Insulinwirkung und Stoffwechselregulation

Hormonwirkung: Interaktion zwischen Hormon und Rezeptor

Hormonwirkung: Interaktion zwischen Hormon und Rezeptor. Effekt: hormonelle Reaktion zur Durchführung der Maßnahme. Hormon: was es produziert (Insulin → niedrige Glukose).

Geschichte der Insulinforschung

Banting und Best isolierten 1920 Insulin. Nobelpreis: Macleod und Banting. 1945: Sanger reinigte das Protein.

Zelltypen und Hormone des Pankreas

Zelltypen: Delta-Zellen: Somatostatin; PP-Zellen: Pankreas-Polypeptid.

Präproinsulin → Proinsulin [1 String] → (− Peptid-C) → Insulin (2 Ketten).

Insulinrezeptor und Signalweg

Insulin bindet an den Rezeptor (alpha-Untereinheit) → Tyrosin-Autophosphorylierung der beta-Untereinheit.

Glukosetransporter

• GLUT 1: Blut-Hirn-Schranke
• GLUT 3: Nervenzellen

Glukosetransport ins Gehirn ist abhängig von [...].

Glukoseverwertung: Glykogensynthese und Pentosephosphatweg (Gewinnung von NADPH + H⁺).

Lipidstoffwechsel

Blut: 3-OH-Butyrat, aber ACAC.
Cytosol: 3-OH-Butyrat, aber ACAC → AcAc-CoA → 2 × Acetyl-CoA → Fettsäuren; Acetyl-CoA + → 3-OH-3-Methylglutaryl-CoA → Cholesterin.
Mitochondrien: 3-OH-Butyrat (NAD⁺ ↔ NADH + H⁺) → ACAC.
Mitochondrien: ACAC (Succinyl-CoA ↔ Succinat) → AcAc-CoA → Acetyl-CoA → Citratzyklus (Krebs-Zyklus). Der Citratzyklus benötigt ein Minimum an Glukose bzw. Oxalacetat (OAA).

NADH-Shuttle vom Cytosol zu den Mitochondrien

Cytosol: alpha-KG → OAA (unter Verwendung von Asp → Glu). OAA → (MDH) → Malat (unter Verwendung von NADH + H⁺ → NAD⁺).
Mitochondrien: Malat → OAA (unter Verwendung von NAD⁺ → NADH + H⁺). OAA → alpha-KG (mit Glu → Asp).

Energiespeicherung

Kreatinphosphat: Kreatinphosphat + ADP ⇌ Kreatin + ATP. AMP + ATP ⇌ (Adenylatkinase) → 2 ADP.

Biogene Amine und Aminosäurederivate

Tyrosin → Dopa → Dopamin → Noradrenalin → Adrenalin.
Tryptophan → Serotonin.
Glutamat → GABA, Glutaminsäure, beta-Alanin, Taurin.

Wirkung von Insulin auf den Kohlenhydratstoffwechsel

Metabolismus Kohlenhydrate:

• Leber: aktiviert Glykogenese und erhöhte Muskelaktivität bei Glukoseverbrauch; Erhöhung der Transportkapazität von GLUT 4 sowie Aktivierung von Glykogenese und Glykolyse.
• Fettgewebe: erhöhte Aufnahme von Glukose; erleichtert die Glukoseaufnahme in Fettgewebe und Muskulatur und ermöglicht die Bereitstellung von Glycerin für den Lipidstoffwechsel.

Wirkung von Insulin auf den Lipidstoffwechsel

Metabolismus Lipide: erhöhte Synthese von Fettsäuren (FA) und Triglyceriden (TG) im Fettgewebe und in der Leber (Lipogenese). Hemmung der Lipolyse und der lipolytischen Wirkung von Adrenalin, Wachstumshormon und Glukagon.

Wirkung von Insulin auf den Proteinstoffwechsel

Metabolismus Protein:

• Leber: Rückgang des Proteinkatabolismus.
• Muskel: erhöhte Proteinsynthese und Aufnahme von Aminosäuren (AS). Hemmung der Oxidation von Leber-AS.

Hyperglykämie: Wirkungen von Insulin

1. Aktiviert die Glukoseaufnahme über GLUT 4 (insbesondere in Fett- und Skelettmuskulatur), die sehr insulinempfindlich sind.
2. Aktiviert die Glykolyse.
3. Hemmt die Glukoneogenese.
4. Ermöglicht die Synthese von Glykogen.
5. Hemmt den Abbau von Glykogen (Glykogenolyse).
6. Erleichtert die Lipogenese.
7. Hemmt die Lipolyse.