Endokrines Pankreas: Inselzellen, Insulin & Glukagon

Endokrines Pankreas: Die Langerhans-Inseln

Die endokrinen Pankreasinseln (Langerhans-Inseln) machen etwa 1 % der Masse des Pankreas aus. Sie werden durch das autonome Nervensystem (ANS) innerviert, kommunizieren interzellulär und sind von einem feinen Gefäßnetz durchzogen.

Hormone der Inselzellen

• Insulin (β-Zellen)
• Glukagon (α-Zellen)
• Somatostatin (δ-Zellen)

Insulinbiosynthese

• Ribosom: Translation der mRNA zu Präproinsulin (Aminosäurekette).
• Endoplasmatisches Retikulum: Präproinsulin wird gefaltet und durch 2 Disulfidbrücken zu Proinsulin.
• Golgi-Apparat: Verpackung in Membranvesikel (Granula); durch enzymatische Spaltung entstehen äquimolare Mengen an Insulin und C-Peptid.

Regulation der Insulinsekretion

Die Insulinsekretion wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:

• Förderung: Glukose, Aminosäuren (Arginin, Leucin), Ketosäuren, Fettsäuren, ATP sowie Signale des vegetativen Nervensystems und parakriner Zellkommunikation.
• Hemmung: Somatostatin, Gastrin, Cholezystokinin, Magen-hemmendes Peptid (GIP) und Sympathikusaktivität.
• Verstärkung: Glukagon, Sekretin, Pankreozymin, Acetylcholin (Parasympathikus).

Die Zellen reagieren bereits auf kleine Änderungen der Glukosekonzentration. Die Insulinsekretion verläuft in zwei Phasen:

• 1. Phase (frühe Phase, ca. 10 Minuten): Freisetzung der bereits gespeicherten Granula.
• 2. Phase (späte Phase): Intensive, nachhaltige De-novo-Biosynthese von Insulin.

Diese biphasische Reaktion ist für die Regulation des Glukosehaushalts von wesentlicher Bedeutung.

Konzentrationen und Abbau

• Insulin nüchtern (RIA): 5 bis 15 µU/ml; postprandial 30 bis 75 µU/ml.
• C-Peptid nüchtern: 2 bis 4 ng/ml; postprandial 4 bis 6 ng/ml.
• Halbwertszeit: Insulin und Proinsulin ca. 4,8 bzw. 17,5 Minuten.
• Abbau: Insulin wird vor allem in der Leber, teilweise in der Niere abgebaut; C-Peptid und Proinsulin hauptsächlich über die Nierenfunktion ausgeschieden.

Insulinrezeptor

Der Insulinrezeptor erkennt das Insulinmolekül über seine α- und β-Untereinheiten. Rezeptoren werden kontinuierlich abgebaut und neu synthetisiert. Die Insulinwirkung wird durch Katecholamine, Glukagon, Wachstumshormon, Kortikosteroide, Östrogene, Progesteron und Plazentalaktogen reduziert, sodass nur noch etwa 10 % der maximalen Insulinwirkung erhalten bleiben.

Wirkungen von Insulin

Insulin ist ein anaboles Hormon, das die Speicherung von Energiesubstraten und Proteinen fördert und die Glukosehomöostase reguliert.

• Kohlenhydrate: Förderung der Glukoseverwertung in Fettgewebe und Muskulatur; in der Leber Glykogensynthese und Hemmung von Glykogenolyse und Glukoneogenese; Verlangsamung des Muskelabbaus.
• Lipide: Förderung der Triglyceridspeicherung, Hemmung der Lipolyse, Senkung der freien Fettsäuren im Plasma und Hemmung der Ketogenese in der Leber.
• Proteine: Förderung der Aminosäureaufnahme in die Muskulatur, Proteinsynthese und Hemmung der Proteolyse.
• Lipoproteine: Aktivierung der Lipoproteinlipase, Abbau von Triglyceriden; Beeinflussung des High-Density-Lipoproteins (HDL).

Wirkungen von Glukagon

Glukagon ist ein katabol wirkendes Hormon. Es mobilisiert Energiesubstrate durch Stimulation von Glukoneogenese und Glykogenolyse, fördert die Lipolyse mit Freisetzung freier Fettsäuren, steigert die Ketogenese in der Leber und baut Proteine zu Aminosäuren ab, die zur Glukosebildung genutzt werden.

Wirkungen von Somatostatin

Somatostatin moduliert die intestinale Resorption von Nährstoffen und hemmt die endokrine Funktion, die exokrine Sekretion sowie die Motorik des Magen-Darm-Trakts. Es reguliert zudem indirekt die Sekretion von Insulin und Glukagon (hemmende Wirkung).