Insulina

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Insulina
Para otros usos de este término, véase Insulinoterapia.
Insulina
Insulin.jpg
HUGO 6081
Símbolo INS
Datos genéticos
Locus Cr. 11 p15.5
Bases de datos
Entrez 3630
OMIM 176730
RefSeq NM_000207
UniProt P01308

La insulina (del latín insula, "isla") es una hormona polipeptídica formada por 51 aminoácidos,[1] producida y secretada por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas, en forma de precursor inactivo llamado proinsulina. Esta pasa al aparato de Golgi, donde se modifica, eliminando una parte y uniendo los dos fragmentos restantes mediante puentes disulfuro. La insulina interviene en el aprovechamiento metabólico de los nutrientes, sobre todo con el anabolismo de los carbohidratos. Su déficit provoca la diabetes mellitus y su exceso provoca hiperinsulinismo con hipoglucemia.

Gran n√ļmero de estudios demuestran que la insulina es una alternativa segura, efectiva, bien tolerada y aceptada para el tratamiento a largo plazo de la diabetes tipo 1 y la diabetes tipo 2, incluso desde el primer d√≠a del diagn√≥stico.[2]

Frederick Grant Banting, Charles Best, James Collip, y J.J.R. Macleod de la Universidad de Toronto, Canadá, descubrieron la insulina en 1922. El Doctor Banting recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por descubrir esta hormona aunque se demostro que el verdadero descubridor fue Nicolae Paulescu en 1921.

Contenido

Funciones

1.Preproinsulina (Lguía, B cadena, C cadena, A cadena); proinsulina consiste BCA, sin L 2.plegamiento espontáneo 3.Cadenas A y B unidas por puentes sulfuros 4.Guía y la cadena C son cortadas 5.Restos de insulina

La insulina es una hormona "anab√≥lica" por excelencia: permite disponer a las c√©lulas del aporte necesario de glucosa para los procesos de s√≠ntesis con gasto de energ√≠a. De esta glucosa, mediante gluc√≥lisis y respiraci√≥n celular se obtendr√° la energ√≠a necesaria en forma de ATP. Su funci√≥n es la de favorecer la incorporaci√≥n de glucosa de la sangre hacia las c√©lulas: act√ļa siendo la insulina liberada por las c√©lulas beta del p√°ncreas cuando el nivel de glucosa en sangre es alto. El glucag√≥n, al contrario, act√ļa cuando el nivel de glucosa disminuye y es entonces liberado a la sangre. Por su parte, la Somatostatina, es la hormona encargada de regular la producci√≥n y liberaci√≥n tanto de glucag√≥n como de insulina. La insulina se produce en el P√°ncreas en los "Islotes de Langerhans", mediante unas c√©lulas llamadas Beta. Una manera de detectar si las c√©lulas beta producen insulina, es haciendo una prueba, para ver si existe p√©ptido C en sangre. El p√©ptido C se libera a la sangre cuando las c√©lulas Beta procesan la proinsulina, convirti√©ndola en insulina. Cuando s√≥lo entre un 10% y un 20% de las c√©lulas Beta est√°n en buen estado, comienzan a aparecer los s√≠ntomas de la diabetes, pasando primero por un estado previo denominado luna de miel, en el que el p√°ncreas a√ļn segrega algo de insulina.

La insulina tiene una importante función reguladora sobre el metabolismo, sobre el que tiene los siguientes efectos:

  • Estimula la glucogenog√©nesis.
  • Inhibe la gluconeog√©nesis y la glucogenolisis.
  • Promueve la gluc√≥lisis.
  • Favorece la s√≠ntesis de triacilgleceroles (triglic√©ridos). Para ello, estimula la producci√≥n de acetil-CoA (por ejemplo, al acelerar la gluc√≥lisis), y tambi√©n estimula la s√≠ntesis de √°cidos grasos (componentes de los triacilgliceroles) a partir de la acetil-CoA.
  • Estimula la s√≠ntesis de prote√≠nas.

