con picos5-15 minutos después del 
ejercicio y retorna a su nivel basal dentro de los 40 a 60 minutos. La supresión de la 
secreción de insulina, la estimulación del sistema nervioso simpático, la liberación de las 
hormonas contrarregulatorias y la estimulación de la producción de glucosa hepática mayor a 
la captación de glucosa por los tejidos periféricos, se combinan para producir esta respuesta 
glucémica. Después de terminar el ejercicio, la secreción de insulina es inmediatamente 
estimulada en presencia de niveles elevados de glucosa en plasma y disminuye la 
concentración de epinefrina (adrenalina). En consecuencia, los niveles transitoriamente 
elevados de glucosa en plasma retornan rápidamente al nivel normal. 
En el atleta con IDDM el aumento de los niveles de insulina en plasma post-ejercicio no 
ocurre, y la hiperglucemia después del esfuerzo intenso puede ser sostenida y ser de mayor 
magnitud. Este efecto es exagerado cuando hay deficiencia de insulina pre-ejercicio (antes 
del ejercicio) y las concentraciones de glucosa en plasma son elevadas (Fig 7 E-3). La 
deficiencia severa de insulina resulta en una lipólisis acelerada y cetogénesis y se evidencia 
(en ayuno) por cetonuria. En este escenario, el ejercicio lleva a un mal uso posterior de la 
glucosa, aumento de la lipólisis y estimulación de la producción de la glucosa hepática y 
cetogénesis. Además del rápido incremento de la concentración de la glucosa en sangre, la 
depuración periférica deficiente de los cuerpos cetónicos lleva a un rápido deterioro del 
estado metabólico ya comprometido. 
 
Fig 7 E-3 La respuesta al ejercicio en diabéticos insulino dependientes. Cuando la insulina 
plasmática disminuye marcadamente, la producción de glucosa hepática se incrementa de 
forma marcada durante el ejercicio pero el incremento del uso de la glucosa en el músculo 
esquelético es menor que bajo circunstancias normales. Los niveles de glucosa en sangre 
aumentan. 
	Coloquio Diabetes Mellitus Bioquímica 2012
	Tabla I Características distintivas de los dos tipos principales de Diabetes Mellitus.
	Fisiología y fisiopatología relevante.
	Metabolismo de la Glucosa durante el ejercicio
	Figuras diabetes mellitus
	Figuras diabetes mellitus 2