Célula beta

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Célula beta del islote pancreático
Beta cell processed.jpg
Célula beta (falso color).
Nombre y clasificación
Sinónimos
Célula beta;
célula β;
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
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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 sintetizan, almacenan y secretan la hormona insulina que reduce los niveles de glucosa en la sangre (glucemia).[2]​
La patología propia de las células secretoras de hormona insulina, se conoce como insuficiencia de las células β, característica de la diabetes tipo2.

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 (β) secretoras de insulina se necesitan métodos de tinción especial como el de Gomori o tinción mediante inmunohistoquímica o inmunofluorescencia.[5]​
Con tinción H&E y tinción de Gomori se ven relativamente pequeñas y de color azul.[6]​ [7]​

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File:Beta-cells of islets of Langerhans.jpg
Células beta (β), citoplasma teñido mediante inmunohistoquímica de anticuerpos anti insulina. Microscopio óptico


Las denominadas células β representan la mayoría de las células endócrinas del islote.
En el Islote pancreático la proporción de las células β varía según la especie.
La localización tridimensional de las células β dentro del islote también difiere entre especies.[8]​

Islote de ratón. Inmunohistoquímica: células de insulina (verde), células de glucagón (rojo), colágeno de la matriz extracelular (amarillo).

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 (β) humanas están en contigüidad directa con los otros tipos de células dentro del islote. La comunicación intercelular entre los diferentes tipos de células es necesaria para la homeostasis de la glucemia.[9]​

Los islotes de ratón/rata muestran una arquitectura típica de dos sectores: núcleo y manto con las células β ubicadas en el centro (núcleo).
En los islotes pancreáticos humanos las células β están entremezcladas con las células α, δ, G, γ y ε.[8]​ [10]​ [11]​ [12]​

Las células beta (β) muestran forma de pirámides truncadas que se agrupan alrededor de los vasos sanguíneos de los islotes. Las células β tienen un diámetro promedio de 10 micrómetros (μm). [4]​ El núcleo de la célula β está ubicado cerca de su base. Los gránulos de insulina se encuentran enriquecidos en el vértice.[13]​

Las β son el tipo de célula predominante en los islotes. Un islote de Langerhans promedio contiene un total de 1000 a 3000 células, de las cuales el 50 % al 80 % son células β. Estimaciones realizadas plantean que un páncreas de ratón podría contener  1 × 106 células beta (1 miligramo mg de células beta) y un páncreas humano promedio contiene  1 × 109 células beta (1 gramo g de células beta).[14]​

Ultraestructura[editar]

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File:Celula beta estructura granulos.png
Célula beta β con numerosas vesículas de centro oscuro. N= núcleo. La línea continua marca la membrana plasmática.
Célula beta. Amarillo= Núcleo; Verde= Golgi; Azul= mitocondrias; Rojo= gránulos de insulina. Reconstrucción 3D Microscopía electrónica.

Con el microscopio electrónico (ME) las células secretoras de insulina (células β) muestran diámetros promedio de 10 micrómetros (μm) con una longitud de ~17 μm.
La superficie total de membrana de una célula β, se estimó en ≈973 micrómetros cuadrados (µm2).
El volumen calculado de la célula β sería de ≈1430 micrómetros cúbicos (µm3) en promedio.[15]​ [16]​

Núcleo[editar]

El núcleo de la célula β se muestra claro porque predomina el ADN menos compacto (eucromatina) que contiene los genes que se están transcribiendo de forma activa y permanente (expresión génica) por 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]

Golgi (en verde) y su relación con los microtúbulos (en rojo) célula beta.

El aparato de Golgi de la célula β se encarga de la modificación y distribución de las proteínas (proinsulina) que han sido sintetizadas en el retículo endoplasmático y las rodean de membrana creando vesículas (llamados gránulos de insulina) para secretarlas fuera de la célula. El volumen del Golgi de la célula β está entre 18-22 µm3 que es un 0,90-2,20 % del volumen celular.[16]​

Gránulos de insulina[editar]

Gránulos de Insulina en una célula beta.
IG= inmaduros; MG= maduros.

Los gránulos insulinógenos de las células β se caracterizan por ser esferoides densos a los electrones (electro-denso)

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 β contienen alrededor de 20 picogramos (pg) de insulina por célula.[4]​

Dominios de la membrana plasmática[editar]

Las células beta son conocidas por poseer microvellosidades abundantes las cuales determinan la apariencia de terciopelo de su superficie.[17]​ [13]​

Cilio primario[editar]

El cilio primario de la célula beta es largo y único, su longitud es de 7–14 micrómetros (μm). Aparece desde las superficies celulares apoyadas en otras células y no sobre las que rodean los vasos sanguíneos. Se proyecta en un «canalículo» del espacio intercelular, formado por tres o cuatro células adyacentes, que se encuentra recubierto con microvellosidades.[18]​ [19]​ Este espacio ha sido planteado como la región apical dentro de un dominio espacial definido por uniones estrechas.[20]​

Síntesis, procesamiento y empaquetamiento de insulina[editar]

Síntesis de Insulina[editar]

La insulina es sintetizada en el retículo endoplásmico rugoso de la célula β en forma de un polipéptido llamado pre-pro-insulina que es transformado en pro-insulina, que posee escasa actividad hormonal. La proinsulina se modifica en el aparato de Golgi y las vesículas secretoras que salen del complejo contienen la hormona insulina.

