Hormone der Bauchspeicheldrüse - 6.1. Die Bauchspeicheldrüse

Hormone der Bauchspeicheldrüse                                                                    40

6. Hormone der Bauchspeicheldrüse

6.1. Die Bauchspeicheldrüse

                                                      Die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) hat beim
                                                      Menschen etwa die Größe einer Hand und liegt
                                                      hinter dem Magen. Sie besteht sowohl aus ei-
                                                      nem exokrinen Anteil, in dem Bauchspeichel
                                                      gebildet und in den Dünndarm ausgeschieden
                                                      wird, als auch aus einem endokrinen Anteil, der
                                                      sich auf die so genannten Langerhans-Inseln
                                                      beschränkt.

                                                      Die Langerhans-Inseln sind spezielle Zellgrup-
                                                      pen im Drüsengewebe der Bauchspeicheldrü-
                                                      se, die inselartig voneinander abgegrenzt sind,
                                                      woher auch ihr Name stammt.

Die Langerhans-Inseln bestehen aus drei verschiedenen Zelltypen. In den A-Zellen
wird Glucagon gebildet, in den B-Zellen entsteht Insulin und in den D-Zellen Somato-
statin. Die Aufgabe der Hormone Insulin und Glukagon besteht darin, den Blutzucker-
spiegel konstant zu halten.

6.2. Insulin

Das Hormon Insulin ist ein Polypeptid, das sich aus zwei Ketten zusammensetzt. Die
A-Kette besteht aus 21 und die B-Kette aus 30 Aminosäure-Resten. Verbunden wer-
den diese beiden Ketten über Disulfidbrücken1. Insulin besitzt eine intramolekulare Di-
sulfidbrücke in der A-Kette und zwei intermolekulare zwischen A- und B-Kette.
     1
      Disulfidbrücken sind Disulfidbindungen »–S–S–« zwischen zwei Molekülen Cystein, die als wich-
     tigste kovalente Vernetzung die räumliche Struktur von Proteinen mitbestimmen und stabilisieren.
     Cystein ist eine Aminosäure, die in den meisten Proteinen vorkommt und Disulfidbrücken zwi-
     schen den Proteinketten bildet. Sie ist die zentrale Verbindung des Schwefelstoffwechsels im Kör-
     per.

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6.2.1. Entstehung des Insulins

Zunächst werden die A- und B-Kette in den B-Zellen der Langerhans-Inseln zusam-
menhängend als Präproinsulin synthetisiert. Aus Präproinsulin, das aus 107 Aminosäu-
reresten besteht, bildet sich im endoplasmatischen Retikulum nach Abspaltung eines
hydrophoben Signalpeptids vom Amino-Ende das Proinsulin.

Das biologisch inaktive Proinsulin setzt sich aus 81 Aminosäureresten zusammen und
besitzt, zusätzlich zur A- und B-Kette, noch eine dritte Aminosäurekette, die C-Peptid
(connecting peptide) genannt wird. Das C-Peptid sorgt für den richtigen Aufbau des In-
sulins und für die Bildung der Disulfidbrücken. Durch enzymatische Abspaltung (Pro-
teolyse) des C-Peptids entsteht schließlich das aktive Insulin, das in sogenannten
sekretorischen Granula gespeichert wird.

Das C-Peptid ist eine große Hilfe, um die Aktivität der Bauchspeicheldrüse zu messen.
Es ist nämlich wesentlich länger im Blut nachweisbar als das Insulin. Misst man die
Konzentration des C-Peptids im Blut, kann man die Menge des gebildeten Insulins aus-
rechnen. Das ist besonders für Diabetiker, die mit Insulin behandelt werden, sehr wich-
tig.

