Insulin
Insulin ist das Blutzucker senkende Hormon und der Gegenspieler des Glucagons. Es spielt eine wesentliche Rolle bei der Regulation der Blutzuckers und der Therapie des Diabetes mellitus.
Der Name Insulin kommt von den Inselzellen (sog. beta-Zellen) der Bauchspeicheldrüse (Pankreas), die das Insulin bilden.
Insulin besteht aus 2 längeren Aminosäureketten, die A-Kette mit 21 und die B-Kette mit 30 Aminosäuren, welche durch zwei Disulfidbrücken zusammengehalten werden.
Insulin ist für Tiere und den Menschen ein lebensnotwendiges Hormon.
In den folgenden Jahrzehnten wurde Insulin aus den Bauchspeicheldrüsen von Rindern und Schweinen großtechnisch gewonnen. Rinder- und Schweineinsulin unterscheiden sich vom menschlichen Insulin nur geringfügig, beim Schwein ist nur eine, beim Rind sind drei Aminosäuren durch andere Aminosäuren ersetzt. Obwohl auch tierisches Insulin beim Menschen wirkt, wurde trotzdem versucht, menschliches Insulin zu produzieren. 1982 gelang es erstmals, Humaninsulin durch gentechnisch veränderte Bakterien herzustellen. Inzwischen übernehmen auch Hefepilze diese Aufgabe. Seit 1996 sind auch künstliche Insuline (Analoginsuline) verfügbar, die schneller wirken als natürliches Insulin.
Insulin wird in den so genannten beta-Zellen der Pankreas synthetisiert
Sämtliche biochemischen Insulinwirkungen werden durch die Bindung des Insulins an einen transmembranen Insulinrezeptor - bestehend aus zwei identischen A-Ketten und zwei ebenfalls identischen B-Ketten - ausgelöst. Nach der Bindung von Insulin an die A-Untereinheiten kommt es im Zellinneren zur Phosphorylierung der B-Untereinheiten des Rezeptors, was dann die weiteren Signalvorgänge auslöst.
Die genauen Signalvorgänge sind noch nicht bekannt!
Der Organismus signalisiert durch Ausschüttung des Insulins einen zu hohenBlutzuckerspiegel. Dieses Signal wird durch Anschalten Glucose-verbrauchender Wege, insbesondere in der Leber, beantwortet. Drei dieser Wege sind im folgenden schamatisch dargestellt:
Abbildung: Drei wichtige durch Insulin ausgelöste Signalwege
Intravenös darf Insulin nur mit äußerster Vorsicht gespritzt werden (oder durch Infusor oder Pumpe, die Kleinstmengen abgibt), weil ein unmittelbarer Wirkungseintritt erfolgt.
... stellt eine Wirkungseinschränkung auf Seiten des Insulins bzw. der Rezeptoren dar. Entweder liegt ein Rezeptordefekt oder ein Defekt im Bauplan des Insulins vor, oder aber die Vorgänge des Metabolischen Syndroms (=> Verfettung der Rezeptoren). Die Insulinresistenz geht immer einher mit einer Erhöhung des im Blut vorhandenen Insulins. Diese Insulinresistenz kann durchbrochen werden a) durch Bewegung (Erhöhung des Wirkungsgrades des Insulins um ein vielfaches je nach Bewegungsintensität), b) durch Reduktion der Fettaufnahme (Entfettung der Rezeptoren; Gewichtsabnahme) auch bei gleichzeitiger Kompensation mit Kohlenhydraten und c) durch Insulinsensithizer.
Zur Beschleunigung der normalen Wirkung von "Alt-Insulin" (Wirkmaximum ca. nach 1-2 Std. bei einer maximalen Wirkung zwischen 4 und 6 Stunden) hat man dahingehend geforscht, ob durch den Austausch von Aminosäuren eine Veränderung in der Wirkung der Aminosäureketten (Elektronegativität) insgesamt erzielbar ist. Erreicht hat man dies bei den kurzzeitwirksamen Insulinanaloga Lispro (Austausch der Aminosäuren Lysin und Prolin) sowie bei Novorapid. Aventis ist gegenwärtig dabei ein rasch wirksames Insulin auf den Markt zu bringen. Insulinanaloga wirken in etwa halb so lange wie "Alt-Insuline" (Wirkungsmaximum ca. nach 1 Stunde, maximale Wirkdauer zwischen 2 und 6 Stunden (6 Stunden werden vermutet bei unerklärlichen Hypoglycämien nach solchen Mahlzeiten und passender Basalrate!)
