Biochemie des Menschen

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1 Biochemie des Menschen Das Lehrbuch für das Medizinstudium Bearbeitet von Florian Horn 1. Auflage Buch. XVIII, 643 S. ISBN Format (B x L): 27 x cm Gewicht: 1776 g Weitere Fachgebiete > Medizin > Vorklinische Medizin: Grundlagenfächer > Physik, Chemie, Biologie für Mediziner Zu Inhaltsverzeichnis schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 Energieversorgung sind. Wichtig ist außerdem die Glykogen-Phosphorylase für den Glykogen-Stoffwechsel ( 20.4). Das Verständnis für die Funktionsweise des Insulins ist insofern von großer Wichtigkeit, als es eigentlich keinen ordentlichen ( typischen ) internistischen Patienten gibt, der keinen (meist relativen) Mangel an Insulin aufweist; eine Erkrankung, die man als Diabetes mellitus bezeichnet Biosynthese des Insulins Die Biosynthese des Insulins erfolgt in den B-Zellen des endokrinen Teils des Pankreas, die etwa 80 % der Inselzellen ausmachen. Diese Zellgruppen sind im letzten Jahrhundert von dem deutschen Medizinstudenten Paul Langerhans entdeckt worden und werden daher auch als Langerhans-Inseln bezeichnet ( 20.6) Schlüsselenzyme der Postresorptionsphase Insulin Das Peptidhormon Insulin (lat. insula = Insel, wegen seiner Herkunft aus den Langerhans-Inseln) ist das einzige Hormon, das den Blutzuckerspiegel senken kann, der normalerweise zwischen 70 und 110 mg Glukose pro dl Blut konstant gehalten wird. Außerdem ist es das wichtigste anabole Hormon, das sämtliche Aufbauprozesse in unseren Zellen fördert. Gebildet wird Insulin von den B-Zellen des Inselapparats der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) und es wirkt auf eine ganze Reihe von Zellen ( 20.5) Langerhans-Inseln. Insulin ist ein Peptidhormon mit 51 Aminosäuren, und es besteht aus zwei Polypeptidketten (A und B) unterschiedlicher Länge, die durch zwei Disulfidbrücken miteinander verbunden sind. Eine dritte Disulfidbrücke befindet sich innerhalb der A-Kette ( 20.7) Insulin besteht aus zwei Polypeptidketten Insulin wirkt auf viele Gewebe. Wie bei allen sekretorischen Peptiden (S. 172) erfolgt auch die Biosynthese des Insulins über ein Vorläuferpeptid. Hydrophobe Signalsequenzen sind erforderlich, um das Hormon in das ER zu dirigieren. (Das gilt übrigens auch für den Insulin-Rezeptor, der zunächst als Präprorezeptor translatiert wird.) Von dort aus kommt es in den Golgi-Apparat und wird dann intrazellulär in Vesikeln gespeichert ( 20.8).