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File:Beta cell processed.jpg
Célula beta. Los gránulos de insulina son los puntos negro oscuro rodeados por un área blanca llamada halo. Célula beta de rata. Tecnología de imagen de NASA. Microscopio electrónico.

Las células β fabrican insulina en etapas. La primera etapa es la producción de la proinsulina. La proinsulina es una molécula formada por una cadena proteínica de 81 aminoácidos, que es precursora de la insulina. Las células Beta del páncreas procesan la proinsulina convirtiéndola en insulina por la sustracción enzimática del péptido C, que es una estructura de 30 aminoácidos que conecta las cadenas A y B (de 21 y 30 aminoácidos, respectivamente).

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]

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File:Celula beta estructura granulos.png
Gránulos (indicados con flechas) acoplados a la membrana plasmática PM, prontos para la exocitosis.

En la célula beta (β) secretora de insulina, una población de gránulos se encuentran en contacto con la membrana plasmática. Estos gránulos acoplados se unen mediante fusión de la bicapa de los gránulos con la membrana plasmática, liberando su contenido de insulina mediante exocitosis.
La insulina liberada por las vesículas secretoras de las células β, se vuelca directamente en el espacio intersticial, de donde pasa a los capilares fenestrados del islote y de allí a la vena porta.[21]​
En un ser humano adulto, las células beta liberan entre 30 y 70 Unidades de insulina por día dependiendo del peso corporal.[4]​

Regulación de la célula beta[editar]

La célula secretora de insulina (células β) además de la glucosa, es regulada por varios niveles de aportes paracrinos, endócrinos, neuronales y nutricionales que colectivamente determinan su actividad.[7]​
La liberación de insulina está regulada por una red compleja de muchas señales diferentes que activan, potencian o inhiben a la células β.[4]​
La principal señal que provoca la secreción de insulina en la células β es la glucosa, y tiene una transmisión intracelular, que se transforma desde señales químicas hacia señales eléctricas y señales mecánicas.[21]​
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.[22]​

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.[23]​
La masa de células beta está controlada por varios mecanismos, que incluyen la replicación de células beta, la neogénesis, la hipertrofia y la supervivencia.[24]​

Patología de la célula beta[editar]

La patología propia de las células secretoras de hormona insulina, se conoce como insuficiencia de las células β .[25]​
El fracaso de las células β para responder a la demanda aumentada de insulina, debida a la resistencia progresiva de los tejidos periféricos a la hormona, es la característica de la diabetes tipo2.[26]​
Está en discusión si la disfunción de las células β es una anomalía temprana de la diabetes tipo2, o si ocurre tarde en la historia natural. Parece que la función de las células beta disminuye al principio del proceso de la enfermedad y disminuye progresivamente a medida que se deteriora la tolerancia a la glucosa.[27]​
Al inicio de la diabetes tipo 2, hay una reducción del 50–80 % en la masa total de las células β.
En los pacientes con diabetes tipo 1 recién diagnosticados, se encuentra una pérdida aguda del 90 % de las células β.[28]​

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).[29]​

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.[30]​

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ «Células beta». Descriptores en Ciencias de la Salud. Biblioteca Virtual en Salud (OMS,OPS,BIREME). 
  2. ↑ Silverthorn, Dee Unglaub (2008). Fisiología Humana. Un enfoque integrado (4.ª edición). Médica Panamericana. ISBN 9789500619820. Consultado el 8 de agosto de 2017. 
  3. ↑ Michael H. Ross; Wojciech Pawlina (2007). «Aparato Digestivo III: Hígado, Vesícula biliar y Páncreas». Histologia: Texto y Atlas color con Biología Celular y Molecular (5.ª edición). Médica Panamericana. pp. 649-650. 
  4. ↑ a b c d e f Marchetti P.; Bugliani M.; De Tata V.; Suleiman M.; Marselli L. (2017). «Pancreatic Beta Cell Identity in Humans and the Role of Type 2 Diabetes». Front. Cell Dev. Biol. (REVISIÓN). Epigenomics and Epigenetics 5 (55). Consultado el 4 de febrero de 2023. .
  5. ↑ a b Leslie P. Gartner (2021). «cap.18: Aparato Digestivo: glándulas». Texto de histología: Atlas a color. Elsevier Health Sciences. p. 440. Consultado el 4 de febrero de 2023. 
  6. ↑ Marcos M. Lima-Martínez; Luis Betancourt; Andrés Bermúdez (2011). «Glucagón: ¿un simple espectador o un jugador clave en la fisiopatología de la diabetes?». Avances en Diabetología (Elsevier) 27 (5): 160-167. Consultado el 4 de febrero de 2023. 
  7. ↑ a b Noguchi G.M.; Huising M.O (2019). «Integrating the inputs that shape pancreatic islet hormone release». Nature Metabolism (REVISIÓN) (en inglés) 1. pp. 1189-1201. 
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