Insulin

Insulin ist ein Peptidhormon der Bauchspeicheldrüse und das einzige Blutzucker senkende Prinzip des Körpers. Wird es unzureichend gebildet oder reagieren die peripheren Körperzellen nicht ausreichend empfindlich auf es, entsteht eine Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus).

Struktur und Stoffwechsel


Insulin ist ein Peptidhormon, das als Praeproinsulin gebildet wird. Durch Abspaltung eines kleinen Peptids entsteht Proinsulin (84 Aminosäuren). Durch Abspaltung des C-Peptids (32 Aminosäuren) wird es zum Hormon aus 51 Aminosäuren aktiviert (A-Kette 21 Aminosäuren, B-Kette 30 Aminosäuren).

Insulin und C-Peptid werden im molaren Verhältnis 1:1 in die Blutbahn abgegeben. Beide gelangen zunächst über das Pfortaderblut in die Leber, wo Insulin zu etwa 50% aufgenommen und verstoffwechselt wird. Das C-Peptid gelangt vollständig in den großen Kreislauf und wird in den Nieren verstoffwechselt (siehe hier). Die Halbwertszeit von Insulin im Blut ist mit etwa 4 Minuten relativ kurz, die des C-Peptids mit 20 Minuten länger. Das C-Peptid eignet sich damit besser zur Untersuchung der Höhe der Insulinproduktion als Insulin selbst.

Bildung


Insulin wird in den ß-Zellen der Inseln der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) aus Präproinsulin gebildet. Durch eine erste Abspaltung eines kleinen Oligipeptids entsteht Proinsulin, durch eine Abspaltung eines weiteren Teilstücks, dem C-Peptid, schließlich das fertige Insulin. Das Insulin ist hormonell aktiv (s. u.). Das C-Peptid übt, wie inzwischen klar geworden ist, ebenfalls Funktionen im Körper aus (siehe hier).

Die Insulin-bildenden Inseln mit ihren ß-Zellen liegen überwiegend im Pankreasschwanz, so dass eine chirurgische Resektion von Kopf und Corpus (betr. Anatomie siehe hier) in der Regel keine Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus) zur Folge hat. Pankreaserkrankungen, die den Schwanzbereich einbeziehen, können dagegen zu einem Insulinmangeldiabetes führen.

Die Kapazität zur Insulinsekretion ist sehr hoch. Erst eine Funktionseinschränkung von >90% der Inselzellen führt zum Diabetes mellitus. Insulin wird in den ß-Zellen in sekretorischen Granula gespeichert, aus denen es bei Bedarf rasch in die Blutbahn abgegeben wird (pulsatile Sekretion).

Phasen der Insulinsekretion

  • Unter normalen Bedingungen kommt es zu einer ersten „pulsatilen Insulinausschüttung“ durch Degranulation der in den ß-Zellen der Inseln des Pankreas und danach zu einer zweiten, lang anhaltenden Insulinausschüttung durch Insulin-Nachproduktion.
  • Beim Typ-1-Diabetes ist die Insulinproduktion in den ß-Zellen der Inseln des Pankreas primär gestört (siehe hier). Es kommt weder zur ersten pulsatilen Sekretion noch zur zweiten lang anhaltenden Insulinnachbildung.
  • Beim Typ-2-Diabetes kommt es infolge einer peripheren Insulinresistenz zunächst zu einer kompensatorischen Mehrproduktion von Insulin. Solange die Insulinproduktion dabei ungestört verläuft, kommt es nach Mahlzeiten zunächst wie normal zu einer ersten raschen Insulin-Ausschleusung, der pulsatilen Insulinsekretion. Allerdings wird sie bei einer gestörten Glukosetoleranz in der Diabetes-Frühphase (Phase des Prädiabetes) bereits eingeschränkt! Dadurch treten nach Mahlzeiten (postprandial) und vor allem nach einem diagnostischen Probetrunk bereits über die Norm erhöhte Blutzuckerwerte auf. Der Nüchternblutzucker kann dagegen oft lange Zeit noch normal bleiben. Wenn die Insulinproduktion jedoch im Laufe der Diabetesentwicklung nachlässt („ausbrennt“), dann bleibt auch der Nüchternblutzucker erhöht. Und der Blutzucker wird schließlich nur noch durch Insulinzufuhr von außen normalisierbar.
  • Beim Dumping-Syndrom, das nach Magenoperation durch Sturzentleerung des Magens entsteht, kommt es zu einer normalen ersten Phase der pulsatilen Insulinsekretion und danach zu einer anschließenden Phase einer langgezogenen Sekretionsphase. Da jedoch wegen der fehlenden Reservoirfunktion des Magens keine weitere Glukose nachkommt, trifft die zweite Sekretionsphase ins Leere. So kommt es bei Dumping-Syndrom zu einer Hypoglykämie-Bereitschaft.

Effekte des Insulins

Gesamteffekte

Senkung des Blutzuckers, Hemmung der Ketonbildung, Senkung der Blutfette

Allgemeine Effekte

Insulin fördert anabole (aufbauende) Stoffwechselleistungen durch

  • Aufnahme von Glukose, Aminosäuren und Fettsäuren,
  • Bildung von Proteinen, Fetten, Glykogen,
  • Hemmung des Abbaus von Proteinen, Fetten und Glykogen.

Insulin fördert die Glykolyse durch „Anheizung“ des Citratzyklus, was der für anabole Prozesse notwendigen Energiebereitstellung dient.

Gewebe- und organabhängige Effekte

  • Muskulatur: Glukoseaufnahme (i.G. zu Leber, Nervengewebe und Erythrozyten, die kein Insulin zur Aufnahme benötigen), Glykogensynthese, Lipidsynthese, Aminosäurenaufnahme, Eiweißsynthese
  • Fettgewebe: Glukoseaufnahme, Synthese von Fettsäuren und Lipiden, Hemmung der Lipolyse (Hemmung der Lipase), damit Erniedrigung der freien Fettsäuren im Blut
  • Leber: Erhöhung der Glukose-Phosphorylierung (Bildung von Glukose-6-Phosphat (G-6-P) aus Blutglukose, die frei in die Leberzellen hinein diffundieren kann; G-6-P kann jedoch nicht wieder hinaus; durch die Phosphorylierung kommt es zum intrazellulären Glukoseabfall, so dass immer ein nach innen gerichteter Diffusiongradient bestehen bleibt), Steigerung von Glykogensynthese und Glykolyse aus G-6-P, Synthese von Fettsäuren und Triglyzeriden, Hemmung der Lipolyse.
  • Gehirn:

Insulin beeinflusst das Gehirn. Zu viel Insulin behindert in den Gehirnzellen den Abbau von Amyloid-Beta. Damit wird der Alterungsprozess im Gehirn beschleunigt und das Alzheimer-Risiko erhöht. Daher sind Menschen mit einer peripheren Insulinresistenz und konsekutiv ständig erhöhter Insulinproduktion hinsichtlich einer beschleunigten Demenz gefährdet [1][2].

Verweise

Diabetes-Kompendium


Verstehen und verwalten Sie Ihre Laborwerte mit der Labor-App Blutwerte PRO!


Informationen für Patienten

Literatur

  1. ? Biochim Biophys Acta. 2009 May;1792(5):432-43
  2. ? Curr Alzheimer Res. 2008 Oct;5(5):438-47