6.2.2. Wirkung des Insulins

Das Hormon Insulin besitzt ein breites und sehr komplexes Wirkungsspektrum. Es ist
das einzige Hormon in unserem Körper, das für die Senkung des Blutzuckerspiegels
sorgt. Insulin senkt den Glucose-Spiegel im Blut, indem es Glucose in Glykogen um-
wandelt und in dieser Form in Leber und Geweben speichert. Gleichzeitig beeinflusst
Insulin auch auf vielfältige Weise die Weiterverarbeitung der Glucose in den Zellen,
den Fettstoffwechsel und den Proteinstoffwechsel. Zusammenfassend hat Insulin fol-
gende Wirkungen:

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 • Förderung des Glucosetransports zu allen Zellen des Körpers
 • Aktivierung von Enzymen in Leber und Muskelzellen, die für die Verbrennung von Glucose und
   die Verarbeitung von Glucose zu Glykogen verantwortlich sind
 • Aktivierung von Enzymen in den Fettzellen, die für die Umwandlung von Glucose in Fett
   notwendig sind
 • Hemmung des Fettabbaus
 • Förderung der Bildung von Eiweißen durch Unterstützung der Aufnahme von Aminosäuren in die
   Zellen
 • Förderung des Wachstums
 • Hemmung der Bildung von Glucagon
 • Unterstützung der Zellversorgung mit Mineralstoffen

Ein hoher Blutzuckerspiegel, der meist kurz nach der Nahrungsaufnahme festzustellen
ist, wirkt als wichtigster Stimulus für die Insulinausschüttung. Wenn ein Mensch Nah-
rung zu sich nimmt, reagieren die B-Zellen auf zwei verschiedene Weisen. Zunächst,
sobald der Magen beginnt Verdauungsbewegungen zu machen, wird das in den Gra-
nula gespeicherte Insulin direkt in den Blutkreislauf abgegeben. Da das Insulin aus der
Reserve nicht ausreicht, beginnen die B-Zellen gleichzeitig mit der Produktion von noch
mehr Insulin. Als erstes gelangt das Insulin über die Blutbahn in die Leber. Diese ver-
braucht ungefähr die Hälfte des Insulins. Der Rest verteilt sich auf die Zellen von Mus-
kel- und Fettgewebe. Fettgewebe, Muskulatur und Leber sind bei der Aufnahme und
Verwertung von Glucose auf die Mithilfe von Insulin angewiesen. Das Hormon regt den
Transport in das Zellinnere an, indem es bestimmte Strukturen in der Zellwand zur Auf-
nahme der Glucose aktiviert . Diese Zellen werden deshalb oft „insulinintensive“ Zellen
genannt. Die Gehirnzellen sind die einzigen Zellen, die Glucose ohne Hilfe des Insulins
aufnehmen können.

6.3. Diabetes mellitus

Unter Diabetes mellitus (Zuckerkrankheit) versteht man die chronische Störung des
Kohlenhydratstoffwechsels, die entweder auf einen Mangel oder eine herabgesetzte
Wirkung des Insulins zurückzuführen ist. Charakteristische Merkmale sind die krank-
hafte Erhöhung des Blutzuckerspiegels (Hyperglykämie) und das Auftreten von Harn-
zucker (Glucosurie). Die Ausscheidung von Glucose mit dem Harn führt zu vermehrter
Harnbildung (Polyurie) und dadurch zu Wasser- und Elektrolytverlusten und Durst. Der
Zusatz „mellitus“ (= „honigsüß“) ist auf den süßen Geruch des Urins von Diabetikern zu-
rückzuführen. Bei Diabetes mellitus kommt es unter der Einwirkung von Insu-
lin-antagonistischen Hormonen im Fettgewebe außerdem auch zur gesteigerten
Lipolyse1 mit Erhöhung der freien Fettsäuren im Blut. Dies führt zur gesteigerten Bil-
dung von Keton-Körpern2 und deren Erscheinen im Urin (Ketonurie). Unter akuten Be-
dingungen kann das Ausmaß der biochemischen Fehlregulation lebensbedrohlich

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werden. Durch die Anreicherung von Keton-Körpern kommt es zur Azidose3, durch
Wasser- und Elektrolytverluste zur Abnahme des zirkulierenden Blutvolumens und da-
mit zum Koma und Kreislaufversagen (Coma diabeticum). Diabetes mellitus ist die häu-
figste hormonbedingte Störung (2 % der Bevölkerung leiden an ihr).
     1
      Lipolyse: Der Abbau (Katabolismus) von Lipiden (Fetten, Fettsäuren) zu kleineren molekularen
     Bruchstücken zwecks Energiegewinnung oder Wiederverwendung zum Aufbau anderer Reserve-
     stoffe. Gegensatz: Lipogenese