Zur Schaffung gleichmäßig verfügbarer Langzeitinsuline hat man bei Lantus (von Aventis) Aminosäuren hinzugefügt und somit eine deutliche Wirkungsverlängerung erreicht.
Kurzwirksame Insuline werden aber aufgrund von Untersuchungen als den Wachstumsfaktoren nahekommend diskutiert. Infolgedessen dürfen Insulinanaloga gegenwärtig NICHT in der Schwangerschaft eingesetzt werden und sollten bei Risikopatienten (Retinopathie) nicht verwendet werden.
Lantus (Insulin glargin) wird ebenfalls als Förderer von Augenschädigungen diskutiert.
Siehe auch:
Allgemeines
Geschichte
1921 gelang es Frederick Banting und Charles Best erstmals, Insulin aus Pankreasgewebe zu gewinnen. Schon seit einigen Jahrzehnten war klar, dass Sekrete der Bauchspeicheldrüse den Blutzuckerspiegel senken können. Frühere Versuche anderer Wissenschaftler waren jedoch nicht erfolgreich, da sie die komplette gemahlene Bauchspeicheldrüse verwendeten, wobei andere Verdauungssäfte des Pankreas das Insulin zerstörten. Die ersten Versuche von Banting und Best wurden an Hunden durchgeführt, denen die Bauchspeicheldrüse operativ entfernt worden war. 1922 gelang ihnen die erste Rettung eines Diabetikers, einem 13 Jahre alten Jungen, der seit eineinhalb Jahren an der Krankheit litt und bereits ins Koma gefallen war. 1923 erhielten Banting und John MacLeod, der Leiter des Instituts, den Nobelpreis für Medizin. Sie teilten den Preis freiwillig mit Best und James Collip, der einen verbesserten Extrakt erfunden hatte.Biochemie
Biosynthese von Insulin
Biochemische Wirkungen von Insulin
Zelluläre Wirkungen von Insulin
Durch Insulin ausgelöste Signalwege
Die drei geschilderten Wege bewirken also ein Sinken des Blutglucosespiegels durch
Gegenspieler des Insulins
Fällt der Blutzuckerspiegel im Körper unter einen Wert von 80 mg/dl ab, wird die Insulinproduktion bereits stark reduziert.
Sinkt der Bluzucker weiter ab, treten verschiedene Gegenspieler des Insulins auf:
Die Spiegel dieser gegenregulierenden Hormone steigen bereits deutlich an, wenn der Blutzucker unter 60 mg /dl absinkt.
Beim echten Insulinmangel des Typ Diabetikers wird das Insulin von außen zugeführt. Da bis jetzt der Blutzuckersensor fehlt, wird die Insulinfreisetzung aus dem injizierten subkutanen Insulindepot nicht gedrosselt. Außerdem ist durch die autoimmune Zerstörung der Betazellen des Pankreas oft auch die Glukagonproduktion vermindert. Dies führt zu einer verminderten Gegenregulation und einer erheblichen Hypoglykämiegefahr ( = Unterzuckerung).Verabreichung
subcutan, intravenös
Insulin sollte subcutan oder kann intravenös gespritzt werden. Bei letzterer ist unbedingt auf die Stimmigkeit der Korrekturfaktoren mit Insulin (siehe Insulintherapie) zu achten. Es kann auch intramuskulär gespritzt werden. Die 3 Verabreichungsarten haben unterschiedliche Wirkeintritte. Die Standardaussagen über die Wirkung des (Alt-)Insulins gehen immer von der subcutanen Verabreichung aus. Die Intramuskuläre Verabreichung bringt meist eine Wirkungsbeschleunigung von ca. 30-50 %. Wenn jedoch in noch nicht regnerierte, vernarbte Muskelarale gespritzt wird kann die Wirkung sogar ganz ausbleiben.nasal
An einer nasalen Gabe wird experimentiert. Bisher tritt bei nasal gegebenem Insulin ein Wirkungsverlust von ca. 80% auf. Lediglich 20% wirken dort, wo sie es sollen, dies aber unmittelbar und rasch.Oral
Oral gegeben ist Insulin unwirksam, da die Eiweißketten verdaut würden.Insulinresistenz
(siehe auch Metabolisches Syndrom)Insulinanaloga
Risiken der Insulinanaloga
Weblinks