Insuline

Was ist Insulin? Insulin ist ein lebenswichtiges, blutzuckersenkendes, wachstumsförderndes Hormon, das in den Betazellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) gebildet wird.

Das „Speicherhormon“ Insulin

  • fördert die Aufnahme von Glukose in die Muskel- und Fettzellen
  • fördert in Leber-, Fett- und Muskelzellen den Aufbau der Energiespeicher Glykogen und Fett aus Glukose
  • hemmt den Abbau dieser Energiespeicher
  • senkt die Glukose-Neubildung in der Leber (Glukoneogenese)
  • unterdrückt Glucagon aus den Alphazellen

Alle Stoffwechselwirkungen von Insulin senken den Blutzucker. Insulin ist in dieser Rolle unersetzlich. Gegenspieler von Insulin sind Hormone wie Glukagon, Adrenalin und Somatotropin. Alle wirken in einem Regelkreis zusammen, der beim Gesunden den Nüchtern-Blutzucker in der Spanne zwischen 55 und 100 (mg/dl) (3,0 und 5,5 mmol/l) konstant hält.

Insulin wird als Proinsulin von den Betazellen im Pankreas in den Blutkreislauf abgegeben. Das C-Peptid wird abgespalten und es entsteht Insulin, bestehend aus einer A-Kette und B-Kette von Aminosäuren, die über zwei Schwefelbrücken miteinander verbunden sind. Das Schweineinsulin unterscheidet sich vom menschlichen Insulin an Stelle 30 der B Kette. Die Aminosäure Threonin ist beim Schwein durch die Aminosäure Alanin ersetzt. Beim Rinderinsulin sind noch zwei weitere Aminosäuren der A-Kette vom menschlichen Insulin verschieden. Die Ähnlichkeit legt nahe, dass auch Rinder- und Schweineinsulin beim Menschen eingesetzt werden kann.

Proinsulin. Insulin und C-Peptid

Insulinmolekül Kopie

Wie wirkt Insulin?

An der Oberfläche der Zellen, an denen Insulin wirkt (z.B. Muskelzellen, Fettzellen, Leberzellen) befinden sich Insulinrezeptoren. Sie reagieren mit Insulin und werden dadurch aktiviert. Es folgt eine chemische Kettenreaktion, die sich bis zur Zellkernmembran fortsetzt. Diese Membran ist eine dünne Schicht, die den Zellkern umgibt. Im Zellkern befinden sich die Gene, das Erbgut des Menschen. Wie auf der Zelloberfläche liegen auch auf der Zellkernmembran Rezeptoren, so auch der Rezeptor PPAR Gamma. Wird dieser Rezeptor aufgrund der Kettenreaktion aktiviert, beginnen bestimmte Gene im Zellkern mit der vermehrten Bildung von Glukosetransportern (z.B.GLUT4). Gelangen diese an die Zelloberfläche, kann Blutzucker in die Zelle aufgenommen werden.

Ein Insulinmangel führt unbehandelt

• kurzfristig zu Überzucker und Stoffwechselentgleisung
• langfristig zu Schäden an kleinen und großen Gefäßen und an Nerven
• letztendlich zu Erblindung, Impotenz, Amputationen, Herzinfarkt und Schlaganfall

Insulinmangel bei Typ-1- und Typ-2-Diabetes

Beim Typ-1-Diabetes liegt ein absoluter Insulinmangel vor. Die Betazellen der Bauchspeicheldrüse sind zerstört und sondern kein Insulin mehr ab. Der Mangel an Insulin muss beim Typ-1-Diabetiker von Anfang an ausgeglichen (substituiert) werden. Ohne Insulin versterben Typ-1-Diabetiker in jungen Jahren.
Beim Typ-2-Diabetiker liegt ein relativer Insulinmangel vor: Der Körper kann die zunehmende Insulinresistenz bzw. die nachlassende Insulinproduktion anfangs noch ausgleichen: durch mehr körperliche Aktivität und Abnehmen. Gelingt dies nicht, müssen zusätzlich Medikamente genommen werden, die den Blutzucker und/oder die Insulinresistenz senken (vgl. orale Antidiabetika). Die natürliche (physiologische) blutzuckersenkende Behandlung ist die Insulingabe.

Wann muss Insulin zugeführt werden? 

Beim Typ-1-Diabetiker: IMMER.

