What is the pathophysiology at the molecular, functional, and anatomical level, involving all molecules and organs, by which exercise induces hyperglycemia (elevated blood glucose) instead of hypoglycemia (low blood glucose) in patients with Diabetes Mellitus (DM)?

From the Guidelines

El ejercicio puede generar hiperglicemia en lugar de hipoglicemia en pacientes diabéticos debido a alteraciones moleculares, funcionales y anatómicas complejas. Esto se debe a que la diabetes altera el equilibrio entre la insulina y las hormonas contrarreguladoras (glucagón, epinefrina, cortisol y hormona de crecimiento) 1. A nivel molecular, se produce una mayor secreción de glucagón por las células alfa pancreáticas y una liberación de catecolaminas por la médula suprarrenal, lo que aumenta la producción de glucosa hepática. La deficiencia o resistencia a la insulina impide la captura adecuada de glucosa por los músculos esqueléticos a través de transportadores GLUT4. Anatómicamente, esto involucra al hígado (glucogenolisis y gluconeogénesis excesivas), páncreas (disfunción de las células alfa), glándulas suprarrenales (liberación excesiva de catecolaminas), músculos esqueléticos (captura de glucosa alterada) y tejido adiposo (lipólisis aumentada que produce ácidos grasos libres que promueven la gluconeogénesis). Funcionalmente, el sistema nervioso autónomo se vuelve disfuncional, con una actividad simpática aumentada que incrementa la producción de glucosa hepática. Además, las citocinas inflamatorias inducidas por el ejercicio, como IL-6 y TNF-alfa, pueden exacerbate la resistencia a la insulina. El eje hipotálamo-hipofisario-adrenal también puede estar sobreactivado, aumentando los niveles de cortisol que elevan aún más la glucosa en sangre. Este interjuego complejo explica por qué el ejercicio, que normalmente reduce la glucosa en sangre en individuos sanos, puede causar hiperglicemia en pacientes diabéticos, particularmente cuando el control glucémico es pobre o durante el ejercicio de alta intensidad. Algunos de los órganos y moléculas involucradas en este proceso incluyen:

• Hígado: glucogenolisis y gluconeogénesis
• Páncreas: secreción de glucagón y disfunción de las células alfa
• Glándulas suprarrenales: liberación de catecolaminas
• Músculos esqueléticos: captura de glucosa alterada
• Tejido adiposo: lipólisis aumentada
• Hormonas: insulina, glucagón, epinefrina, cortisol y hormona de crecimiento
• Citocinas: IL-6 y TNF-alfa. Es importante tener en cuenta que la respuesta glucémica al ejercicio puede variar dependiendo de la intensidad y duración del ejercicio, así como del control glucémico del paciente 1.

From the Research

Fisiopatología de la Hiperglicemia Inducida por Ejercicio en Pacientes Diabéticos

La fisiopatología de la hiperglicemia inducida por ejercicio en pacientes diabéticos es un proceso complejo que involucra múltiples moléculas y órganos. A continuación, se presentan los principales factores involucrados:

• Moléculas involucradas:

• Insulina: la insulina es una hormona que regula los niveles de glucosa en sangre. Durante el ejercicio, la insulina puede ser suprimida, lo que puede llevar a un aumento en los niveles de glucosa en sangre 2.
• Glucagón: el glucagón es una hormona que aumenta los niveles de glucosa en sangre. Durante el ejercicio, el glucagón puede ser estimulado, lo que puede contribuir a la hiperglicemia 3.
• Catecolaminas: las catecolaminas, como la adrenalina y la noradrenalina, pueden aumentar los niveles de glucosa en sangre durante el ejercicio 3.

• Órganos involucrados:

• Páncreas: el páncreas es el órgano responsable de producir insulina y glucagón. Durante el ejercicio, el páncreas puede ajustar la producción de estas hormonas para mantener los niveles de glucosa en sangre 2.
• Hígado: el hígado es el órgano responsable de almacenar y liberar glucosa. Durante el ejercicio, el hígado puede liberar glucosa para mantener los niveles de glucosa en sangre 3.
• Músculos: los músculos son los órganos responsables de utilizar la glucosa durante el ejercicio. Durante el ejercicio, los músculos pueden aumentar la absorción de glucosa, lo que puede contribuir a la hiperglicemia 4.

• Factores que influyen en la hiperglicemia inducida por ejercicio:

• Intensidad del ejercicio: la intensidad del ejercicio puede influir en la respuesta glucémica. Los ejercicios de alta intensidad pueden llevar a un aumento en los niveles de glucosa en sangre 3.
• Duración del ejercicio: la duración del ejercicio también puede influir en la respuesta glucémica. Los ejercicios prolongados pueden llevar a un aumento en los niveles de glucosa en sangre 4.
• Tiempo del día: el tiempo del día en que se realiza el ejercicio también puede influir en la respuesta glucémica. Los ejercicios realizados en la mañana pueden llevar a un aumento en los niveles de glucosa en sangre debido a las elevaciones circadianas en la glucosa 5.

Mecanismos Fisiopatológicos

Los mecanismos fisiopatológicos que subyacen a la hiperglicemia inducida por ejercicio en pacientes diabéticos son complejos y multifactoriales. A continuación, se presentan algunos de los mecanismos más importantes:

• Supresión de la insulina: durante el ejercicio, la insulina puede ser suprimida, lo que puede llevar a un aumento en los niveles de glucosa en sangre 2.
• Estimulación del glucagón: durante el ejercicio, el glucagón puede ser estimulado, lo que puede contribuir a la hiperglicemia 3.
• Aumento de la glucosa hepática: durante el ejercicio, el hígado puede liberar glucosa para mantener los niveles de glucosa en sangre 3.
• Aumento de la absorción de glucosa por los músculos: durante el ejercicio, los músculos pueden aumentar la absorción de glucosa, lo que puede contribuir a la hiperglicemia 4.

Implicaciones Clínicas

La hiperglicemia inducida por ejercicio en pacientes diabéticos puede tener implicaciones clínicas importantes. A continuación, se presentan algunas de las implicaciones más importantes:

• Riesgo de hiperglicemia: la hiperglicemia inducida por ejercicio puede aumentar el riesgo de complicaciones diabéticas, como la nefropatía y la retinopatía 6.
• Necesidad de ajustes en la terapia: la hiperglicemia inducida por ejercicio puede requerir ajustes en la terapia, como la administración de insulina o la modificación de la dieta 2.
• Importancia de la educación y el monitoreo: la educación y el monitoreo son fundamentales para prevenir y tratar la hiperglicemia inducida por ejercicio en pacientes diabéticos 4.