L'insulina è un regolatore del livello di glucosio nel sangue (glicemia). Questo ormone proteico viene prodotto dalle cellule ß delle isole di Langerhans del pancreas. La sua funzione è quella di regolare i livelli di glucosio ematico, riducendo la glicemia quando si alza eccessivamente dopo l’assunzione di un elevato quantitativo di zuccheri. Questo ormone viene secreto dal pancreas in seguito all’incremento della glicemia, la sua azione determina un rapido assorbimento dello zucchero da parte delle cellule muscolari, adipose ed epatiche abbassando di conseguenza la glicemia stessa. Regolare la glicemia è fondamentale per la sopravvivenza in quanto un elevato livello di zucchero comporta la glicazione spontanea di numerose proteine che perdono la propria attività portando a malfunzionamento fisico che può portare anche alla morte, inoltre il glucosio in eccesso viene filtrato dai reni e perso con le urine. L’azione dell’insulina però non si limita ad attivare l’assorbimento del glucosio, infatti agisce promuovendo il deposito di tutti i nutrienti assunti, pertanto oltre ai glucidi le cellule attivate dall’insulina assorbono anche proteine ed acidi grassi, promuovendo l’anabolismo dei tessuti attraverso la sintesi proteica nel muscolo, la sintesi di glicogeno nel muscolo e fegato e la lipogenesi negli adipociti.

Effetti dell’insulina

Effetti sul fegato
Promuove la sintesi del glicogeno, incrementa la sintesi di trigliceridi e colesterolo,incrementa la sintesi proteica, inibisce la glicogenolisi, la gluconeogenesi e la chetogenesi
Effetti sul muscolo
Promuove la sintesi proteica, la sintesi di glicogeno, favorisce l’assorbimento di aminoacidi
Effetti sul tessuto adiposo
Promuove il deposito di trigliceridi, inibisce la lipolisi, favorisce l’assorbimento di glucosio ed acidi grassi

La glicemia si alza particolarmente quando un pasto è composto principalmente da grossi quantitativi di carboidrati, specie se semplici (ad elevato indice glicemico), mentre aumenta più gradatamente se i glucidi sono complessi ed altri associati ad altri nutrienti come proteine, grassi e fibre.
La concentrazione ematica di insulina aumenta in modo proporzionale con i livelli di zucchero nel sangue, così un alto livello di insulina implica uno stato di completa nutrizione, determinante la deposizione di riserve energetiche da riutilizzare nelle fasi di digiuno.
Quando l’insulina si alza in seguito all’ingestione di grossi quantitativi di carboidrati la glicemia si abbassa rapidamente fino a scendere sotto i livelli normali, sviluppando la cosiddetta ipoglicemia reattiva post-prandiale. Questa situazione determina la secrezione di glucagone, stimolando il senso della fame per riportare nella norma i livelli glicemici.
Si viene così a creare un circolo vizioso che spinge un individuo a mangiare grosse quantità di cibo, la maggior parte del quale finisce per essere trasformato e depositato in grasso in quanto l’elevato apporto calorico che ne segue, non venendo consumato, viene immagazzinato come riserva energetica.

L’azione dell’insulina sui tessuti adiposo e muscolare

L’azione dell’insulina a livello del tessuto muscolare e del tessuto adiposo è quella di aumentare il numero dei trasportatori del glucosio (GLUT 4) a livello della membrana plasmatica, con conseguente aumento della velocità del trasporto del glucosio. Nel muscolo questo substrato energetico è depositato sottoforma di glicogeno che rappresenta un importante deposito da cui attingere nei periodi di digiuno mentre nel tessuto adiposo, in cui non sono presenti depositi di glicogeno, è trasformato in glicerolo fosfato che servirà, poi, principalmente per la sintesi dei trigliceridi.
Quindi il legame dell’insulina con il suo recettore, tramite la fosforilazione di diversi substrati intracellulari, stimola il trasferimento dei trasportatori del glucosio GLUT 4 dal citoplasma alla membrana cellulare, incrementando il trasporto dello zucchero. In assenza di insulina i trasportatori GLUT 4 di tali tessuti sono rimossi dalla membrana cellulare ed immagazzinati in vescicole citoplasmatiche. Quando, invece, il recettore è attivato dal legame con l’insulina la cascata di fosforilazioni intracellulari promuove lo spostamento delle vescicole verso la membrana cellulare e l’inserimento in essa dei trasportatori per esocitosi.
In più, sempre a livello muscolare, l’insulina regola l’attività di alcuni enzimi coinvolti nel metabolismo del glucosio, nella sintesi del glicogeno, stimola l’assorbimento cellulare di amminoacidi e la sintesi proteica.
L’insulina ha un’azione altamente anabolizzante per i tessuti muscolari che sotto l’effetto di questo ormone sviluppano ipertrofia. Ingerendo pasti ricchi di proteine e carboidrati un atleta sfrutta l’azione di questo ormone per favorire la crescita muscolare, ciò è particolarmente importante nelle fasi successive all’allenamento quando si apre la cosiddetta “finestra anabolica”: periodo durante il quale il muscolo affaticato dall’allenamento è particolarmente recettivo verso l’azione dell’insulina in quanto privato dall’allenamento delle proprie riserve di glicogeno e danneggiato dall’allenamento intenso, cerca di ripristinare un condizione normale nel più breve tempo possibile.
L’insulina è anche usata come anabolizzante da culturisti ed altri atleti che cercano di aumentare la propria massa muscolare.