3 20.2 Insulin Proinsulin. Insulin-Zink-Komplex. Vom Golgi-Apparat wird Proinsulin in sekretorische Granula (Vesikel) verpackt und dort bis zum Gebrauch als Insulin-Zink-Komplex gespeichert. Erst bei Steigen des Blutglukosespiegels schneiden Peptidasen im Vesikel die C-Sequenz aus dem Proinsulin heraus und es entsteht das aktive Insulin, das zusammen mit seinem C-Peptid und Zink ausgeschüttet wird Biosynthese des Insulins. Präproinsulin ist ein einkettiges unverzweigtes Polypeptid. Mithilfe seiner Signalsequenz ( prä ) gelangt es in das (raue) Endoplasmatische Retikulum der B-Zelle ( 20.9). Das C-Peptid in der Klinik. Nach der gemeinsamen Sekretion kann die C-Sequenz im Serum nachgewiesen werden und in der Klinik als Maß für die endogene Insulinproduktion dienen. Interessant ist das bei Diabetikern, die Insulin spritzen, da das synthetisch hergestellte Insulin diese überflüssige C-Sequenz nicht enthält. So kann festgestellt werden, wieviel Insulin der Körper noch selbst herstellt. Der gesamte Insulin-Vorrat des Pankreas beträgt etwa 10 mg. In der noch immer üblichen Maßeinheit spricht man von rund 250 Insulineinheiten (IE). Täglich werden davon etwa 50 IE ausgeschüttet, der Gesamtvorrat reicht also für rund 5 Tage. (Die Einheit IE wird dabei von einer fast schon antiken Labormessmethode abgeleitet.) 20.9 Präproinsulin. Proinsulin. Da das Signalpeptid damit seinen Dienst getan hat und nun überflüssig geworden ist, wird es im ER proteolytisch abgespalten. Im ER bilden sich die für die Wirkung des Insulins essenziellen Disulfidbrücken und man bezeichnet das Peptid jetzt als Proinsulin. Es unterscheidet sich vom fertigen Insulin nur noch durch die C-Sequenz ( 20.10) Molekulare Wirkungen von Insulin Die Wirkungen des Insulins sind unheimlich komplex und noch lange nicht alle verstanden. Vor allem die Veränderungen, die Insulin innerhalb der Zelle verursacht, sind trotz intensiver Forschung lediglich bruchstückhaft bekannt. Trotzdem sind einige Effekte schon seit vielen Jahren aufgeklärt und für das Verständnis des Stoffwechsels sowohl beim Gesunden als auch beim Diabetiker sehr wichtig. Die wohl wichtigste Wirkung des Insulins ist die Senkung des Blutglukosespiegels, die durch verschiedene ineinander greifende Maßnahmen erreicht wird.

4 Energieversorgung Außerdem ist Insulin das wichtigste anabole Hormon mit vielfältigen Effekten auf Wachstum und Differenzierung unserer Zellen und Gewebe. Zielorte des Insulins sind die meisten Zellen unseres Körpers, da fast alle etwas zu einer Senkung des Blutglukosespiegels beitragen können. Zudem ist die Wachstumsförderung ebenfalls für viele Gewebe von Bedeutung. Wichtigster Angriffsort für die Senkung der Blutglukose sind die Insulin-Rezeptoren an den entscheidenden Stoffwechselgeweben: Skelettmuskulatur, Fettgewebe und Leber. Sie spielen vor allem quantitativ die größte Rolle und stehen daher auch bei der folgenden Betrachtung im Vordergrund. Insulin-Rezeptor und Signaltransduktion. Beim Insulin- Rezeptor handelt es sich um einen Typ-I-Rezeptor mit Tyrosinkinase-Aktivität (S. 339), der sich auch bei vielen Wachstumsfaktoren findet auch hier zeigt sich die Bedeutung der wachstumsfördernden Komponente der Insulinwirkung. Die sich anschließende Kaskade der Signaltransduktion ist sehr komplex und noch nicht gut verstanden ( 20.11). Der Insulin-Rezeptor ist ein Glykoprotein, das aus zwei α-ketten