Célula beta
Célula beta del islote pancreático | ||
---|---|---|
![]() Célula beta (falso color). | ||
Nombre y clasificación | ||
Sinónimos |
célula insulinocito; célula secretora de Insulina | |
Latín |
endocrinocytus B; insulinocytus | |
TH | H3.04.02.0.00026 | |
TH | H3.04.02.0.00026 | |
Información anatómica | ||
Sistema | Endócrino | |
Parte de | Islotes pancreáticos | |
Información fisiológica | ||
Función |
Detección de glucemia Secreción de hormona Insulina | |
Estructuras principales | ||
Páncreas | ||
| ||
Las células beta o células secretoras de insulina[1] son uno de los tipos de célula endócrina localizadas en los islotes de Langerhans del páncreas. Las células beta son las únicas que sintetizan, almacenan y secretan la hormona insulina que reduce los niveles de glucosa en la sangre (glucemia).[2]
La insulina es secretada en reacción a la hiperglucemia y además en respuesta a algunas hormonas peptídicas.
La patología propia de las células secretoras de hormona insulina, se conoce como insuficiencia de las células
Características
[editar]Las células beta son células endócrinas ubicadas en los islotes pancreáticos. Muestran los elementos moleculares y ultraestructurales específicos, que permiten caracterizar su capacidad de secreción de insulina.[3][4]
Microaquitectura
[editar]Para identificar las células beta (
Con tinción H&E y tinción de Gomori se ven relativamente pequeñas y de color azul.[6][7]
Las denominadas células
En el Islote pancreático la proporción de las células
La localización tridimensional de las células
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Islote_morfolog%C3%ADa_matriz_extracel.TIF/lossy-page1-300px-Islote_morfolog%C3%ADa_matriz_extracel.TIF.jpg)
La arquitectura espacial de los tipos de células endócrinas dentro del islote es importante para su función, ya que el contacto intercelular y la señalización parácrina entre células optimizan la secreción de hormonas.
El 70 % de las células beta (
Los islotes de ratón/rata muestran una arquitectura típica de dos sectores: núcleo y manto con las células
En los islotes pancreáticos humanos las células
Las células beta (
Las
Ultraestructura
[editar]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6f/Celula_beta_3D.png/300px-Celula_beta_3D.png)
Con el microscopio electrónico (ME) las células secretoras de insulina (células
La superficie total de membrana de una célula
El volumen calculado de la célula
Gránulos de insulina
[editar]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/C%C3%A9lula_beta_Gr%C3%A1nulos.jpg)
IG= inmaduros; MG= maduros.
Los gránulos insulinógenos de las células
- gránulos “grises” inmaduros (IG): son de aspecto homogéneo sin núcleo, contienen proinsulina que aún no está completamente procesada.
- gránulos maduros (MG) centro denso oscuro de forma irregular y un halo periférico de aspecto claro (el contenido se separa de la membrana limitante después de la fijación utilizada para el ME), aparentando una periferia blanca (electro-lúcido) debido al espacio vacío que se genera.
- El tamaño de los gránulos insulinógenos maduros (MG) es de alrededor de 300 nanómetros (nm) y su número promedio se ha estimado en ~10 000 en cada célula beta.[5][4]
- gránulos acoplados: es una fracción de gránulos MG, que se encuentra muy cerca de la membrana celular, representan una población definida y lista para la exocitosis.
Los gránulos de las células
Núcleo
[editar]El núcleo de la célula
El volumen calculado del núcleo de la célula de ratón, está entre 110-168 micrómetros cúbicos (µm3), que representa 14-16 % del volumen celular total.[15][16]
Golgi
[editar]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Cel_Beta_Microtub_Centriol_Golgi.png/300px-Cel_Beta_Microtub_Centriol_Golgi.png)
El aparato de Golgi de la célula
Dominios de la membrana plasmática
[editar]- Polaridad de células
β
La polaridad de las células secretoras de insulina ha sido planteada desde que se especuló su origen embriológico.
Las células beta humanas entran en contacto con los capilares del islote y están estructural y funcionalmente polarizadas.
