Übersicht
Insulin ist ein 51-Aminosäuren-Peptidhormon, das von den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse sezerniert wird. Es dient als primäres anaboles Hormon des Körpers und orchestriert die Speicherung und Nutzung von Glucose, Lipiden und Proteinen.
Synthese und Sekretion
- Preproinsulin wird zu Proinsulin gespalten, das dann in equimolaren Mengen zu Insulin und C-Peptid verarbeitet wird. Die C-Peptid-Messung hilft, endogenes von exogenem Insulin zu unterscheiden.
- Glucose gelangt über GLUT2-Transporter in β-Zellen → Glykolyse erhöht das ATP/ADP-Verhältnis → ATP-empfindliche K⁺-Kanäle schließen sich → Membrandepolarisierung → spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen sich → Ca²⁺-Zustrom löst Insulingranulat-Exozytose aus.
- Incretin-Hormone (GLP-1, GIP) und Aktivierung des parasympathischen Nervensystems verstärken die glukosestimulierte Insulinsekretion.
Wirkmechanismus
Insulin bindet an seinen Rezeptor (ein Rezeptor-Tyrosinkinase mit α₂β₂-Untereinheiten) → Autophosphorierung der intrazellulären β-Untereinheiten → Rekrutierung und Phosphorierung von Insulinrezeptor-Substraten (IRS) → Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs, der zu folgendem führt:
- GLUT4-Translokation in Muskel- und Fettgewebe → Glucoseaufnahme
- Glykogensynthase-Aktivierung → Glykogenese (Glykogenspeicherung)
- Hemmung von Glykogenphosphorylase, PEPCK und G6Pase → Unterdrückung von Glykogenolyse und Gluconeogenese
- Lipoproteinlipase-Aktivierung → Triglyzeridspeicherung im Fettgewebe
- Proteinsynthese über den mTOR-Weg
Physiologische Wirkungen nach Gewebe
| Gewebe | Primäre Wirkungen |
|---|
| Leber | ↓ Glucoseausstoß, ↑ Glykogensynthese, ↑ Lipogenese |
| Muskel | ↑ Glucoseaufnahme, ↑ Glykogensynthese, ↑ Proteinsynthese |
| Fettgewebe | ↑ Glucoseaufnahme, ↑ Lipogenese, ↓ Lipolyse |
| Gehirn | Appetitregulation, kognitive Modulation, Neuroprotektion |
Klinische Relevanz
- Typ-1-Diabetes: Absoluter Insulinmangel aufgrund autoimmuner β-Zell-Zerstörung → lebenslange Insulinersatztherapie erforderlich.
- Typ-2-Diabetes: Insulinresistenz kombiniert mit fortschreitender β-Zell-Versagen → viele benötigen irgendwann Insulintherapie.
- Hypoglykämierisiko: Dosierungsfehler, Nierenfunktionsstörung (verminderte Insulinclearance), ausgelassene Mahlzeiten oder übermäßige Bewegung können gefährlichen niedrigen Blutzucker verursachen.
- Formulierungen: Schnellwirksame, kurzwirksame, intermediär wirksame, langwirksame, ultra-langwirksame und gemischte Insuline ermöglichen maßgeschneiderte Regime.