besteht, die vollständig extrazellulär liegen, und aus zwei β-ketten, die sich durch die Membran spannen. Bindet außen an die α-ketten ein Insulin-Molekül, dann erfolgt innen eine ATP-abhängige Autophosphorylierung des Rezeptors. Dessen β-ketten sind nämlich mit einer ATP-Bindungsstelle und einer Tyrosinkinase-Aktivität ausgestattet. Außerdem wird der Insulin-Rezeptor-Komplex relativ schnell in die Zelle aufgenommen (internalisiert). Der Rezeptor kann nun entweder wiederverwertet oder zusammen mit Insulin abgebaut werden. Das IRS-1. Der aktivierte Insulin-Rezeptor aktiviert seinerseits eine Reihe von Proteinen, vor allem aber ein Protein, das für die meisten nachfolgenden Effekte verantwortlich ist: das Insulin-Rezeptor-Substrat 1 (IRS-1). Das IRS-1 vermittelt dann vermutlich die meisten der intrazellulären Insulinwirkungen. Senkung des camp-spiegels. Die wichtigsten Insulineffekte in der Leber scheinen durch eine Senkung des camp- Spiegels in den Hepatozyten bedingt zu sein. Insulin scheint hier die camp-spezifische Phosphodiesterase (PDE) zu aktivieren und damit das Hungersignal camp zu senken. (Die Zelle ist in diesem Zustand ja auch satt.) Ein niedriger camp-spiegel hat zur Folge, dass die Enzyme in dephosphorylierter Form vorliegen, wofür eine spezifische Phosphatase verantwortlich ist. Der RAS-Weg. Ein weiterer Signaltransduktionsweg des Insulins führt vom IRS-1 über Kopplungsproteine zum G-Protein RAS, das in der Folge die MAP-Kinase (Mitogenaktivierte Phosphorylase-Kinase) aktiviert. Dieser Weg scheint vor allem für die mitogenen Effekte des Insulins verantwortlich zu sein. Die MAP-Kinase wandert in den Zellkern und aktiviert dort eine Reihe von Genen. Auch alle anderen Rezeptoren mit Tyrosinkinase-Aktivität sind mit dem RAS-Protein gekoppelt, so auch die zahlreichen Wachstumsfaktoren. Klinisch wichtig ist diese Tatsache, da es unheimlich viele Tumoren gibt, in denen das RAS-Protein durch eine Mutation im RAS-Gen aktiviert vorliegt. Hieraus kann sich eine dauerhafte Aktivierung und Zellstimulierung (Wachstum und Teilung) ergeben (S. 309) Physiologische Wirkungen von Insulin Durch Insulin werden Energiedepots angelegt, die bei Bedarf (z. B. durch Adrenalin oder Glukagon angeregt) wieder abgebaut werden können. In Leber und Skelettmuskulatur wird die Glykogen-Biosynthese aktiviert, parallel werden Glykogen-Abbau und Glukoneogenese gehemmt. Im Fettgewebe sinkt die Lipolyse, die Liponeogenese steigt hingegen. Die genomischen Effekte des Insulins dienen langfristig dem Wachstum des Organismus. Durch Induktion werden in der Leber die Schlüsselenzyme der Glykolyse und der Glykogen-Biosynthese gefördert. Im Fettgewebe außerdem die Lipoprotein-Lipase. Durch Repression werden die Enzyme der Glukoneogenese gehemmt Insulin-Rezeptor.

5 20.2 Insulin 353 Wirkung auf den Kohlenhydratstoffwechsel Die bedeutsamste kurzfristige Wirkung des Insulins besteht in einer Senkung des Blutglukosespiegels. Insulin erreicht dies sehr effektiv durch drei sich ergänzende Maßnahmen: 1. Vermehrte Aufnahme von Glukose in die Zellen 2. Vermehrter intrazellulärer Abbau von Glukose (Glykolyse) 3. Förderung des intrazellulären Umbaus der Glukose Welche der drei Maßnahmen dabei im Vordergrund steht, hängt von der betroffenen Zelle ab, ist also zellspezifisch. Vermehrte Glukose-Aufnahme in die Zellen. Erster Schritt der Insulin-Wirkung ist die Förderung der Glukose-Aufnahme