Se han propuesto dos y hasta tres polos para las células
Las especializaciones de membrana plasmática entre las células endócrinas aparecen como (gap-junctions) o (tight-junctions).[20][21]
Las células beta son conocidas por poseer microvellosidades abundantes las cuales determinan la apariencia de terciopelo de su superficie.[22][13]
Cilio primario
[editar]El cilio primario de la célula beta es largo y único, su longitud es de 5–10 micrómetros (
Síntesis, procesamiento y empaquetamiento de insulina
[editar]Síntesis de Insulina
[editar]La insulina es sintetizada en el retículo endoplásmico rugoso de la célula
Las células
La insulina es secretada en reacción a la hiperglucemia y también por algunas hormonas péptidas como glucagón, colecistocinina-pancreocimina y secretina. Sus acciones principales son estimular la captación de glucosa en varios tipos de células disminuyendo concomitantemente el nivel de glucosa sanguínea, al estimular la conversión de glucosa en glucógeno en los hepatocitos y miocitos, siempre que dicho nivel aumente.
Proteoma
[editar]El 20 % de la masa total de ARNm en las células beta es ARNm de insulina, y el contenido total estimado de insulina en el páncreas humano es de aproximadamente 10 mg (1 % del peso de las células beta), lo que corresponde a ~10 días de secreción por personas sanas.[14]
Liberación de insulina
[editar]Cada célula beta (
El grupo RRP es responsable de la primera fase de secreción, mientras que la secreción sostenida depende del reclutamiento de gránulos del grupo de reserva RP.
La estimulación aguda para la secreción de insulina, implica la liberación de gránulos presentes en la membrana plasmática. La estimulación prolongada necesita de la movilización de gránulos de la reserva (RP) mediante un mecanismo que depende de una maquinaria de transporte de gránulos.[25]
En las
Arriba= Proceso de las vesículas (gránulos secretores SG) de insulina. Pasos: docking= acople; printing= cebado; fusion
Abajo= moléculas que intervienen en la exocitosis.
La insulina liberada por las vesículas secretoras de las células
En un ser humano adulto, las células beta liberan entre 30 y 70 Unidades de insulina por día, dependiendo del peso corporal.[4]
Fisiología de la célula beta
[editar]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Cel_Beta_Adhesion.jpg/300px-Cel_Beta_Adhesion.jpg)
Las células beta (
En la célula
Electrofisiología
[editar]El flujo de iones cargados eléctricamente a través de la membrana plasmática de la célula
Una onda lenta (meseta) 2 por minuto, con ráfagas superpuestas (espigas).
Concentración de glucosa G (arriba) baja 3 mM y alta 15 mM. mM= milimoles.
Vm= voltaje de membrana; mV= milivoltios; s= segundos.
Barra de escala de tiempo= 0,5 segundo.
Barra de escala de voltaje= 5mV.
En ausencia de glucosa estimuladora (menos de 5 mM), las células
Un minuto después del aumento de la concentración local de glucosa a 10 milimoles (mM), la membrana de la célula
Cuando alcanza este potencial umbral, la membrana rápidamente despolariza hacia una meseta de potencial sobre la cual aparecen las espigas de los potenciales de acción. Una onda lenta (o meseta) 2 por minuto, con ráfagas superpuestas (espigas).[30]
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a6/Cel_Beta_Fisiologia.png/240px-Cel_Beta_Fisiologia.png)
La glucosa es transportada hasta la célula beta donde ingresa y se metaboliza para producir piruvato, que luego eleva los niveles de Adenosín trifosfato (ATP). El aumento en la relación entre ATP/ADP dentro de la célula, cierra los canales de potasio (K+) dependientes de ATP (KATP) en la membrana plasmática. El cierre de los canales de K+ despolariza la membrana celular. La despolarización eléctrica provoca la apertura de los canales de calcio (Ca2+) dependientes de voltaje (VDCC). Cuando estos canales se abren, el ion Ca2+ entra rápidamente, igualando las concentraciones a ambos lados de la membrana.