L’attività epatica dell’insulina

A differenza di quanto avviene nel muscolo e nel tessuto adiposo, a livello delle cellule epatiche il trasporto del glucosio non è direttamente insulino-dipendente, in quanto a livello di queste cellule entra in gioco un’altra classe di trasportatori per il glucosio definiti GLUT 2. Il numero di questi trasportatori è sempre costante nella membrana plasmatica, quindi l’insulina non porta nessun messaggio che regoli il loro numero a livello della membrana. La loro caratteristica è quella di essere dei trasportatori a bassa affinità per cui la velocità del trasporto è direttamente proporzionale alla concentrazione del glucosio nel sangue. Durante la fase post-prandiale (cioè quella che segue un pasto), quando le concentrazioni di glucosio sono elevate a livello ematico, la velocità del trasporto sarà elevata; invece durante la fase post-assorbitiva (cioè quella che segue l’assorbimento cellulare dei nutrienti), quando la concentrazione del glucosio è bassa, non vi è ingresso dello zucchero negli epatociti. Pertanto l’azione dell’insulina a livello epatico non interessa il trasportatore, ma riguarda essenzialmente l’attivazione e l’inibizione di un certo numero di enzimi necessari al mantenimento dell’ingresso di glucosio. Quando l’insulina si lega al suo recettore stimola la glucochinasi e la esochinasi epatiche che catalizzano la trasformazione del glucosio in glucosio-6-fosfato, impedendo, così che il glucosio possa fuoriuscire dagli epatociti. Inoltre, promuove il deposito dello zucchero sotto forma di glicogeno attivando rapidamente il complesso enzimatico glicogeno-sintetasi e stimola la trasformazione del glucosio in piruvato e lattato (glicolisi). In questo modo le concentrazioni intracellulari di glucosio rimangono costantemente più basse rispetto a quelle del sangue, così che questo substrato energetico possa continuamente diffondere negli epatociti tramite il trasportatore GLUT 2. Contemporaneamente, l’insulina riduce l’immissione in circolo di glucosio inibendo la glicogenolisi.
Durante lo stato post-assorbitivo, invece, quando i livelli plasmatici di insulina sono bassi, mentre sono elevati quelli degli ormoni controregolatori, il glucosio fuoriesce dagli epatociti e si riversa nel sangue contribuendo a mantenere la propria omeostasi. In questa fase, gli epatociti convertono i depositi di glicogeno e gli aminoacidi gluconeogenetici in glucosio che si sposta secondo il proprio gradiente di concentrazione verso l’esterno della cellula utilizzando sempre i GLUT 2, ma nella direzione contraria.
L’insulina è fondamentale nel controllo dell’accumulo di grassi ed esistono numerose sostanze utilizzate a fini dimagranti che intervengono sulla sua azione, per questo è stato trattato in modo così approfondito.

L’azione dell’insulina sulla lipogenesi

L'insulina stimola la lipogenesi in quanto sistema fondamentale di immagazzinamento energetico. L’azione dell’insulina sulla lipogenesi si esplica in diversi modi principali:
attivazione, attraverso la fosforilazione, degli enzimi piruvato deidrogenasi (PDH), che forma acetil-CoA e acetil-CoA carbossilasi (ACC), che forma malonil-CoA da acetil-CoA. Così un alto livello di insulina porta ad un aumento complessivo dei livelli di malonil-CoA, substrato necessario per la sintesi degli acidi grassi. Il glucagone ha un effetto antagonista e aumenta la fosforilazione, inibendo così la sintesi ACC e rallentando la sintesi di acidi grassi. ACC è attivato anche da citrato. Ciò significa che, quando c'è abbondanza acetil-CoA nel citoplasma delle cellule la sintesi di grassi procede ad un tasso elevato.
Aumento della produzione dei trasportatori GLUT-4 negli adipociti che determinano l’assorbimento degli zuccheri da parte delle cellule grasse.
Riduzione dell’attività dell’HSL attivando delle fosfatasi che fosforilano l’enzima bloccandone l’attività, di conseguenza l’insulina inibisce la lipolisi.
Incremento dell’espressione dell’enzima LPL nel tessuto adiposo e riduzione dell’espressione dello stesso nel tessuto muscolare, favorendo così l’assorbimento degli acidi grassi da parte degli adipociti. Mentre anche in questo caso il glucagone esercita l’azione opposta.

L’insulino-resistenza

Il termine insulino-resistenza è usato per indicare una situazione in cui, per mantenere l’omeostasi dei livelli di glucosio nel sangue, è necessaria una maggiore concentrazione dei livelli plasmatici di insulina. Tale alterazione della regolazione dell’azione dell’ormone è dovuta ad una diminuita sensibilità degli organi bersaglio dell’insulina, infatti l’insulino-resistenza è caratterizzata da una costante iperinsulinemia che porta ad una diminuzione delle risposte all’insulina da parte degli organi bersaglio dell’ormone.
Questa situazione si verifica in caso di un alimentazione troppo ricca di carboidrati ad alto indice glicemico. Il costante rilascio di insulina causato dall’eccesso di zuccheri rende gli organi bersaglio resistenti alla sua azione. Anche l’eccesso di cortisolo può portare a questa condizione, ciò si verifica per due motivi: il cortisolo iperglicemizza ilsangue attraverso la gluconeogenesi e di conseguenza si alza la glicemia innescando il processo descritto, inoltre il cortisolo riduce direttamente la sensibilità degli organi periferici all’insulina in quanto il cortisolo ha come obiettivo quello di garantire glucosio per il cervello sottraendolo a tutti gli altri tessuti.
L’insulino-resistenza è il punto di partenza di una serie di disturbi fisici che prendono il nome di sindrome metabolica, patologia caratterizzata da sovrappeso, obesità, dislipidemie (livelli elevati dei lipidi ematici), iperglicemia ecc. la sindrome metabolica è una condizione che porta col tempo ad aumentare il rischio di patologie molto gravi quali diabete tipo 2, e disturbi cardiocircolatori che possono dare origine ad eventi quali ictus ed infarti.