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Forscher am Dana-Farber Institut in Boston/USA haben ein neues Hormon entdeckt, das die Muskeln bei körperlicher Aktivität in die Blutbahn abgeben. Irisin – so nannten die Forscher das neu entdeckte Hormon – fördert die Umwandlung von weißem in braunes Fettgewebe. Braunes Fettgewebe ist in erster Linie für die Energiegewinnung zuständig, weißes dient mehr der Fettspeicherung. Dieser Effekt könnte die Erklärung dafür sein, dass der (übergewichtige) Mensch durch körperliche Bewegung viel mehr an Gewicht verliert als durch die verbrauchten Kalorien zu erklären ist. Irisin verbessert darüber hinaus die Wirkung von Insulin und bekämpft damit die sogenannte Insulinresistenz – über die Insulinresistenz entwickelt sich der Diabetes des Erwachsenen.

Die Forscher benannten Irisin nach der Götterbotin Iris

Die Forscher hoffen, ihre Neuentdeckung recht bald – vielleicht schon nach zwei Jahren – als Medikament auf den Markt bringen zu können. Körperliche Bewegung ist nicht nur wirksam gegen Übergewicht und Diabetes, sie soll auch Krebs vorbeugen.

Wenn es demnächst heißt: Statt Bewegung nehme man einmal täglich Irisin ®, dann dürfte dem Erfolg des neuen Mittels deshalb keine Grenzen nach oben gesetzt sein. (Na ja, wir warten es ab.)

Quellen

Dana-Farber Institut: „Researchers isolate messenger protein linking exercise to health benefits“

Kurzfassung der Studie in Nature online: A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis

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Insulin

Insulin, ein Hormon, das in bestimmten Zellen der Langerhans-Inseln in der Bauchspeicheldrüse produziert wird und den Blutzucker senkt. Insulin wird bei steigendem Blutzucker ausgeschüttet, es ermöglicht den Einstrom des Zuckers in die Zellen, die daraus Energie gewinnen oder Zucker in Fett bzw. in Glykogen umwandeln. Insulin hemmt die Abgabe freier Fettsäuren (die “Lipolyse“) aus dem Fettgewebe ins Blut, in der Muskulatur fördert es den Aufbau von Eiweiß aus Aminosäuren.Produziert die Buchspeicheldrüse zu wenig oder gar kein Insulin mehr, entsteht eine Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus).Insulin ist ein Protein, das aus zwei durch Disulfidbrücken verbundenen Polypeptidketten aufgebaut ist.

Gegenspieler des Insulins

Das Hormon Glukagon entsteht ebenfalls in der Bauchspeicheldrüse und ist ein Gegenspieler des Insulins. Es wird ausgeschüttet, wenn der Blutzucker sinkt. Glucagon steigert den Blutzucker, in dem es den Abbau von Glykogen zu Traubenzucker (die “Glykogenolyse“) sowie den Neuaufbau von Traubenzucker aus Aminosäuren (die “Gluconeogenese“) fördert. Auch Adrenalin, Wachstumshormon und Kortison steigern den Blutzucker, während Insulin das einzige Hormon ist, das den Blutzucker senkt.

Biosynthese

struktur.jpgDie Biosynthese des Insulins in der Bauchspeicheldrüse beginnt mit dem Präproinsulin, das aus 107 Aminosäuren aufgebaut ist und in das Proinsulin mit 84 Aminosäuren umgewandelt wird. Nach Abspaltung des sog. C-Peptids entsteht das biologisch wirksame Insulin, zusammengesetzt aus einer 21 Aminosäuren umfassenden “α-Kette“ und einer 30 Aminosäuren langen “β-Kette“.Die beiden Ketten tragen drei Disulfid-Bindungen: Zwei verbinden die Ketten, eine liegt innerhalb des Moleküls der A-Kette.Das C-Peptid kann im Blut eines Patienten laborchemisch untersucht werden, um festzustellen, ob er noch eigenes Insulin produziert. Dies ist auch möglich, wenn der Patient Insulin injiziert – in Insulinpräparaten ist kein C-Peptid, sondern nur das aktive Insulin enthalten.Die einzelnen Insulinmoleküle lagern sich zu Polymeren zusammen. In der Bauchspeicheldrüse wird das Insulin zusammen mit zwei Zink-Ionen als stabiles “Hexamer“ von sechs Insulinmolekülen gespeichert.Soweit heute bekannt ist, besitzen alle Tiere Insulin mit einer weitgehenden strukturellen Ähnlichkeit: Selbst das Insulin der Fische zeigt beim Menschen eine Wirkung. Das Schweineinsulin unterscheidet sich in einer, das Rinderinsulin in drei Aminosäuren vom menschlichen Insulin.

Geschichte

Die kanadischen Ärzte Charles Herbert Best und Frederick Grant Banting isolierten 1921 das Insulin aus Extrakten der Bauchspeicheldrüse von Kälbern aus dem Schlachthof in Toronto, Banting erhielt dafür den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin im Jahre 1923.Schon wenige Monate nach der neuen Entdeckung wurde der erste Diabetiker im Januar 1922 mit dem neuen Extrakt erfolgreich behandelt.

Verzögerungsinsulin

Die damals verwendeten Insulinpräparate hatten eine kurze Wirkdauer von vier bis sechs Stunden und mussten daher mehrfach täglich injiziert werden. 1936 wurde Protamin und 1937 Surfen dem Insulin beigemischt, das Insulin wurde dadurch verzögert aus dem Gewebe aufgenommen und die Zahl der Injektionen konnte auf zwei am Tage reduziert werden.