in die Zellen, wodurch der Blutglukosespiegel schon zu sinken beginnt. Einige Gewebe (Muskel- und Fettzellen) sind für die Aufnahme von Glukose sogar auf die Anwesenheit von Insulin angewiesen. In Muskel- und Fettzellen werden zur Glukoseaufnahme die Glukosetransporter Nummer 4 (GLUT 4), die in intrazellulären Vesikeln gespeichert vorliegen, in die Zellmembran eingebaut ( 20.12). Außerdem wird die überschüssige Energie genutzt, um vermehrt Proteine und Lipide (v. a. TAGs) aufzubauen. Die Effekte auf den Glykogen-Stoffwechsel und die Glukoneogenese scheinen dabei über eine Senkung des camp- Spiegels in der Leber zu laufen. Wirkung auf den Fettstoffwechsel Auch die Fettsäure-Biosynthese (S. 134) wird vor allem in der Leber aktiviert, was dadurch geschieht, dass die Pyruvat-Dehydrogenase (PDH) aktiviert wird. Hierdurch fällt in der Zelle jede Menge Acetyl-CoA an, das durch die ebenfalls aktivierte Acetyl-CoA-Carboxylase zu Malonyl-CoA umgebaut werden kann. Malonyl-CoA dient als direkte Vorstufe für die Fettsäure-Biosynthese. Außerdem läuft auch mehr Glukose durch den Pentosephosphatweg (S. 96), der die benötigten Reduktionsäquivalente in Form von NADPH/H + liefert. Acetyl-CoA und NADPH/H + werden zum Superspeicher Fett (in Form von TAG) zusammengebaut, in Lipoproteine (VLDL) verpackt und ans Blut abgegeben. Insulin und die Fettzelle. Weil das ganze Fett der VLDLs ja auch irgendwo bleiben muss, wird im Fettgewebe durch Insulin die (hormonsensitive) Lipoprotein-Lipase aktiviert (und induziert), die die VLDLs abbaut. Daneben erfolgt die Aktivierung der Glykogenbildung und besonders der TAG- Biosynthese. Insulin ist das einzige Hormon, das unser Fett in den Depots hält, es hemmt die Lipolyse (hormonsensitive TAG- Lipase) und fördert die Lipid-Biosynthese Vermehrte Glukose-Aufnahme in die Zellen über GLUT 4. In Leber und Pankreas wird Glukose über einen anderen Transporter (GLUT 2) insulinunabhängig aufgenommen. Langfristig wird dort unter Insulinwirkung vermehrt Glukokinase produziert, wodurch der intrazelluläre Glukoseabbau erleichtert wird. Verstärkter Glukose-Abbau und Umbau. Die in die Zellen eingeschleuste Glukose soll sich nun natürlich nicht anhäufen, sondern weiterverarbeitet werden, wozu verschiedene Stoffwechselwege aktiviert werden. Die Glykogen-Biosynthese wird in Leber und Muskel aktiviert (Zielenzym Glykogen-Synthase), der Glykogenabbau entsprechend gehemmt (Zielenzym Glykogen- Phosphorylase). Die Glykolyse wird in Leber und Muskel aktiviert (Zielenzym Phosphofruktokinase), die Glukoneogenese (in der Leber) entsprechend gehemmt (Zielenzyme Pyruvat-Carboxylase und PEP-CK). Wirkung auf den Proteinstoffwechsel Insulin fördert die Aufnahme von Aminosäuren in die Zellen und wirkt langfristig stimulierend auf den gesamten Proteinstoffwechsel. Vor allem die Proteinbiosynthese in der Muskulatur wird unter dem Einfluss von Insulin gesteigert. Insulin und das Kalium Die Tatsache, dass Insulin Kalium-Ionen in die Zellen schafft, macht man sich in der Klinik zunutze, indem man bei einer Hyperkaliämie Insulin (zusammen mit Glukose!) infundiert. Andererseits sollte man bei einer Insulintherapie hin und wieder auch mal nach dem Kalium des Patienten schauen. Bei Dosierungsfehlern kann es schon einmal zu einer (unter Umständen lebensbedrohlichen) Hypokaliämie kommen, da Kalium ein sehr kritisches Elektrolyt für unseren Körper ist (S. 381).