Genética

La proinsulina, precursora de la insulina, es codificada por el gen INS,[3] [4] [5] localizado en el cromosoma 11p15.5.[6] Se han identificado una variedad de alelos mutantes en la región que codifica al gen. También se han descrito varias secuencias reguladoras a nivel de la región promotora del gen de la insulina humana sobre la cual se unen los factores de transcripción. En general, se sabe que las cajas A se unen a factores Pdx1, que las cajas E se unen a NeuroD, las cajas C sobre MafA y que las secuencias denominadas elementos de respuesta al cAMP se unen sobre los factores de transcripción CREB. Se han descubierto también varios silenciadores genéticos que inhiben la transcripción de la insulina.

Secuencias reguladoras y sus factores de transcripción para el gen de la insulina.[7]
Secuencias reguladoras Factores de transcripción
ILPR Par1
Caja A5 Pdx1
Elemento regulatorio negativo (NRE)[8] Receptor glucocorticoide, Oct1
Caja Z (sobrepuesto a NRE y C2) ISF
C2 Pax4, MafA(?)
E2 USF1/USF2
A3 Pdx1
A2 -
CAAT enhancer binding (CEB) (parcialmente sobrepuesto a A2 y C1) -
C1 -
E1 E2A, NeuroD1, HEB
A1 Pdx1
G1 -

Estructura

Ilustración de la configuración hexamérica de la insulina, es decir, producida por agregados de tres pares de hormonas unidas entre sí a través de la cadena B en presencia de zinc, en forma antiparalela, no covalente, pero estable.[9]

Entre los vertebrados, la insulina conserva una √≠ntima similitud estructural. Por ejemplo, la insulina bovina difiere de la humana en solo tres amino√°cidos, mientras que la porcina difiere solo en uno, por lo tanto, las insulinas de procedencia animal tienen la misma efectividad que la humana.[10] La insulina de ciertas especies de peces es lo suficientemente similar a la humana que es cl√≠nicamente efectiva para uso en humanos. A√ļn la insulina del invertebrado Caenorhabditis elegans una nematoda, es muy similar en estructura, tiene efectos celulares muy parecidos y se produce de manera an√°loga a la de los humanos. De modo que es una prote√≠na que se ha preservado a lo largo de la evoluci√≥n del tiempo, sugiriendo su rol fundamental en el control metab√≥lico animal. El p√©ptido C, producto del desdoblamiento de la proinsulina, difiere considerablemente entre las diferentes especies, por lo que, aunque es tambi√©n una hormona, tiene un papel secundario.

La conformaci√≥n estructural de la insulina es esencial para su actividad como hormona. La insulina es sintetizada y almacenada en el cuerpo en forma de un hex√°mero, es decir, una unidad compuesta por seis insulinas, mientras que su forma activa es la de una hormona monom√©rica, es decir, la mol√©cula de insulina sola.[10] Seis mol√©culas de insulina permancen inactivas por largo tiempo en su forma hexam√©rica, como forma de almacenamiento de disponibilidad r√°pida y protecci√≥n de la altamente reactiva mol√©cula de insulina. Dentro del aparato de Golgi, la proinsulina es enviada al interior de ves√≠culas secretoras y de almacenamiento ricas en Zn2+ y Ca2+. Una vez en la ves√≠cula se forman especies hexam√©ricas de la proinsulina con dos √°tomos de zinc por cada hex√°mero de proinsulina: (Zn2+)2(Ca2+)(Proin)6, las cuales son posteriormente convertidas en el hex√°mero de insulina: (Zn2+)2(Ca2+)(In)6‚ÄĒpor acci√≥n de enzimas proteol√≠ticas y produciendo tambi√©n la prote√≠na C.[11]

La conversión entre la forma hexamérica y la monomérica es una de las características fundamentales de las fórmulas de inyección de la insulina. El hexámero es mucho más estable que la hormona sola, por lo que sería una presentación más práctica, sin embargo, el monómero es la forma más reactiva de la hormona porque su difusión es mucho más rápida haciendo que no se tenga que administrar varios minutos (30-60) antes de las comidas.[12] La presentación con la insulina más reactiva le da a los diabéticos la opción de tener comidas diarias en horas más flexibles. Ciertos preparados de insulina tienen variaciones en al menos dos aminoácidos de modo que cuando la insulina se inyecta, ésta tenga una menor tendencia de formar agregados hexaméricos y su acción sea rápida y su efecto breve.

