What is the pathophysiology at the molecular, functional, and anatomical level, involving all relevant molecules and organs, that leads to the development of hyperglycemic hyperosmolar state (HHS) or diabetic ketoacidosis (DKA) in patients with Diabetes Mellitus (DM)?

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La fisiopatología de la hiperglicemia hiperosmolar y la cetoacidosis diabética en pacientes diabéticos implica alteraciones moleculares, funcionales y anatómicas complejas, que se originan en la deficiencia o resistencia a la insulina. En la cetoacidosis diabética (DKA), la deficiencia absoluta de insulina conduce a un aumento de la lipólisis y la producción de cuerpos cetónicos (acetoacetato, beta-hidroxibutirato, acetona) por el hígado, lo que causa acidosis metabólica 1. El páncreas no produce insulina suficiente, mientras que las hormonas contrarreguladoras (glucagón, cortisol, catecolaminas, hormona de crecimiento) aumentan, promoviendo la gluconeogénesis y la glucogenólisis en el hígado. Simultáneamente, la utilización de glucosa en los tejidos periféricos disminuye. En la hiperglicemia hiperosmolar (HHS), la deficiencia relativa de insulina permite una prevención mínima de la cetosis, pero una utilización de glucosa insuficiente, lo que resulta en una hiperglicemia y una hiperosmolaridad severas. Los riñones inicialmente aumentan la excreción de glucosa, pero eventualmente fallan debido a la deshidratación, empeorando la hiperglicemia. Ambas condiciones afectan múltiples órganos: el cerebro (conciencia alterada), los riñones (desbalances electrolíticos, lesión aguda), el sistema cardiovascular (hipotensión, taquicardia), los pulmones (respiración de Kussmaul en la DKA) y el tracto gastrointestinal (náuseas, vómitos). Los mediadores inflamatorios, como las citoquinas y las especies reactivas de oxígeno, contribuyen al daño celular. El tratamiento requiere abordar la deficiencia de insulina, la reemplazación de fluidos y la corrección de los desbalances electrolíticos para restaurar la función fisiológica normal en todos los sistemas afectados, según se describe en estudios recientes 1. Es importante destacar que la atención individualizada basada en una evaluación clínica y de laboratorio cuidadosa es necesaria para el tratamiento de la DKA y la HHS, y que la administración de insulina intravenosa continua es el estándar de atención para los pacientes críticamente enfermos y mentalmente obtundidos con DKA o HHS 1.

From the FDA Drug Label

Hyperglycemia, diabetic ketoacidosis, or hyperosmolar coma may develop if the patient takes less Humulin R U-100 than needed to control blood glucose levels Early signs of diabetic ketoacidosis include glycosuria and ketonuria Polydipsia, polyuria, loss of appetite, fatigue, dry skin, abdominal pain, nausea and vomiting and compensatory tachypnea come on gradually, usually over a period of some hours or days, in conjunction with hyperglycemia and ketonemia.

La fisiopatología de la hiperglicemia hiperosmolar y la cetoacidosis diabética en pacientes diabéticos implica:

  • Moléculas involucradas:
    • Insulina
    • Glucosa
    • Cetonas
  • Órganos involucrados:
    • Páncreas
    • Riñones
    • Hígado
    • Corazón
    • Pulmones La hiperglicemia se produce cuando el paciente no toma suficiente insulina para controlar los niveles de glucosa en sangre, lo que puede deberse a aumentos en la demanda de insulina durante la enfermedad o infección, negligencia en la dieta, omisión o administración incorrecta de dosis de insulina prescritas o uso de medicamentos que afectan el metabolismo de la glucosa o la sensibilidad a la insulina. La cetoacidosis diabética se caracteriza por la presencia de cetonas en la orina y la sangre, y puede ser causada por la falta de insulina, lo que lleva a la producción de cetonas por el hígado. La hiperglicemia hiperosmolar se produce cuando la glucosa en sangre es muy alta, lo que puede llevar a la deshidratación y la coma. Es importante tener en cuenta que la insulina juega un papel crucial en la regulación de los niveles de glucosa en sangre, y que la falta de insulina o la resistencia a la insulina pueden llevar a la hiperglicemia y la cetoacidosis diabética 2.

From the Research

Fisiopatología de la Hiperglicemia Hiperosmolar y la Cetoacidosis Diabética

La fisiopatología de la hiperglicemia hiperosmolar y la cetoacidosis diabética involucra varios mecanismos moleculares, funcionales y anatómicos. A continuación, se presentan los principales aspectos de la fisiopatología de estas condiciones:

  • Moléculas involucradas:
  • Insulina: la deficiencia o resistencia a la insulina es el factor principal en el desarrollo de la cetoacidosis diabética y la hiperglicemia hiperosmolar 3, 4.
  • Hormonas contrarreguladoras: como el glucagón, las catecolaminas, el cortisol y la hormona del crecimiento, que se elevan en respuesta a la deficiencia de insulina y contribuyen al desarrollo de la cetoacidosis diabética y la hiperglicemia hiperosmolar 3, 4.
  • Cetonas: se producen en respuesta a la lipólisis y la beta-oxidación de los ácidos grasos, lo que conduce a la cetoacidosis diabética 3, 5.
  • Órganos involucrados:
  • Páncreas: la deficiencia de insulina se debe a la disfunción de las células beta del páncreas 3, 4.
  • Hígado: el hígado juega un papel importante en la gluconeogénesis y la producción de cetonas 3, 4.
  • Riñones: los riñones son responsables de la eliminación de la glucosa y las cetonas en la orina 3, 5.
  • Mecanismos funcionales:
  • La deficiencia de insulina conduce a la gluconeogénesis y la lipólisis, lo que resulta en la producción de glucosa y cetonas 3, 4.
  • La hiperglicemia y la cetoacidosis diabética se desarrollan en respuesta a la deficiencia de insulina y la producción de cetonas 3, 5.
  • La hiperglicemia hiperosmolar se desarrolla en respuesta a la deficiencia de insulina y la producción de glucosa, sin la producción significativa de cetonas 3, 4.
  • Anatomía patológica:
  • La cetoacidosis diabética se caracteriza por la presencia de cetonas en la sangre y la orina, y la hiperglicemia hiperosmolar se caracteriza por la presencia de glucosa en la sangre y la orina 3, 5.
  • La anatomía patológica de la cetoacidosis diabética y la hiperglicemia hiperosmolar incluye la presencia de lesiones en los órganos como el páncreas, el hígado y los riñones 3, 4.

References

Guideline

Guideline Directed Topic Overview

Dr.Oracle Medical Advisory Board & Editors, 2025

Research

Diabetic ketoacidosis and hyperosmolar hyperglycemic state.

Medizinische Klinik (Munich, Germany : 1983), 2006

Research

[Diabetic Ketoacidosis and Hyperosmolar Hyperglycemic State].

Deutsche medizinische Wochenschrift (1946), 2018

Research

Diabetic ketoacidosis.

Nature reviews. Disease primers, 2020

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