What is the pathophysiology at the molecular, functional, and anatomical level, involving all molecules and organs, that predisposes to diabetic ketoacidosis with the use of Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and Metformin?

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La combinación de GLP-1 y metformina no suele causar cetoacidosis diabética (CAD), pero en circunstancias raras, puede ocurrir una CAD paradójica. A nivel molecular, este proceso comienza cuando los agonistas de GLP-1 reducen significativamente la secreción de insulina mientras suprimen simultáneamente el glucagón, creando un estado de deficiencia relativa de insulina 1. La metformina reduce la producción de glucosa hepática y aumenta la captura de glucosa periférica, lo que puede reducir los niveles de glucosa en sangre. Cuando la glucosa en sangre no está severamente elevada (CAD euglicémica), el cuerpo puede seguir experimentando deficiencia de insulina, lo que lleva a un aumento de la lipólisis en el tejido adiposo. Esto libera ácidos grasos libres que son transportados al hígado, donde se someten a beta-oxidación para producir acetil-CoA. El exceso de acetil-CoA se convierte en cuerpos cetónicos (acetoacetato, beta-hidroxibutirato y acetona) en las mitocondrias hepáticas. Estos cetones se acumulan en la sangre, causando acidosis metabólica a medida que se disocian en iones de hidrógeno.

A nivel funcional, este proceso involucra a varias moléculas y órganos, incluyendo:

  • Insulina: reducida por los agonistas de GLP-1
  • Glucagón: suprimido por los agonistas de GLP-1
  • Ácidos grasos libres: aumentados por la lipólisis en el tejido adiposo
  • Acetil-CoA: producido por la beta-oxidación de los ácidos grasos libres
  • Cuerpos cetónicos: producidos por la conversión del acetil-CoA en las mitocondrias hepáticas
  • Hidrógeno: disociado de los cuerpos cetónicos, causando acidosis metabólica

A nivel anatómico, este proceso involucra a varios órganos, incluyendo:

  • Páncreas: reduce la secreción de insulina desde las células beta
  • Tejido adiposo: aumenta la lipólisis
  • Hígado: produce cuerpos cetónicos
  • Riñones: regulan el equilibrio ácido-base y excretan iones de hidrógeno
  • Pulmones: compensan la acidosis a través de la hiperventilación
  • Cerebro y otros órganos vitales: afectados por la acidosis y la deshidratación que siguen, lo que lleva a las manifestaciones clínicas de la CAD.

From the FDA Drug Label

5 WARNINGS AND PRECAUTIONS

  1. 1 Lactic Acidosis There have been postmarketing cases of metformin-associated lactic acidosis, including fatal cases. Metformin associated lactic acidosis was characterized by elevated blood lactate concentrations (>5 mmol/L), anion gap acidosis (without evidence of ketonuria or ketonemia), and an increased lactate: pyruvate ratio; Metformin decreases liver uptake of lactate increasing lactate blood levels which may increase the risk of lactic acidosis, especially in patients at risk.

La cetoacidosis diabética no es directamente mencionada en el contexto del uso de GLP-1 y metformina en la etiqueta del medicamento proporcionada. Sin embargo, se menciona la acidosis láctica asociada con el uso de metformina, que puede ocurrir especialmente en pacientes con deterioro renal.

  • Moléculas involucradas: lactato, piruvato
  • Órganos involucrados: riñón, hígado La metformina disminuye la captación de lactato por el hígado, lo que puede aumentar los niveles de lactato en sangre y aumentar el riesgo de acidosis láctica. No se proporciona información directa sobre la fisiopatología a nivel molecular, funcional y anatómico de la cetoacidosis diabética inducida por GLP-1 y metformina en la etiqueta del medicamento 2.

From the Research

Fisiopatología de la Cetoacidosis Diabética

La cetoacidosis diabética (CAD) es una complicación grave de la diabetes que ocurre cuando el cuerpo produce ketonas, sustancias tóxicas que se acumulan en la sangre. Esto sucede cuando el cuerpo no tiene suficiente insulina para procesar la glucosa, lo que lleva a un aumento en la producción de glucosa en el hígado y una disminución en la absorción de glucosa por parte de las células.

Moléculas y Órganos Involucrados

Las moléculas y órganos involucrados en la fisiopatología de la CAD incluyen:

  • Insulina: hormona producida por el páncreas que regula la glucosa en la sangre 3, 4, 5
  • Glucagón: hormona producida por el páncreas que aumenta la glucosa en la sangre 3, 4, 5
  • GLP-1: hormona producida por el intestino delgado que aumenta la secreción de insulina y disminuye la secreción de glucagón 3, 4, 5
  • Metformina: medicamento que disminuye la producción de glucosa en el hígado y aumenta la absorción de glucosa por parte de las células 6
  • Páncreas: órgano que produce insulina y glucagón 3, 4, 5
  • Hígado: órgano que produce glucosa y ketonas 3, 4, 5
  • Células: células que absorben glucosa y producen energía 3, 4, 5

Efectos de la GLP-1 y la Metformina en la CAD

La GLP-1 y la metformina pueden aumentar el riesgo de CAD al:

  • Disminuir la secreción de insulina: la GLP-1 puede disminuir la secreción de insulina, lo que puede llevar a un aumento en la glucosa en la sangre 3, 4, 5
  • Aumentar la producción de glucosa en el hígado: la metformina puede aumentar la producción de glucosa en el hígado, lo que puede llevar a un aumento en la glucosa en la sangre 6
  • Disminuir la absorción de glucosa por parte de las células: la GLP-1 y la metformina pueden disminuir la absorción de glucosa por parte de las células, lo que puede llevar a un aumento en la glucosa en la sangre 3, 4, 5, 6

Factores de Riesgo para la CAD

Los factores de riesgo para la CAD incluyen:

  • Diabetes: la diabetes es un factor de riesgo importante para la CAD 3, 4, 5, 6, 7
  • Uso de GLP-1 y metformina: el uso de GLP-1 y metformina puede aumentar el riesgo de CAD 3, 4, 5, 6, 7
  • Falta de insulina: la falta de insulina puede llevar a un aumento en la glucosa en la sangre y un aumento en el riesgo de CAD 3, 4, 5, 6, 7
  • Enfermedad renal: la enfermedad renal puede aumentar el riesgo de CAD 7
  • Enfermedad cardiovascular: la enfermedad cardiovascular puede aumentar el riesgo de CAD 7

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