Síntesis

Variaciones en los niveles de glucosa e insulina antes y después de las comidas diarias en un sujeto sano.

La insulina se sintetiza en las c√©lulas beta del p√°ncreas y se libera bajo la influencia de varios est√≠mulos, entre ellos, la ingesta de prote√≠nas y glucosa y su paso a la sangre a partir de los alimentos digeridos. Muchos carbohidratos producen glucosa, aumentando sus niveles en el plasma sangu√≠neo y estimulando de inmediato la liberaci√≥n de insulina a la circulaci√≥n portal.[9] Tambi√©n se ha demostrado que la hormona de crecimiento es capaz de aumentar la secreci√≥n de insulina humana.[13] En las c√©lulas diana‚ÄĒprincipalmente en el h√≠gado, m√ļsculo y tejido adiposo‚ÄĒse inicia una transducci√≥n de se√Īales cuyo efecto es el incremento en la captaci√≥n de glucosa y su posterior almacenamiento, evitando as√≠ un ascenso excesivo de la glucemia postprandial.[14] Con la reducci√≥n de la concentraci√≥n circulante de glucosa, se degrada la insulina secretada, finalizando as√≠ la respuesta unas 2 o 3 horas despu√©s de la ingesta.[9]

La porción exocrina del páncreas está conformada por acinos serosos que representan la mayor parte de la masa de la glándula. Las células beta hacen parte de los islotes de Langerhans (Las células beta son el 70% de todas las células endocrinas) que constituyen la porción endocrina del páncreas (2% de todo el parénquima), haciendo entonces que el páncreas sea fundamentalmente una glándula mixta.

En las células beta, la insulina se sintetiza a partir de proinsulina, una molécula precursora, por acción de enzimas proteolíticas conocidas como convertasas prohormonas, específicamente la convertasa proproteína 1 y la convertasa proproteína 2, así como la exoproteasa carboxipeptidasa E.[15] Ciertas modificaciones ejercidas sobre la proinsulina le eliminan una región del centro de la molécula denominada péptido C quedando libres los extremos C-terminal y N-terminal. Estos extremos libres tienen 51 aminoácidos en total y se denominan cadenas A (21 aminoácidos) y B (30 aminoácidos), los cuales terminan unidas entre sí por medio de enlaces disulfuro.[9] De modo que la proinsulina consta de las cadenas B-C-A y los gránulos secretorios liberan las tres cadenas simultáneamente.

La producción endógena de insulina es regulada en varios pasos a lo largo de una ruta sintética. Primero sobre la transcripción del ADN, específicamente a nivel del gen de la insulina. Luego a nivel de la estabilidad del ARNm y a nivel de la traducción del ARNm. Finalmente, también se regula a nivel de las modificaciones postransducción.

Se ha demostrado que la insulina y sus proteínas relacionadas son producidas también dentro del cerebro y que niveles muy reducidas de estas proteínas pueden estar asociadas a la enfermedad de Alzheimer.[16] [17] [18]

Liberación de la insulina

Mecanismo de liberaci√≥n de insulina dependiente de glucosa en las c√©lulas ő≤ del p√°ncreas.

Las c√©lulas beta de los islotes de Langerhans liberan la insulina en dos fases. La primera fase de la liberaci√≥n de insulina se desencadena r√°pidamente en respuesta al aumento de los niveles de glucosa en la sangre. La segunda fase produce una liberaci√≥n sostenida y lenta de de las reci√©n formadas ves√≠culas que se activan independientemente de la cantidad de az√ļcar en la sangre.

En la primera fase la liberación de la insulina ocurre de manera inmediata:[19]

