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Der geheime Ursprung des Insulins: Warum ist es im menschlichen Körper so wichtig?
Insulin ist ein Peptidhormon, das von den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse produziert wird und eine äußerst wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der normalen physiologischen Funktionen des menschlichen Körpers spielt. Seine Hauptfunktion besteht darin, den Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen zu regulieren und den Blutzuckerspiegel zu senken, indem es die Aufnahme von Glukose ins Blut fördert. Dieses Hormon, das seit über 60 Jahren Gegenstand wissenschaftlicher Forschung ist, birgt von seiner Entstehung bis zu seiner heutigen klinischen Anwendung viele unglaubliche Geheimnisse.
Insulin gilt als das wichtigste synthetische Hormon des Körpers und hilft dabei, kleine Moleküle im Blut in größere Moleküle in den Zellen umzuwandeln.
Im menschlichen Körper wird Insulin von den Betazellen der Bauchspeicheldrüse ausgeschüttet. Wenn der Blutzuckerspiegel steigt, spüren diese Zellen die Veränderung und geben schnell Insulin frei, um die Aufnahme von Verunreinigungen zu beschleunigen. Insulin fördert die Aufnahme von Glukose im Blut durch Gewebe wie Leber, Fett und Skelettmuskel und wandelt sie in Glykogen oder Fett um. Wenn der Blutzucker zu niedrig ist, wird die Insulinausschüttung gehemmt, um den Blutzucker stabil zu halten.
Hohe Insulinkonzentrationen können zudem die Produktion und Sekretion von Glukose in der Leber deutlich hemmen und so den Blutzuckerspiegel senken.
Ein Insulinmangel oder -versagen kann jedoch zu Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes führen. Bei Typ-1-Diabetes werden die Betazellen des Körpers durch das Immunsystem zerstört und sind nicht in der Lage, Insulin zu produzieren und auszuschütten. Typ-2-Diabetes wird durch Insulinresistenz und verminderte Betazellfunktion verursacht. Dadurch wird die effektive Umwandlung des Blutzuckers verhindert, was letztendlich zu einem hohen Blutzuckerspiegel führt.
Die Geschichte des Insulins lässt sich bis ins Jahr 1921 zurückverfolgen, als die kanadischen Wissenschaftler Frederick Banding und Charles Best erstmals Insulin aus der Bauchspeicheldrüse von Hunden isolierten. Diese Entdeckung eröffnete weltweit ein neues Kapitel in der Behandlung von Diabetes. Heute ist Insulin ein wichtiger Bestandteil der Liste unentbehrlicher Arzneimittel der Weltgesundheitsorganisation.Insulin ist nicht auf Wirbeltiere beschränkt; insulinähnliche Proteine kommen auch in einigen Pilzen und Protisten vor, was darauf schließen lässt, dass seine Ursprünge eine Milliarde Jahre zurückreichen.
Außerdem ist die Molekularstruktur von Insulin recht komplex. Jedes Insulinmolekül besteht aus 51 Aminosäuren und ist durch zwei Polypeptidketten (A-Kette und B-Kette) verbunden. Die beiden Ketten sind durch Disulfidbrücken miteinander verbunden und bilden so ihre biologisch aktive Struktur. Diese einzigartige Struktur bleibt im gesamten Tierreich weitgehend stabil, was darauf schließen lässt, dass Insulin im Laufe der Evolution stark konserviert wurde.
Insulin ist in seinem aktiven Zustand ein Monomer, hinsichtlich Lagerung und Stabilität liegt es jedoch üblicherweise in Form eines Hexamers vor, dessen Struktur Zinkatome enthält.
Die Insulinfreisetzung erfolgt in zwei Phasen. Die Reaktion in der Anfangsphase ist schnell und von kurzer Dauer. Bei steigendem Blutzuckerspiegel kommt es zu einer verstärkten Insulinausschüttung. In der zweiten Phase handelt es sich um eine anhaltende Freisetzung von neu synthetisiertem Insulin, die mehrere Stunden andauern kann, und die Regulierung dieser Phase hängt von der Bereitschaft der Partikel ab.
Interessanterweise erfolgt die Insulinausschüttung auch während der Mahlzeiten nicht kontinuierlich, sondern in zyklischen Wellen von 3 bis 6 Minuten. Dies kann dazu beitragen, den Abbau der Insulinrezeptoren in den Zielzellen zu verhindern und der Leber dabei zu helfen, Insulin effizient zu extrahieren.Dieses pulsierende Freisetzungsmuster des Insulins ist insbesondere bei der Gabe von Insulin von großer Bedeutung, da es gewährleistet, dass während der Behandlung keine dauerhaft zu hohen Konzentrationen auftreten.
Mittlerweile ist es wissenschaftlich erwiesen, dass Insulinmangel oder -funktionsstörungen in direktem Zusammenhang mit zahlreichen chronischen Erkrankungen wie etwa der Alzheimer-Krankheit stehen. Weitere Forschungen haben gezeigt, dass die Insulinproduktion im Gehirn eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung eines gesunden Nervensystems spielt.
Schließlich hatte die Entdeckung und Synthese von Insulin nicht nur Auswirkungen auf die Behandlung von Diabetes, sondern bot auch eine wichtige Forschungsrichtung mit potenziellen Anwendungen sowohl in der Diabetesbehandlung als auch in anderen stoffwechselbezogenen Bereichen. Werden wir dieses erstaunliche Hormon in Zukunft besser verstehen und zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit einsetzen können?