La entrada del ion Ca2+ a la célula beta provoca la liberación de insulina desde los gránulos (vesículas) que la contienen.[31][32][33][34]
En islotes humanos y de ratón como respuesta a un estímulo de glucosa, la actividad eléctrica de las células
Heterogeneidad beta
[editar]Las células
Las sub-poblaciones de células
Las redes de conectividad dentro de los islotes pancreáticos, se interpretaron como en un esquema de concentrador-seguidor. Las células (hub) o «centrales» estaban altamente conectadas en lo funcional y su presencia era esencial para mantener las oscilaciones en el islote.[35]
Regulación de la célula beta
[editar]La célula secretora de insulina (células
La liberación de insulina está regulada por una red de muchas señales diferentes, que activan, potencian o inhiben a la células
La principal señal que provoca la secreción de insulina en la células
Regulación autocrina
[editar]La función autocrina de la insulina sobre las células
Regulación paracrina
[editar]La somatostatina secretada por las células delta del islote, tiene efecto paracrino sobre las células beta, ya que inhibe la liberación de insulina.
El glucagón secretado por las células alfa estimula, en lugar de inhibir, la secreción de insulina posprandial. Las células beta expresan los receptores tanto del receptor del péptido similar al glucagón tipo 1 (GLP1-R) como de receptor de glucagón (GCG-R) y el glucagón puede activar cualquiera de estos receptores.[38]
La hormona liberadora de corticotropina (CRH), secretada por las células alfa estimula localmente la secreción de insulina. Las células beta expresan el receptor de tipo 1 de la CRH (CRH-R1).[38][39]
Regulación endócrina
[editar]La hormona del crecimiento y la prolactina estimulan la secreción de insulina. La prolactina promueve la hipertrofia y la hiperplasia de los islotes durante el embarazo.
El cortisol inhibe la secreción de insulina.[40]
Las señales simpáticas, como la epinefrina, inhiben la secreción de insulina.
Las señales parasimpáticas, como la acetilcolina, potencian la secreción de insulina.
Las incretinas comprenden varias hormonas gastrointestinales, que interactúan con GIP y GLP-1, durante las comidas que contienen proteínas, grasas y carbohidratos complejos, todas tienen efecto de secreción de insulina (insulinogénicas).[41]
Recambio celular de células beta
[editar]Los niveles de replicación de células beta y la apoptosis de las mismas se equilibran. El equilibrio permite el reemplazo gradual de la población de células beta que deben considerarse un tejido que se renueva lentamente.[42]
La masa de células beta está controlada por varios mecanismos, que incluyen la replicación de células beta, la neogénesis, la hipertrofia y la supervivencia.[43]
Patología de la célula beta
[editar]La patología propia de las células secretoras de hormona insulina, se conoce como insuficiencia de las células
El fracaso de las células
Está en discusión si la disfunción de las células
Al inicio de la diabetes tipo 2, hay una reducción de ~50 % en la masa total de las células
En los pacientes con diabetes tipo 1 recién diagnosticados, se encuentra una pérdida aguda de ~90 % de las células
En la diabetes tipo 1, el sistema inmunológico destruye las células Beta debido a una reacción autoinmune que puede implicar tanto a su transportador de Zinc, ZnT8; a la glutamato descarboxilasa (GAD); a la misma insulina o a otras moléculas. Sin las células beta, el páncreas no puede producir insulina lo cual causa un incremento en los niveles de glucosa con las consecuencias a corto y largo plazo que ocasiona la diabetes.
Trasplante de células beta
[editar]El reemplazo de las células secretoras de insulina, tiene el potencial de curar la diabetes tipo 1 y es posible que también la diabetes tipo 2.
El trasplante puede ser autólogo o heterólogo ya sea de islotes multicelulares o de células aisladas.
- Islotes
La terapia con islotes pancreáticos se utiliza en algunos pacientes con diabetes tipo 1, son obtenidos de donantes (heterólogos).[48][49]
- Células aisladas
- Las células madre embrionarias (ESC) son obtenidas de donante (heterólogos).
- Las células madre adultas o bien las adultas inducidas hasta pluripotentes (iPSC), son autólogas.[50]
El rechazo del trasplante puede detectarse por la hiperglucemia y un aumento en la hemoglobina glucosilada (HbA1C); el tratamiento del rechazo no se ha establecido.
El paciente receptor debe seguir un régimen inmunosupresor postrasplante de por vida, que puede consistir en anticuerpos basiliximab, tacrolimus y sirolimus.[51]
Véase también
[editar]Referencias
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Enlaces externos
[editar]- MeSH: Pancreatic+beta+cells (en inglés)