  1. La glucosa entra en la células beta a través del transportador de glucosa GLUT2[12]
  2. La glucosa pasa a la glucólisis y el ciclo respiratorio, donde se producen, por oxidación, varias moléculas de ATP de alta energía
  3. Los canales de potasio (K+) dependientes de los niveles de ATP y, por tanto, de los niveles de glucosa en sangre, se cierran y la membrana celular se despolariza[12] [19]
  4. Con la despolarización de la membrana, los canales de calcio (Ca2+) dependientes de voltaje se abren y el calcio entra la célula[19]
  5. Un aumento en el nivel de calcio intracelular produce la activación de fosfolipasa C, que desdobla los fosfolípidos de membrana fosfatidil inositol 4,5-bifosfato en inositol 1,4,5-trifosfato y diacilglicerol[20]
  6. El inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) se une a los receptores proteicos sobre la membrana del ret√≠culo endopl√°smico (RE). Esto permite la liberaci√≥n de Ca2+ del RE a trav√©s de los canales IP3 aumentando m√°s a√ļn la concentraci√≥n intracelular de calcio
  7. Estas cantidades significativamente mayores de calcio dentro de las células provoca la activación de la sinaptotagmina, que ayuda a la liberación de la insulina previamente sintetizada y almacenada en las vesículas secretoras.

Este es el principal mecanismo para la liberaci√≥n de insulina. Cierta liberaci√≥n de insulina ocurre adem√°s con la ingesta de alimentos, no s√≥lo de glucosa o hidratos de carbono, y las c√©lulas beta son tambi√©n en cierta medida influenciadas por el sistema nervioso aut√≥nomo. Los mecanismos de se√Īalizaci√≥n que controlan estos v√≠nculos no son del todo comprendidos.

Otras sustancias que pueden estimular la liberaci√≥n de insulina incluyen los amino√°cidos de las prote√≠nas ingeridas, la acetilcolina‚ÄĒliberada de las terminaciones nervio vago (sistema nervioso parasimp√°tico)‚ÄĒ, la colecistoquinina‚ÄĒsecretada por c√©lulas enteroendocrinas de la mucosa intestinal‚ÄĒy el p√©ptido insulinotr√≥pico dependiende de glucosa (GIP). Tres amino√°cidos (alanina, glicina y arginina) act√ļan de manera similar a la glucosa alterando el potencial de membrana de la c√©lula beta. La acetilcolina desencadena la liberaci√≥n de insulina a trav√©s de la fosfolipasa C, mientras que la colecistoquinina act√ļa a trav√©s del mecanismo de adenilato ciclasa.

El sistema nervioso simp√°tico, a trav√©s de la estimulaci√≥n de receptores adren√©rgicos alfa 2, como lo demuestran los agonistas de la clonidina o la metildopa, inhiben la liberaci√≥n de insulina. Sin embargo, cabe se√Īalar que la adrenalina circulante activar√° los receptores Beta 2 en las c√©lulas beta de los islotes pancre√°ticos para promover la liberaci√≥n de insulina. Esto es importante ya que los m√ļsculos no pueden beneficiarse de los incrementos de glucosa en la sangre como consecuencia de la estimulaci√≥n adren√©rgica (aumento de la gluconeog√©nesis y glucogenolisis con los niveles bajos de la insulina en sangre: por el glucag√≥n) a menos que la insulina est√° presente para permitir la translocaci√≥n GLUT-4 a nivel de los tejidos. Por lo tanto, comenzando con la inervaci√≥n directa, la noradrenalina inhibe la liberaci√≥n de insulina a trav√©s de los receptores alfa2 y, subsecuentemente, la adrenalina circulante proveniente de la m√©dula suprarrenal estimular√° los receptores beta2-promoviendo as√≠ la liberaci√≥n de insulina.

Cuando el nivel de glucosa se reduce al valor fisiológico normal, la liberación de insulina de las células beta frena o se detiene. Si los niveles de glucosa en sangre se vuelven inferior a ese nivel, especialmente a niveles peligrosamente bajos, la liberación de hormonas hiperglicémicas, la más prominente de las cuales es el glucagón de los mismos islotes de Langerhans pero de células alfa, obligan a la liberación de glucosa en la sangre a partir de los almacenes celulares, principalmente el almacenamiento de glucógeno en las células del hígado. Mediante el aumento de glucosa en la sangre, las hormonas hiperglucémicas previenen o corrigen la hipoglucemia que pone en peligro la vida del individuo. La liberación de insulina está fuertemente inhibida por la hormona del estrés noradrenalina, lo que conduce a un aumento de los niveles de glucosa en sangre durante momentos de estrés.

Pruebas de alteración de la primera fase de liberación de insulina se pueden detectar en la prueba de tolerancia a la glucosa, demostrado por una sustancial elevación de nivel de glucosa en sangre en los primeros 30 minutos, un marcado descenso durante los siguientes 60 minutos, y un constante ascenso de nuevo a los niveles de referencia en las siguientes horas.