Die starren und hohen Insulinspiegel machten allerdings eine regelmäßige Zufuhr von Kohlenhydraten notwendig und ließen nur mäßig dosierte körperliche Bewegung zu, um ein übermäßiges Absinken des Blutzuckers (Hypoglykämie) zu vermeiden.

Humaninsulin

1976 wurde zunächst ein Verfahren entdeckt, bei der die endständige Aminosäure Alanin des Schweineinsulins durch die beim Menschen an der gleichen Stelle der B-Kette vorkommende Aminosäure Threonin ersetzt wurde. So konnte halbsynthetisches Humaninsulin hergestellt werden, zu deren Herstellung man aber immer noch auf Schweinebauchspeicheldrüsen aus dem Schlachthof angewiesen war.

1983 wurde industriell hergestelltes Humaninsulin, exakt identisch mit dem menschlichen Insulin der Bauchspeicheldrüse, zur Therapie des Diabetes mellitus zugelassen.Humaninsulin wird heute zum größten Teil gentechnisch hergestellt. In die DNA von Bakterien oder Hefen werden die entsprechenden “Insulin kodierenden“ Abschnitte der menschlichen DNA eingeschleust. Anschließend produzieren die genmanipulierten Mikroorganismen menschliches Insulin.

Intensivierte Insulintherapie

Diabetes-Patienten können seit Mitte der 1960er Jahre ihren Blutzucker selbst messen, seitdem in Europa der Haemoglucotest als erster Streifentest zur grob-quantitativen Selbstmessung entwickelt wurde. 1980 folgten die ersten elektrischen Messgeräte mit größerer Messgenauigkeit.

Die Selbstmessung durch den Patienten ermöglichte die neue Basis-Bolus-Therapie mit Insulin: Der Patient spritzt zweimal am Tage ein rund zwölf Stunden wirksames Verzögerungsinsulin. Zu jeder größeren Mahlzeit wird zusätzlich eine Menge an sofort wirksamen Insulin verabreicht. Der geschulte Patient bestimmt die Dosis selbst, er orientiert sich dabei am aktuellen Blutzuckerwert und an der Menge der Kohlenhydrate, die er mit der Mahlzeit aufnehmen will.Die Basis-Bolus-Therapie wird auch “Intensivierte Conventionelle Therapie“ (“ICT“) genannt und ermöglicht sowohl eine bessere Blutzuckereinstellung als auch eine größere Freiheit des Diabetikers. Er kann nun selbst entscheiden, wann er und wie viel er essen will.

Insulinpumpen

insulin_pump_with_infusion_set.jpgDie ersten Insulinpumpen kamen 1980 auf den Markt, kontinuierlich geben sie eine Basalrate an Insulin unter die Haut des Trägers ab, zu jeder Mahlzeit wird der Bolus – eine zusätzliche Dosis Insulin – per Hand ausgelöst – die Einstellung konnte hiermit noch weiter verbessert werden.Insulinpumpen werden eingesetzt bei Diabetikern, die durch andere Therapien schwer einstellbar sind und bei solchen, bei denen es auf eine besonders gute Einstellung ankommt – zum Beispiel bei Schwangeren.

Insulinanaloga

Insulinanaloga sind Insuline, bei denen synthetisch andere Aminosäuren in das Humaninsulin eingefügt werden, um die Wirkung des Insulins entweder zu beschleunigen oder gezielt zu verzögern.Das erste dieser Insuline war 1996 das schnell wirkende Insulinlispro (Humalog ®). Es folgten Insulinaspartat (Novo Rapid ®) und Insulinglulisin (Apidra ®). Durch den schnellen Wirkungseintritt soll der zeitliche Abstand zwischen Insulininjektion und Essen wegfallen, die Insulinwirkung beim Gesunden wird dadurch besser nachempfunden.

Im Jahre 2000 kam das erste extrem lang wirksame Insulin auf den Markt: Insulinglargin (Lantus ®). Ähnlich lang wirkt Insulindetimir (Levemir ®). Durch die Wirksamkeit über 24 Stunden konnte die zweimalige Injektion eines langwirksamen Insulins auf einmal täglich reduziert werden, durch die Gleichmäßigkeit der Wirksamkeit lassen sich nächtliche Hypoglykämien vermeiden.

Kritiker der neuen Insulinanaloga bemängeln die mangelnde Sicherheit. Insbesondere sei es noch nicht ganz ausgeschlossen, dass die neuen Insuline bösartige Tumore fördern oder diabetische Augenschäden (Retinopathie) verschlimmern . Auch der unverhältnismässig hohe Preis stehe in keinem Verhältnis zum relativ bescheidenen therapeutischen Gewinn.

Weblinks

Medizininfo.de über Insulin

DocCheck Flexicon zum Thema

DAK (Deutsche Angestelltenkrankenkasse): Was ist Insulin und wie wirkt es?

Arzneimittelkomission der Deutschen Ärzteschaft zur Risiko/Nutzenbewertung der Insulinanaloga

IQWiG – Institut für Qualtität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen: Kurzwirksame Insulinanaloga bei Diabetes Typ 2: Überlegenheit ist nicht belegt

IQWiG: Humaninsulin oder Insulinanaloga?
Fragen und Antworten zur Behandlung des Diabetes mellitus Typ 1

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