6 Energieversorgung Steuerung der Insulinsekretion Man unterscheidet bei der Insulinsekretion eine ständige (basale) Sekretion von einer mahlzeitabhängigen. Die basale Insulinsekretion erfolgt relativ unbeeinflusst von äußeren Faktoren, die mahlzeitabhängige wird vor allem durch den Blutglukosespiegel gesteuert. Mahlzeitabhängige Insulinsekretion Die Insulin-Freisetzung wird in erster Linie durch einen Anstieg der Glukose-Konzentration im Blut gefördert. Eine Hemmung der Freisetzung kann durch verschiedene Hormone erfolgen. Förderung der Insulinfreisetzung. Neben dem bekanntesten Reiz zur Freisetzung von Insulin (der Glukose) gibt es noch andere Mechanismen, die die Insulinausschüttung modulierend verstärken: Hohe Fettsäure-, Aminosäure- und Ketonkörper- (v. a. β-hydroxybutyrat-)spiegel im Blut Gastrointestinale Hormone hier vor allem das GIP (S. 380) Acetylcholin als Anreger der Verdauung (Vagusstimulation) Die Grundzüge des molekularen Mechanismus der Insulinsekretion sind mittlerweile ganz gut verstanden und auch klinisch-pharmakologisch von Relevanz, da man sonst die Funktionsweise der gängigen Antidiabetika nicht verstehen kann ( 20.13). Die B-Zelle des Pankreas nimmt Glukose (wie die Leber) entsprechend der Blutkonzentration über ihren (insulinunabhängigen!) Glukosetransporter 2 (GLUT-2) auf. Auch der erste Schritt des Abbaus der Glukose die Phosphorylierung mittels der Glukokinase erfolgt abhängig vom Blutglukosespiegel. Der Abbau der Glukose erfolgt dann ordnungsgemäß über Glykolyse, Pyruvat-Dehydrogenase, Citratzyklus und Atmungskette. Hierbei entsteht ganz normal ATP, dessen Spiegel in der Zelle ansteigt. Der erhöhte ATP-Spiegel führt in der B-Zelle zu einer Abnahme der K + -Permeabilität eines ATP-sensitiven Kalium- Kanalproteins. In der Folge sinken die intrazelluläre Kaliumkonzentration und damit das Membranpotenzial der Zelle, bis es zu einer Depolarisation kommt. Über spannungsabhängige Calcium-Kanäle strömt nun Calcium in die Zelle hinein, was zu einer Ausschüttung der Insulin-Vesikel führt. Der Inhalt der Vesikel Insulin, C-Peptid und Zink gelangt über das Blut zur Leber. Die Tatsache, dass viele gastrointestinale Hormone die Insulinfreisetzung fördern, führt dazu, dass Glukose oral gegeben zu einer höheren Insulin-Ausschüttung führt, als wenn es parenteral verabreicht wird. Die Hemmung der Insulinfreisetzung erfolgt durch Hormone, die in den B-Zellen des Pankreas den camp-spiegel erniedrigen: Somatostatin (Wachstumshemmer) Adrenalin (über α 1 -Rezeptoren, die sich in großer Zahl auf den B-Zellen des Pankreas befinden) Noradrenalin (v. a. nerval als Zeichen einer Sympathikus- Aktivierung) Die Katecholamine sorgen also nicht nur direkt an der Leber zu einer vermehrten Glukose-Mobilisierung, sondern auch indirekt, indem sie ihren Antagonisten, das Insulin, hemmen Molekularer Mechanismus der Insulinsekretion. Molekularer Mechanismus Ist das alles? Sollte dieser Mechanismus die ganze Wahrheit sein, müsste auch die β-oxidation, die ja ebenfalls den ATP-Spiegel in der B-Zelle erhöht, zu einer massiven Insulin-Freisetzung führen, was aber nicht der Fall ist. Daher wird heute diskutiert, ob nicht nur Glukose-spezifische Wege die Insulin-Ausschüttung fördern. Vermutet wird, dass Zwischenprodukte der Glykolyse (die Glukokinase?) an der Insulinsekretion beteiligt sind.