Clasificación

Artículo principal: Insulinoterapia

Normalmente las insulinas sintéticas se sintetizan por medio de ingeniería genética a través de ADN. Hay un cierto desacuerdo sobre la eficacia de la insulina sintética comparada con la insulina derivada de las fuentes animales.

En la diabetes tipo I, y en algunos casos en la tipo II se hace necesaria la inyección de insulina para mantener un nivel correcto de glucosa en sangre. Existen los siguientes tipos de insulinas:

  • Insulinas de acci√≥n r√°pida de tapa verde.
  • Insulinas de acci√≥n corta de tapa morada llamada cristalina.
  • Insulinas de acci√≥n intermedia o NPH.
  • Insulinas de acci√≥n prolongada.

En muchos casos se combina el tratamiento con estos tipos de insulina.

También por su zona de inyección las podemos clasificar como:

  • Insulinas subcut√°neas: Cualquier insulina, ya sea de acci√≥n r√°pida o retardada.
  • Insulinas endovenosas: Solo las insulinas de acci√≥n r√°pida que no poseen retardantes.

Dependiendo del retardante utilizado podemos clasificar las insulinas de la siguiente manera:

  • Insulinas que utilizan zinc como retardante.
  • Insulinas que utilizan otras prote√≠nas como la protamina como retardantes.

Nuevos tipos de insulina

Los científicos han intentado por todos los medios conseguir tipos de insulina que no tengan que ser inyectados, procurando así hacer la vida de los enfermos algo más fácil.

Insulina inhalada

En enero de 2006 se aprob√≥ por la Comisi√≥n Europea la primera versi√≥n de insulina inhalada para el tratamiento de la diabetes tipo 1 y tipo 2. Se trataba de la primera opci√≥n terap√©utica inhalada y por tanto no inyectable desde el descubrimiento de la insulina. Se plante√≥ como una alternativa para aquellos pacientes que por diversas razones no toleraban aceptablemente un tratamiento mediante inyecciones o pastillas. Desde su introducci√≥n, no se consider√≥ por algunos tan eficaz como la tradicional (subcut√°nea), ya que √©sta se mide en cent√≠metros c√ļbicos (cc) y la actual, en unidades (UI). Adem√°s al ser inhalada, no se sabe la cantidad exacta que se absorbe. Este tipo de insulina podr√≠a mejorar la calidad de vida del paciente diab√©tico y disminuir las inyecciones y lo penoso e invasivo que resultan. No est√° recomendada en ni√Īos ni en ancianos. Por otra parte, no excluir√≠a de todas las inyecciones de insulina; los diab√©ticos insulinodependientes deber√≠an seguir pinch√°ndose algunas veces, siguiendo la pauta de su m√©dico. La utilidad y valor de la insulina inhalada era m√°s clara para quienes disfrutan de menos inyecciones en las piernas, brazos, abdomen, etc.

Sin embargo, en octubre de 2007, apenas a unos meses de haber comenzado su comercializaci√≥n en Espa√Īa, Pfizer, laboratorio responsable de Exubera (nombre comercial de la insulina inhalada), decidi√≥ la retirada del mercado mundial del producto por no haber satisfecho sus expectativas econ√≥micas.

Noticias sobre la insulina

Últimamente se ha descubierto que en las células madre del cordón umbilical se produce insulina. Un estudio realizado por investigadores estadounidenses y británicos concluye que las células madre obtenidas del cordón umbilical de recién nacidos pueden ser manipuladas para producir insulina y que en el futuro es posible que se empleen para tratar la diabetes.

La investigación fue dirigida por el Dr. Randall Urban, de la University of Texas Medical Branch (Estados Unidos), quien explican que fueron los primeros en conseguir cultivar grandes cantidades de células madre y dirigirlas para que se asemejaran a células beta productoras de insulina. A juicio del Dr. Urban, "este descubrimiento nos muestra que tenemos el potencial de producir insulina a partir de células madre adultas para ayudar a las personas con diabetes".

El estudio se publica en "Cell Proliferation" y, seg√ļn los investigadores, ofrece una alternativa al uso de c√©lulas madre embrionaria.

