Einführung
Die Entdeckung von Insulin im Jahr 1921 war ein Meilenstein in der Medizin. Sie ermöglichte die Behandlung des insulinabhängigen Diabetes mellitus (Typ-I-Diabetes) – einer Krankheit, die bis dahin als unheilbar galt. Dieser Artikel beschreibt die physiologischen Wirkungen von Insulin und die Mechanismen seiner Wirkung, um die Rolle dieses Hormons bei der Behandlung von Diabetes zu erklären.
Insulin
Historischer Überblick
Die Entdeckung von Insulin gehört zu den bedeutendsten Entdeckungen in der Medizin. Die Ehre für die Entdeckung gebührt Banting und Best, aber ohne die vorhergehende Arbeit vieler Forscher wäre dies nicht möglich gewesen. 1869 bemerkte der deutsche Medizinstudent Paul Langerhans, dass die Bauchspeicheldrüse aus zwei Zellgruppen besteht – azinöse Zellen, die Verdauungsenzyme sezernieren, und andere, die in sogenannten Inseln angeordnet sind. Langerhans vermutete, dass die Inselzellen eine besondere Funktion erfüllen. 1889 beschrieben Oskar Minkowski und Josef von Mering bei pankrektomierten Hunden ein dem Diabetes mellitus ähnliches Syndrom. In den frühen 1900er Jahren unternahmen mehrere Forscher Versuche, aus der Bauchspeicheldrüse eine den Blutzuckerspiegel regulierende Substanz zu extrahieren. 1921 begannen die jungen Kanadier Frederick G. Banting und Charles H. Best mit Versuchen zur Isolierung des antidiabetischen Faktors aus der Bauchspeicheldrüse. Ihre Arbeit führte schließlich zur Entdeckung des Insulins und dessen Verwendung zur Behandlung des Diabetes.
Insulinstruktur
Einige Jahre später gelang es Able, reinen kristallinen Insulin zu gewinnen, aber die Aminosäuresequenz dieses Hormons wurde erst 1960 von Sanger aufgeklärt. 1963 wurde synthetisches Insulin hergestellt und 1972 die räumliche Struktur des Insulins durch Hodgkin und Mitarbeiter bestimmt. Insulin war das erste Hormon, das mit Hilfe des Radioimmunoassays (RIA) bestimmt werden konnte.
Die β-Zellen der Bauchspeicheldrüseninsel synthetisieren Insulin aus Proinsulin, einem einsträngigen Vorläuferprotein mit 110 Aminosäuren. Durch Abspaltung eines sauren N-terminalen Signalpeptids aus 24 Aminosäuren entsteht Proinsulın. In einem weiteren Schritt werden dann vier basische Aminosäuren und ein Verbindungspeptid (C-Peptid) durch Proteasen abgespalten, wodurch die A- und B-Kette des Insulins entstehen.
Die Kristallstruktur des Insulins wurde mittlerweile bis zu einer Auflösung von 0,15 nm aufgeklärt. Beide Ketten des Hormons haben eine sehr geordnete Struktur mit mehreren α-helikalen Abschnitten. Allein können die Insulinketten keine biologische Aktivität entfalten. In Lösung kann Insulin als Monomer, Dimer oder Hexamer vorliegen. Das Hexamer bildet sich unter Beteiligung von zwei Zn2+-Ionen und ist vermutlich die Form, in der Insulin in den sekretorischen Granula der β-Zellen gespeichert wird.
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Häufig gestellte Fragen
Was ist Insulin?
Insulin ist ein Hormon, das von den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse produziert wird. Es spielt eine zentrale Rolle bei der Regulation des Blutzuckerspiegels.
Wie wird Insulin synthetisiert?
Insulin wird aus einem Vorläuferprotein namens Proinsulin hergestellt. Durch Abspaltung bestimmter Peptidsequenzen entsteht die aktive Insulinform mit einer A- und einer B-Kette.
Wie wird Insulin gespeichert und freigesetzt?
Insulin wird in den sekretorischen Granula der β-Zellen als Hexamer, stabilisiert durch Zink-Ionen, gespeichert. Bei Bedarf wird es als Monomer freigesetzt und in den Blutkreislauf abgegeben.
Welche Wirkungen hat Insulin im Körper?
Insulin fördert den Glukoseeintritt in Zellen, stimuliert den Aufbau von Glykogen in der Leber und Muskulatur und hemmt die Fettverbrennung. Dadurch senkt es den Blutzuckerspiegel.
Wie wird die Insulinsekretion reguliert?
Die Insulinausschüttung wird vor allem durch den Blutzuckerspiegel kontrolliert. Weitere Faktoren wie Aminosäuren, Fettsäuren und Inkretinhormone beeinflussen die Sekretion ebenfalls.
Wie wird Insulin im Körper abgebaut?
Insulin wird hauptsächlich in der Leber und den Nieren metabolisiert. Das Abbauenzym Insulin-degradierendes Enzym (IDE) spielt hierbei eine wichtige Rolle.