7 20.2 Insulin Wege des Insulins im Körper Die Biosynthese des Insulins erfolgt, wie wir gerade schon gesehen haben, in den B-Zellen des Pankreas. Damit es zu einer Ausschüttung von Insulin kommt, muss zunächst die Glukose aus der Nahrung zur Bauchspeicheldrüse gelangen, damit diese überhaupt weiß, dass Insulin benötigt wird ( 20.14). Die Glukose und andere Nahrungsstoffe werden von den Darmzellen resorbiert und gelangen ins Blut. Über die Venae mesentericae superior und inferior gelangen sie in die Pfortader, die sie zur Leber bringen. Dort passiert allerdings noch nicht allzuviel, da die Leber zwar schon vermehrt Nährstoffe aufnimmt, aber ihr Stoffwechsel noch nicht durch Insulin umgestellt worden ist. Die Glukose schwimmt also weiter über die Vena cava zum Herzen und über die Aorta bis in den Truncus coeliacus und die Arteria mesenterica superior zum Pankreas, das von zahlreichen kleineren Arterien versorgt wird. Weg des Insulins. Dort angelangt führt die Glukose zu einer Ausschüttung von Insulin, das ins Blut gelangt. Zahlreiche Venen bringen das Hormon über Vena splenica und Vena mesenterica superior zur Pfortader und damit direkt zur Leber, wo etwa 50 % des Insulins wirken und anschließend abgebaut werden. Der Rest durchquert die Leber und bindet an Insulin-Rezeptoren in der Peripherie Wege des Insulins im Körper. Der Blutfluss innerhalb des Pankreas ist noch ganz interessant. Er beginnt bei den Insulin-produzierenden B-Zellen und erreicht erst dann die A- und D-Zellen, die Glukagon bzw. Somatostatin herstellen. Diese Tatsache ist für die Beeinflussung der Hormone untereinander von Bedeutung Abbau des Insulins Der Abbau des Insulins erfolgt vor allem in der Leber, der Niere und der Muskulatur mit einer Halbwertszeit von etwa fünf Minuten. Leber. Rund 50 % des freien Insulins werden schon in der Leber abgebaut, die ja als erstes Organ erreicht wird. Insulin, das an seinen Rezeptor gebunden hat, wird als Insulin- Rezeptor-Komplex in die Zelle aufgenommen und dort abgebaut z. T. vermutlich in den Lysosomen. Niere. In den Glomeruli wird Insulin filtriert und damit erst einmal dem Primärharn zugeführt. In den Tubuli erfolgt eine Reabsorption mit sich anschließendem Abbau in den Tubulusepithelzellen. Diabetes mellitus Die Zuckerkrankheit (gr. diabetes = Harnruhr und lat. mellitus = honigsüß) ist eine Erkrankung, bei der entweder absolut (Typ-1-Diabetes) oder relativ (Typ-2-Diabetes) zu wenig Insulin vorhanden ist. Klinik des Diabetes mellitus. Die Folge des Insulinmangels ist ein permanent zu hoher Blutglukosespiegel, der viele Störungen unseres Organismus nach sich zieht. Beim nicht eingestellten Diabetiker können sich Blutglukosespiegel bis über 800 mg/dl ergeben, was in vielen Fällen schon zu einem diabetischen Koma führt. Trotz des hohen Blutglukosespiegels sind viele unserer Zellen nicht in der Lage, die Glukose aufzunehmen. Alle GLUT-4-abhängigen Zellen (z. B. Muskel- und Fettzellen) sind auf die Anwesenheit von Insulin angewiesen, um überhaupt Zucker aufnehmen zu können. Durch das Überwiegen der dem Insulin antagonistischen Hormone kommt es zu einer vermehrten Proteolyse (Proteinabbau) mit der Folge eines erhöhten Harnstoffspiegels und einer negativen Stickstoffbilanz ( Muskelschwund ). Da Insulin das einzige Hormon ist, das Fett in den Zellen hält, führt ein Insulinmangel zu erhöhtem Fettabbau, wodurch reichlich Acetyl-CoA in der Leber anfällt, das zu Ketonkörpern umgebaut wird. Bei anhaltender diabetischer Stoffwechsellage kann hieraus eine metabolische Azidose entstehen (Ketonkörper sind ja Säuren...), die sich durch die Abatmung von Aceton bemerkbar macht. Wegen der osmotischen Aktivität der Glukose im Urin kommt es zu einer hohen Ausscheidung von Flüssigkeit und Elektrolyten. Dadurch kann es zu Hypovolämie, einer peripheren Minderdurchblutung und schließlich zum Koma kommen. Nach vielen Jahren diabetischer Stoffwechsellage können sich sekundäre Stoffwechselfolgen ergeben. Hierzu zählen die Hyperlipoproteinämie, da die Lipoprotein-Lipasen