     2
      Keton-Körper: Hauptsächlich Aceton, das im Fettsäure-Abbau in der Leber aus Acetessigsäure
     bzw. deren Reduktionsprodukt (b-Hydroxybuttersäure) durch Decarboxylierung entsteht. Im nor-
     malen Stoffwechsel werden die beiden Säuren in den Geweben und besonders im Gehirn rasch
     energieliefernd abgebaut. Bei übermäßiger Mobilisierung der Fettreserven (bei Hunger) oder
     mangelhafter Kohlenhydrat-Verwertung (Diabetes) kommt es jedoch u.U. zu stark gesteigerter
     Bildung von Keton-Körpern, die sowohl im Harn ausgeschieden werden (Ketonurie) als auch
     durch Ansammlung im Gewebe eine Azidose (Ketose oder Ketoazidose) hervorrufen können. Der
     Nachweis von Keton-Körpern im Harn ist besonders zur Kontrolle bei Diabetes wichtig.

     3
      Azidose: Verschiebung des Säure-Basen-Gleichgewichtes des Blutes in Richtung des sauren
     Bereiches durch einen Überschuss von Wasserstoff-Ionen und/ oder einen Mangel an Hydrogen-
     carbonat.

6.3.1. Typen des Diabetes mellitus

Beim Diabetes mellitus werden hauptsächlich zwei Typen unterschieden. Der
Typ-1-Diabetes beruht auf einem Mangel an Insulin infolge der Zerstörung der insulin-
produzierenden B-Zellen. Eine erbliche Veranlagung — kombiniert mit äußeren Fakto-
ren wie zum Beispiel bestimmten Virusinfektionen sowie einer Störung im
Immunsystem (Autoimmunerkrankung) — ist die Ursache. Bei der Autoimmunerkran-
kung richtet sich das Immunsystem gegen die körpereigenen B-Zellen der Bauchspei-
cheldrüse, die dadurch nach einiger Zeit die Insulinproduktion einstellen. Die Folge ist
ein absoluter Insulinmangel, der nur durch Insulinspritzen ersetzt werden kann. Unbe-
handelt führt diese Form des Diabetes zum diabetischen Koma und in weiterer Folge
zum Tod. Typ-1-Diabetes beginnt meist im Kindes- oder Jugendalter und wird daher
auch als juveniler oder jugendlicher Diabetes bezeichnet.

Über 90 % aller Diabetiker leiden jedoch unter der Typ-2-Diabetes. Diese Form wird
auch Altersdiabetes genannt, da sie meist erst ab dem 40. Lebensjahr und gehäuft ab
dem 60. Lebensjahr auftritt. Die Anlage zum Typ-2-Diabetes wird vererbt, doch nicht je-
der mit dieser Erbanlage muss auch Diabetes bekommen. Übergewicht und Bewe-
gungsmangel sind die häufigsten Auslöser. Die Ursache des Typ-2-Diabetes ist eine
sogenannte Insulinunempfindlichkeit (Insulinresistenz). Dies bedeutet, dass zwar ge-
nügend Insulin vom Körper hergestellt wird, die Rezeptorzellen es aber nicht verwerten

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können. In diesem Fall wird beim Patienten häufig ein zu hoher Insulinspiegel gemes-
sen. Da die Zellen weniger Glucose aufnehmen, produziert die Bauchspeicheldrüse
nämlich immer mehr und mehr Insulin.

6.3.2. Folgeerkrankungen von Diabetes mellitus

Durch die erhöhten Blutzuckerwerte kann es beim Diabetes zu Schäden an verschie-
denen Organen kommen. Diabetes ist ein wesentlicher Risikofaktor für die Entwicklung
von Durchblutungsstörungen an den größeren Gefäßen. Die am häufigsten
auftretenden Erkrankungen sind Herzinfarkt, Schlaganfall und Durchblutungsstörun-
gen an den Beinen. Diese Erkrankungen stellen die Haupttodesursachen bei Diabeti-
kern dar.

