Aufgabe von Insulin

Insulin ist ein Hormon, das von der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) produziert und an das Blut abgegeben wird. Es wird vor allem von Leber-, Muskel- und Fettzellen benötigt, um Glukose, also Zucker, aus dem Blut aufnehmen zu können, womit es gleichzeitig für die Senkung des Blutzuckerspiegels verantwortlich ist. Es dient damit der Bereitstellung von Energie in Form von Zucker und dem Aufbau von Energiespeichern innerhalb der Zellen. Zusätzlich ist es eines der wichtigsten Wachstumshormone des menschlichen Körpers, das heißt, es fördert die Entwicklung und Reifung der Zellen und somit der Organe.

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Um die Rolle des Hormons Insulin vollständig zu verstehen, ist es wichtig, das generelle Prinzip hinter dem menschlichen Stoffwechsel zu kennen.
Der Stoffwechsel, auch Metabolismus genannt, stellt ein System im Gleichgewicht dar. Brauchen wir Energie, sorgt er für die Ausschüttung von Hormonen, die uns hungrig machen. Wir essen und versorgen unseren Körper so mit den Bausteinen, die er benötigt, um gut zu funktionieren. Nach Aufnahme der Nahrung, sorgt er für die Verteilung und Verwertung der Bausteine. Haben wir einmal zu viel gegessen, ist er dafür zuständig, dass nichts verloren geht und die Nahrungsbestandteile in Form von Zuckerspeichern und Fett für später aufgehoben werden. Auch für deren Abbau in wieder verwendbare Energiebausteine ist er verantwortlich.
Vermittelt werden all diese Reaktionen durch Hormone wie zum Beispiel Insulin und Glukagon, dem Gegenspieler von Insulin. Insulin spielt als aufbauendes, sogenanntes anaboles Hormon eine große Rolle im Zuckerstoffwechsel. Der Begriff „aufbauend“ ist dabei auf die Energiespeicher unseres Körpers bezogen, nicht auf die Glukose selber. Die Glukose wird also abgebaut, um die Energiespeicher aufzubauen. Sobald wir Nahrung zu uns nehmen oder auch nur an Essen denken, wird die Insulinproduktion angekurbelt. Wie genau, ist noch nicht sicher. Endpunkt ist aber mit Sicherheit das Pankreas, die Bauchspeicheldrüse. 

Die Bauchspeicheldrüse ist das Organ, das Insulin produziert und ausschüttet, damit es im gesamten Körper seinen Aufgaben nachgehen kann. Steigt der Blutzuckerspiegel, also die Konzentration an Zucker im Blut, bindet Insulin an spezifische Rezeptoren an verschiedenen Zellen im Körper, was wiederum zu einem Einbau von Rezeptoren führt, an die der Zucker (Glukose) binden kann. Glukose kann durch Bindung an seinen Rezeptor in die Zelle aufgenommen werden und dort in Stoffwechselwege eingeschleust werden, die Energie liefern. Ist genügend Energie für den Moment vorhanden, kann die Glukose auch für später aufgehoben werden. Dazu wird sie in Form von Glykogen oder Fett gespeichert. Zusätzlich zu dieser schnellen, unmittelbaren Wirkung zeigt Insulin noch eine zweite Wirkungsweise, die etwas mehr Zeit benötigt. Nachdem Insulin über seinen spezifischen Insulin-Rezeptor an die Zelle gebunden hat, löst es innerhalb der Zelle verschiedene Reaktionsketten aus, die die Produktion von Enzymen beeinflussen. Auf diese Weise werden Enzyme produziert, die den Zucker abbauen, sobald er in der Zelle ist, und Enzyme, die den Zucker wiederaufbauen würden, gehemmt. Somit stellt Insulin nicht nur den Zucker der Zelle zur Verfügung, sondern auch alle Enzyme, die die Zelle benötigt, um den Zucker zu verarbeiten.