8 Energieversorgung nicht mehr aktiviert werden, und ein erhöhtes Risiko für Arteriosklerose und diabetische Neuropathien, deren Pathogenese noch nicht abschließend geklärt ist. Diagnose eines Diabetes mellitus. Die typischen Erstmanifestationen sind meistens häufiger Harndrang und ständiger Durst Folge der Glukosurie. Normalerweise wird die Glukose in unseren Nieren vollständig filtriert, aber auch wieder zu 100% rückresorbiert. Ab einer gewissen Menge Glukose im Urin sind unsere Tubulusepithelzellen nicht mehr in der Lage, die ganze Glukose rückzuresorbieren. Als Nierenschwelle gelten dabei 180 mg/dl Glukose im Blut. Befindet sich mehr Glukose im Blut, wird zunehmend Glukose ausgeschieden und erscheint im Harn. Da Glukose osmotisch aktiv ist, wird auch mehr Wasser ausgeschieden (Polyurie in Folge osmotischer Diurese), was wiederum mit starkem Durst verbunden ist ( 20.15). Diabetes mellitus Typ 2. Beim Stoffwechselgesunden liegen die Insulin-Rezeptoren im Überschuss vor; sind einige Rezeptoren besetzt, gibt es schon einen maximalen Insulin- Effekt. Bei Übergewichtigen scheint die Anzahl der Rezeptoren herunterreguliert zu sein reversibel. Es werden normale Insulinmengen produziert, das Gewebe spricht aber nicht mehr ausreichend darauf an (Insulinresistenz). Für die Therapie des Altersdiabetes gibt es verschiedene Therapieansätze, die nicht unbedingt eine Insulingabe bedeuten (keine obligate Insulinabhängigkeit, daher früher NIDDM, engl. non insulin dependend diabetes mellitus). Im Vordergrund stehen hier vor allem diätetische Maßnahmen und Abmagerungskuren, die in den meisten Fällen als Therapie ausreichen würden. Da dies bei vielen Patienten allerdings unrealistisch ist, werden trotzdem häufig Medikamente, wie z. B. Sulfonylharnstoffe, gegeben. Sulfonylharnstoffe stimulieren die Insulinsekretion vermutlich indem sie die Kalium-Kanäle (S. 354) hemmen und damit eine Depolarisation auslösen, was schließlich zu einer vermehrten Insulin-Freisetzung führt Glukagon Glukosurie. Ein Blutglukosespiegel von über 200 mg/dl gilt als Beweis für das Vorliegen eines Diabetes mellitus. Diabetes mellitus Typ 1. Beim Diabetes mellitus Typ 1 (juveniler Insulinmangeldiabetes) handelt es sich um einen absoluten Insulinmangel aufgrund einer Zerstörung oder Ausschaltung der B-Zellen des Pankreas. Neben einer (z. B. tumorbedingten) Entnahme der Bauchspeicheldrüse (Pankreatektomie) kommt auch eine chronische Pankreatitis mit fortschreitender Zerstörung des Organs ursächlich infrage. In den meisten Fällen ist die genaue Ursache jedoch nicht bekannt, obwohl man heute davon ausgeht, dass es sich hier um eine Autoimmunreaktion handelt. Die Therapie des juvenilen Diabetes beruht zwangsläufig in einer lebenslänglichen Insulingabe (insulinabhängiger Diabetestyp, früher als IDDM, engl. insulin dependend diabetes mellitus bezeichnet). Heute findet vor allem gentechnisch hergestelltes Humaninsulin Anwendung, ohne das der Weltbedarf schon gar nicht mehr gedeckt werden könnte. Früher wurde vor allem Rinder- und Schweine-Insulin verwendet, das allerdings immunologische Schwierigkeiten machen kann, da die Aminosäuren-Sequenz nicht zu 100% übereinstimmt. Das Peptidhormon Glukagon (von Glukose und gr. agein = bringen, also Glukosebringer ) wird in den A-Zellen des Pankreas gebildet und hat die Aufgabe, auch zwischen den Mahlzeiten für einen ausreichenden Blutglukosespiegel ( mg/dl) zu sorgen. Da hierzu in erster Linie die Leber zuständig ist, finden sich die Rezeptoren für Glukagon auch vor allem dort ( 20.16) Glukagon sorgt für einen ausreichenden Blutglukosespiegel zwischen den Mahlzeiten.