Chronisch erhöhte Zuckerwerte führen auch zu gefährlichen Strukturveränderung an
den kleinen Blutgefäßen (Mikroangiopathie), welche schwerwiegende Erkrankungen
zur Folge haben. Mikroangiopathie kann Durchblutungsstörungen an der Netzhaut
(Retina) verursachen. Diese sogenannte diabetische Retinopathie hat Veränderungen
des Augenhintergrundes und Narbenbildung zur Folge, die zu Sehstörungen bis hin zur
Erblindung führen können. In Europa und den USA ist die diabetische Retinopathie die
häufigste Erblindungsursache bei Menschen zwischen 20 und 65 Jahren.

Auch die Nieren werden durch die diabetische Mikroangiopathie und den damit verbun-
denen Durchblutungsstörungen geschädigt. Diese Nierenschädigung, die als diabeti-
sche Nephropathie bezeichnet wird, führt zu einem chronischen Nierenversagen und
macht eine regelmäßige Dialyse notwendig. Haupttodesursache sind bei
Typ-1-Diabetikern die chronischen Nierenschädigungen.

Dauerhaft erhöhte Blutzuckerwerte führen ebenfalls zu einer diabetischen Neuropa-
thie. Darunter versteht man Schädigungen in den peripheren Nerven, die mit Sensibili-
tätsstörungen verbunden sind. Dadurch ist auch die Temperaturwahrnehmung gestört.

Die verminderte Durchblutung und die Schädigung der Nerven führen zu Gefühlsstö-
rungen in den Füßen. Dadurch entstehen häufig offene, schlecht heilende Wunden und
Geschwüre auf den Füßen, sogenannte diabetische Gangräne, die auch heute noch
Amputationen notwendig machen können.

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6.4. Insulintherapie

Da bisher keine Möglichkeit gefunden wurde, die abgestorbenen Inselzellen wieder zur
Insulinproduktion anzuregen, ist bei der Typ-1-Diabetes immer eine Insulinbehandlung
erforderlich. Die Behandlung des Typ-2-Diabetes besteht zunächst in einer Umstellung
der Lebensweise des Patienten, das heißt: gesunde Ernährung und mehr Bewegung.
Wird damit das Ziel eines normalen Blutzuckerspiegels nicht erreicht, müssen zusätz-
lich Medikamente in Form von Tabletten oder Insulin eingenommen werden.

Insulin kann nicht oral eingenommen werden, da es im Magen und Darm durch Verdau-
ungsenzyme sofort abgebaut wird. Deshalb muss das Hormon parenteral verabreicht
werden. Die häufigste Form dafür ist die Spritzform.

Neben dem Bau neuer Insuline wird auch geforscht, wie Insulin ohne Spritzen in den
Körper aufgenommen werden kann. Wissenschaftler haben ein Insulin in Pulverform
entwickelt, das eingeatmet wird und schnell und zuverlässig wirken soll. Erste Untersu-
chungen am Menschen sind vielversprechend. Außerdem laufen Versuche, Peptide
wie das Insulin mit Fetten und Zuckern so zu verändern, dass sie oral eingenommen
werden können. Ein anderes Forschungsprojekt berichtet von Erfolgen durch die Ein-
bringung des Hormons in ein Trägermaterial mit so genannten thiolisierten Polymeren,
Schwefelwasserstoff-haltigen Riesenmolekülen. Das Trägermaterial schützt vor Ver-
dauungsenzymen und haftet dann durch Schwefelbindungen an der Darmschleimhaut,
wo das Insulin ohne zu große Verluste in den Blutkreislauf aufgenommen werden kann.
Von einem möglichen klinischen Einsatz oral verfügbaren Insulins ist man allerdings
noch viele Jahre entfernt.
Zur Behandlung des Diabetes mellitus steht Insulin in verschiedenen Zubereitungen
von verschiedenen Herstellern zur Verfügung. Hinsichtlich der Herkunft wird zwischen
Schweine-, Rinder-, und Humaninsulin unterschieden. Da die Gefahr besteht, dass
sich bei der Einnahme von tierischem Insulin beim Menschen Antikörper bilden könn-
ten, kommt es zu einer zunehmenden Verwendung von gentechnisch hergestelltem
Humaninsulin.