Beim Typ-2-Diabetiker sieht der Stufenplan der Behandlung als Basistherapie Schulung, Ernährungsverbesserung, Gewichtsreduktion und körperliche Aktivität vor. Ihr Arzt vereinbart mit Ihnen ein bestimmtes Therapieziel. Als Maßstab dient ein HbA1c-Wert von 6,5% (HbA1c: Menge an glykosyliertem Blutfarbstoff als Maß für die Blutzuckereinstellung der letzten Wochen). Wird der Zielwert durch die Basismaßnahmen nach drei Monaten nicht erreicht, kommen in der Regel orale Antidiabetika zum Zuge, manchmal auch Insulin.
Zeit für eine Insulinbehandlung ist es beim Typ-2-Diabetiker spätestens dann, wenn das Therapieziel (i.d.R. HbA1c-Wert von 6,5%, bei älteren Diabetikern auch höher) nicht durch die Umstellung der Ernährung und mehr Bewegung und orale Antidiabetika erreicht werden kann (vgl. Insulintherapie)! Eine Insulinbehandlung ist beim Typ-2-Diabetiker außerdem angezeigt bei schweren Entzündungen oder Infektionen (z.B. Infarkt, infizierter diabetischer Fuß), vor Operationen und in der Schwangerschaft.

Ziel einer Insulintherapie ist

• eine optimale Einstellung des Stoffwechsels
• eine möglichst flexible Lebensweise und bessere Lebensqualität

Geschichte des Insulins

1864 Josef Alexander Fles beschreibt den Zusammenhang zwischen Pankreas und Diabetes

1869 Paul Langerhans entdeckt die Inseln(kleine endokrine Drüsen im exokrinen Pankreas, die aus mehreren Zellen bestehen und eine eigene Gefäßstruktur haben) im Gewebe der Bauchspeicheldrüse.

1889 Oskar Minkowski und Josef von Mering entfernen an Hunden die Bauchspeicheldrüse und lösen dadurch Diabetes mellitus aus. Kurz darauf werden die Inseln als endokrines (hormon-produzierendes) Gewebe vermutet.

1906 Der deutsche Internist Professor Georg Ludwig Zülzer verabreichte erstmals ein von der Firma Schering hergestelltem Kälberpankreasextrakt namens Acomatol einem Menschen.

1909 Der belgische Pathologe Jean de Meyer (1878-1934) schlug den Namen „Insulin = von den Inseln kommend “, abgeleitet vom lateinischen „insula“ für die noch unbekannte Substanz vor.

1910 Der englische Physiologe Edward Albert Sharpey-Schafer nannte die den Diabetikern fehlende Substanz aus dem Pankreas „Insulin“.

1916 Nicolae Paulescu gelang es erstmals Insulin aus Pankreasgewebe zu gewinnen. Er nannte das Präparat Pankrein und ließ das Herstellungsverfahren in Rumänien patentieren

1921 Frederick Banting und Charles Best gelang die Extraktion von Insulin, sie nannten es „Isletin“.

1922 Banting und Best behandelten erstmals mit Rinderinsulin den 13 Jahre alten Leonard Thomsen. Thomson überlebte 14 Jahre und starb dann an einer Lungenentzündung. Der 1922 fünf Jahre alte Theodore Ryder überlebte 70 Jahre lang

1923 Frederick Banting und John James Rickard Macleod erhielten den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Entdeckung des Insulins.

1928 Oskar Wintersteiner gelang der Nachweis, dass Insulin ein Protein ist.

1934 A. Scott entwickelt das erste Zinkinsulin

1936 Hans Christian Hagedorn stellt das erste langwirksame NPH-Insulin vor ( Neutrales Protamin Hagedorn)

1958 Frederick Sanger erhielt den Nobelpreis für seine Arbeiten über die Struktur von Proteinen, besonders des Insulins.

1963 Helmut Zahn und seinem Team gelang die weltweit erste chemische Synthese des Insulins.

1971 Blundell und sein Team entdeckten die dreidimensionale Proteinstruktur des Insulins

1982 Genentech gelang es Humaninsulin durch gentechnisch veränderte Bakterien in großer Menge herzustellen.

1985 Novo Nordisk brachte den ersten Insulinpen auf den Markt

1996 Lispro/Humalog war das erste schnellwirkende Insulinanalogon.

1998 Insulin aspart

2000 Insulin glargine, das erste lang wirksame Insulinanalogon

2004 Insulin detemir und Insulin glilisin

2013 Insulin degludec