Véase también

Referencias

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Enlaces externos


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Mira otros diccionarios:

  • insulina ‚ÄĒ f. endoc. Hormona proteica segregada por las c√©lulas √ü de los islotes de Langerhans del p√°ncreas cuya acci√≥n es antag√≥nica a la del glucag√≥n y la adrenalina. La insulina disminuye la concentraci√≥n de glucosa en la sangre y favorece su… ‚Ķ   Diccionario m√©dico

  • insulinńÉ ‚ÄĒ INSUL√ćNńā s.f. Hormon secretat de pancreas, care regleazńÉ metabolismul glucidelor, lipidelor, protidelor Ňüi mineralelor din organism. ‚Äď Din fr. insuline. Trimis de valeriu, 13.09.2007. Sursa: DEX 98 ÔĽŅ insul√≠nńÉ s. f., g. d. art. insul√≠nei Trimis de ‚Ķ   Dic»õionar Rom√Ęn

  • insulina ‚ÄĒ sustantivo femenino 1. (no contable) √Ārea: fisiolog√≠a Hormona producida por el p√°ncreas que regula la cantidad de glucosa de la sangre. 2. (no contable) Medicina que se prepara con esta hormona y se usa contra la diabetes: Antes de comer se pone… ‚Ķ   Diccionario Salamanca de la Lengua Espa√Īola

  • insulina ‚ÄĒ s. f. [Fisiologia] Princ√≠pio ativo (horm√īnio) da secre√ß√£o interna de certas c√©lulas do p√Ęncreas ‚Ķ   Dicion√°rio da L√≠ngua Portuguesa

  • insulina ‚ÄĒ {{/stl 13}}{{stl 8}}rz. Ňľ Ia, CMc. insulinanie, blm {{/stl 8}}{{stl 7}} hormon wydzielany przez trzustkńô, kt√≥rego gŇā√≥wne dziaŇāanie polega na regulowaniu poziomu cukru we krwi; stosowany jako lek na cukrzycńô : {{/stl 7}}{{stl 10}}Lekarz podaŇā… ‚Ķ   Langenscheidt Polski wyjaŇõnieŇĄ

  • insulina ‚ÄĒ (De √≠nsula). 1. f. Bioqu√≠m. Hormona segregada por los islotes de Langerhans en el p√°ncreas, que regula la cantidad de glucosa existente en la sangre. Hoy tambi√©n se obtiene por s√≠ntesis qu√≠mica artificial. 2. Med. Medicamento hecho con esta… ‚Ķ   Diccionario de la lengua espa√Īola

  • Insulina ‚ÄĒ (Del ingl. insuline.) ‚Ėļ sustantivo femenino BIOQU√ćMICA Hormona que segrega el p√°ncreas y regula la cantidad de glucosa o az√ļcar de la sangre. * * * insulina (de ¬ę√≠nsula¬Ľ, por extraerse de los ¬ęislotes de Langerhaus¬Ľ, del p√°ncreas.) f. Bioqu√≠m.… ‚Ķ   Enciclopedia Universal

  • insulina ‚ÄĒ {{ÔľÉ}}{{LM I22207}}{{„Äď}} {{ÔľĽ}}insulina{{ÔľĹ}} ‚ÄĻin¬∑su¬∑li¬∑na‚Äļ {{„Ää}}‚Ėć s.f.{{„Äč}} {{Ôľú}}1{{Ôľě}} Hormona producida por el p√°ncreas y encargada de regular la cantidad de glucosa de la sangre: ‚ÄĘ La deficiencia de insulina en el organismo es causa de… ‚Ķ   Diccionario de uso del espa√Īol actual con sin√≥nimos y ant√≥nimos

  • insulina ‚ÄĒ (f) (Intermedio) hormona responsable de controlar el nivel de glucosa en el organismo Ejemplos: Diabetes es una enfermedad causada por perturbaciones de producci√≥n de insulina por el p√°ncreas. La insulina fue descubierta en 1922 por… ‚Ķ   Espa√Īol Extremo Basic and Intermediate

  • insulina ‚ÄĒ in|su|li|na Mot Pla Nom femen√≠ ‚Ķ   Diccionari Catal√†-Catal√†


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