Eine weitere Unterscheidung des Insulins erfolgt nach der Schnelligkeit des Wirkungs-
eintritts und nach der Wirkdauer. Normal- oder Altinsuline haben einen raschen Wir-
kungseintritt und eine kurze Wirkdauer. Den Depot-Insulinen sind Verzögerungsstoffe
zugemischt, die eine Wirkungsverlängerung hervorrufen. Depot-Insuline haben aller-
dings in der Regel einen trägen Wirkungseintritt.

Durch den Austausch einzelner Insulinbausteine gelang es in den letzten Jahren künst-
lich neue Insuline, sogenannte Insulin-Analoga, zu bauen (LysPro- und Aspar-

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tat-Insulin, die noch schneller und kürzer wirken, und Glargin-Insulin, ein langsames
Insulin mit einer Wirkung von 24 Stunden)

Grundsätzlich unterscheiden wir heute zwischen zwei Methoden der Insulin-Therapie:

 • Konventionelle Insulintherapie (CT): Schnelles und langsames Insulin werden in
   einem festen Mischverhältnis ein bis zweimal täglich eingesetzt.

 • Intensivierte konventionelle Insulintherapie (ICT): Diese Therapie erfolgt nach dem
   so genannten “Basis-Bolus-Prinzip” und ahmt die natürliche Insulinsekretion des
   Organismus nach, der eine kontinuierliche Sekretion (basale Sekretion) zu Grunde liegt.
   Diese Sekretion wird zu den Mahlzeiten gesteigert und bei körperlicher Betätigung
   vermindert. Bei der intensivierten Insulintherapie bildet ein zwei- bis dreimal täglich
   gespritztes Verzögerungsinsulin die “Basis”. Der erhöhte Insulinbedarf zu den
   Mahlzeiten wird mit der zusätzlichen Injektion von schnell wirksamen Normalinsulin als
   “Bolus” abgedeckt. Die erforderliche Dosis wird nach der Blutzuckerbestimmung
   berechnet.

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6.5. Glucagon

Glucagon ist der Gegenspieler von Insulin und ebenfalls ein Polypeptidhormon, das
aus 29 Aminosäuren besteht.

Neben den A-Zellen des Pankreas wird Glucagon auch in Magen, Darm und Speichel-
drüsen gebildet. Katecholamine und Acetylcholin fördern die Sekretion von Glucagon,
während Somatostatin und ein Anstieg des Blutzuckerspiegels diese hemmen.

Glucagon bewirkt hauptsächlich eine Zunahme des Blutzuckerspiegels, indem es den
Abbau von Glykogen und die Ausschüttung von Glucose in der Leber fördert. Auch die
Neubildung von Glucose, die sogenannte Gluconeogenese, wird durch das Hormon an
Leber und Nieren angekurbelt. Glucagon erhöht nämlich die Proteolyse, also den Ab-
bau von Proteinen, und stellt somit Aminosäuren als Vorstufen bereit. Außerdem wird
durch Glucagon im Fettgewebe die Lipolyse (Fett-Abbau) gesteigert.

Therapeutisch wird das Hormon zur Behandlung von Hypoglykämie3 eingesetzt. So
zum Beispiel beim hypoglykämischen Schock, den Diabetiker nach einer Insu-
lin-Überdosis erleiden.
     3
      Hypoglykämie: Verminderung der Konzentration von Glucose im Blut unter dem jeweiligen - dem
     Alter entsprechenden - Wert. Symptome sind u.a. Ausfälle des Zentralnervensystems wie Schwin-
     del, Bewusstseinsstörungen und motorische Unsicherheit, begleitet von kaltem Schweiß, Zittern
     und Kreislaufstörungen.