Inselzellen und Insulin: Sekretion und Wirkungen
- Regulation
- Prüfungsrelevanz: hoch
Nach einer Mahlzeit setzt die β-Zelle des Pankreas Insulin frei, das Leber, Muskel und Fett veranlasst, Glukose und Energie zu speichern.
Auch genannt: β-Zelle, Hormon des resorptiven Zustands
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Worum es geht
Insulin ist das Hormon des resorptiven (gesättigten) Zustands. Die β-Zelle „misst“ die Glukose über ihren eigenen Stoffwechsel: Mehr ATP schließt Kaliumkanäle und löst die Insulinfreisetzung aus. Insulin erreicht über die Pfortader zuerst die Leber und dann Muskel und Fett, wo es die Speicherung von Glukose, Fett und Protein antreibt und die Bildung von Glukose und Ketonkörpern stoppt. Die Signalübertragung (Tyrosinkinaserezeptor, PI3K, GLUT4) wird in der Biochemie behandelt.
Wie es funktioniert, Schritt für Schritt
- Glukose gelangt in die β-Zelle und wird von der Glukokinase phosphoryliert; dieses Enzym niedriger Affinität lässt die Rate dem Blutzucker folgen.
- Glykolyse und Mitochondrien erhöhen den ATP/ADP-Quotienten.
- ATP schließt den K-ATP-Kanal (Kir6.2 mit SUR1), und die Membran depolarisiert.
- Calciumkanäle vom L-Typ öffnen sich; Calcium löst die Fusion der Insulinvesikel aus.
- Phase 1: schnelle Freisetzung bereitliegender Granula (Minuten). Phase 2: anhaltende Sekretion, solange die Hyperglykämie besteht.
- In der Leber treibt Insulin die Glykogen- und Fettsynthese an und stoppt die Glukoneogenese; in Muskel und Fett verlagert es GLUT4 an die Membran.
Richtwerte
| Parameter | Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| Normale Nüchternglukose | ≈70–99 mg/dL (3,9–5,5 mmol/L) | |
| Halbwertszeit des Plasmainsulins | ≈5–6 min | die Leber extrahiert beim ersten Durchgang ≈50 % |
| Zusammensetzung der Inseln | β ≈60–70 %, α ≈20–25 %, δ ≈5–10 % |
Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.
Regulation
- +Glukose: Hauptreiz; Schwelle nahe dem Nüchternglukosespiegel.
- +Aminosäuren (Arginin, Leucin): Stimulieren Insulin nach einer Eiweißmahlzeit.
- +GLP-1 und GIP (Inkretine): Verstärken die Sekretion nur bei hoher Glukose.
- +Vagus (Acetylcholin, M3-Rezeptor): Kephale Phase: bereitet die Antwort vor, bevor die Mahlzeit resorbiert wird.
- −Sympathische Nerven und Adrenalin (α2-Rezeptor): Bremsen das Insulin bei Stress und Belastung.
- −Somatostatin: Parakrine Hemmung durch δ-Zellen.
Insulinwirkungen nach Gewebe
| Gewebe | Kohlenhydrate | Fett und Protein |
|---|---|---|
| Leber | ↑ Glykogen, ↓ Glykogenolyse und Glukoneogenese | ↑ Fettsäuresynthese, ↓ Ketogenese |
| Muskel | ↑ Aufnahme über GLUT4, ↑ Glykogen | ↑ Proteinsynthese, ↓ Proteolyse |
| Fettgewebe | ↑ Aufnahme über GLUT4 für Glycerin | ↑ Lipoproteinlipase, ↓ hormonsensitive Lipase |
Klinischer Bezug
- Insulinom: Nüchternhypoglykämie mit hohem Insulin und hohem C-Peptid; hohes Insulin mit niedrigem C-Peptid bedeutet, dass das Insulin von außen kam.
- Typ-1-Diabetes: autoimmune Zerstörung der β-Zellen; das C-Peptid fällt auf sehr niedrige Werte.
- Insulin senkt das Kalium: In der Pflegepraxis (NCLEX) wird das Kalium während der Behandlung der Ketoazidose überwacht.
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Warum stimuliert ein Sulfonylharnstoff Insulin selbst bei normaler Glukose?
Er schließt den K-ATP-Kanal direkt (Untereinheit SUR1), überspringt den Schritt, den normalerweise die Glukose ausführt (ATP-Anstieg), und depolarisiert die β-Zelle; daher kann er eine Hypoglykämie verursachen.
Warum setzt orale Glukose mehr Insulin frei als dieselbe Menge intravenös?
Glukose im Darm setzt GLP-1 und GIP frei, die die glukoseabhängige Insulinsekretion verstärken (Inkretineffekt).
Hypoglykämie mit hohem Insulin und supprimiertem C-Peptid: Worauf weist das hin?
Auf exogenes Insulin: Injiziertes Insulin enthält kein C-Peptid, und die Hypoglykämie schaltet die Eigensekretion ab, daher fällt das C-Peptid.
Warum senkt Insulin das Plasmakalium?
Es aktiviert die Na⁺/K⁺-ATPase in Muskel und Leber und verlagert Kalium in die Zellen; deshalb wird es bei Hyperkaliämie eingesetzt und kann eine Hypokaliämie verursachen.
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Lehrinhalt zur Physiologie; kein Leitfaden für Diagnose oder Behandlung und kein Ersatz für den Rat einer medizinischen Fachperson. Die Werte sind ungefähre Referenzwerte. Ohne Dosierungen.
Quellen: Insulin C-peptide test: MedlinePlus Medical Encyclopedia (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2024); Type 1 Diabetes (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2024).
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