Im Gegensatz zu Insulin, das den Blutzuckerspiegel senkt, steigert das Hormon Glukagon die Menge an Zucker im Blut. Es ist der direkte Gegenspieler zum Insulin. Glukagon ist also ein abbauendes, kataboles Hormon, das Zucker aus Energiespeichern wie der Leber freisetzt. Außerdem aktiviert es so auch einige Enzyme, welche zum Fettabbau beitragen. Auch Glukagon wird in der Bauchspeicheldrüse produziert, an das Blut abgegeben und dann von Rezeptoren auf Zellen gebunden. Durch die Bindung werden die Energiespeicher innerhalb der Zellen, besonders in Fett- und Leberzellen, abgebaut. Wenn wir also schon seit einiger Zeit, zum Beispiel nachts, nichts mehr gegessen haben und unserem Körper nicht direkt genügend Energie geliefert haben, wird Glukagon ausgeschüttet. Enzyme des Zuckerstoffwechsels, die von Insulin stimuliert werden, werden durch Glukagon gehemmt und andersherum. Sie stellen also ein Gleichgewicht her, das sehr fein abgestimmt ist. Es schützt uns davor zu wenig oder zu viel Zucker im Blut zu haben und stellt ein gutes Beispiel für die Balance dar, die ständig aufrechterhalten werden muss, damit unser Körper vollständig funktionieren kann. 

Zucker ist ein Hauptlieferant für Energie im menschlichen Körper. Daher sorgt der Stoffwechsel dafür, dass immer eine gewisse Menge davon frei im Blut vorhanden ist, damit es schnell zu Verfügung steht, wenn es gerade benötigt wird. Wäre dies nicht der Fall, müsste jedes Mal, wenn Zellen Zucker brauchen, erst ein Speicher abgebaut, der Zucker in das Blut und dann wieder in die benötigenden Zellen aufgenommen werden. Das dauert einfach zu lange. Nüchtern sollte die Zucker-Konzentration, also der Blutzuckerspiegel, unter 100 mg pro Deziliter betragen, umgerechnet also weniger als 1000 mg pro Liter. Nach einer Mahlzeit steigt dieser Wert allerdings um ein Vielfaches. Um den freien Zucker aus dem Blut zu bekommen, wird Insulin benötigt, das, wie zuvor beschrieben, den Blutzuckerspiegel wieder senkt, indem es den Zellen ermöglich Zucker aufzunehmen. Daher kann es in belastenden Situationen wie Klassenarbeiten oder Sport helfen, puren Zucker in Form von Traubenzucker zu essen. Er muss im Darm nicht erst zerkleinert werden, sondern kann sehr schnell ins Blut aufgenommen werden und damit die Menge an Zucker, die frei zur direkten Verfügung steht, steigern.

Hat Insulin keine Wirkung mehr an Zellen und ist dadurch nicht mehr in der Lage den Blutzuckerspiegel zu senken, spricht man von einer Insulinresistenz. Sie kann verschiedene Ursachen haben, die noch weitestgehend unbekannt sind. Da eine Insulinresistenz die Grundlage für Diabetes mellitus Typ 2 ist, wird allerdings intensiv in diesem Bereich geforscht.

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Sicher ist, dass der Typ 2 Diabetes mit starkem Übergewicht in Verbindung steht und sicherlich auch genetisch begünstigt wird. Vermutet wird, dass entweder die Rezeptoren nicht mehr richtig auf die Bindung von Insulin reagieren oder aber, dass diese nicht mehr in ausreichender Anzahl produziert werden. Möglich wäre auch, dass der Körper Antikörper gegen Insulin bildet, die es im Blut abfangen, bevor es an Zellen binden und wirken kann. Die Folge ist jedoch immer die gleiche: Insulin fehlt den Zellen als Signalstoff, um Rezeptoren für Zucker einzubauen. Dadurch fehlt den Zellen der wichtige Energiestoff und im Blut steigt die Zuckerkonzentration gefährlich an. Der überschüssige Zucker bindet dann an Stoffe, wie Proteine und Fette, die sich im Blut befinden. Sie sammeln sich im Blut, lagern sich an Gefäßwände an und verhindern einen reibungslosen Blutfluss. Es kommt zu Gefäßverletzungen und langfristig zu Schäden im ganzen Körper, unter anderem Nieren- und Augenerkrankungen, sowie Schädigungen an Nervenzellen.

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