Insulin: Wie es ist, wie es wirkt...

Ein kurzer Rückblick: Seit 80 Jahren steht Insulin zur Therapie des Diabetes mellitus zur Verfügung. 1923 bis 1936 handelte es sich dabei ausschließlich um unverzögertes Insulin. Die Patienten mußten damals also 4- bis 6mal täglich das Insulin spritzen. Die Insulinspritzen zur damaligen Zeit waren Glaszylinderspritzen mit aufsetzbaren Nadeln. Beides wurde nach Gebrauch ausgekocht, mehrfach verwendet, und die Injektionen waren mit erheblichen Schmerzen verbunden, bedingt dadurch, daß die Kanülen relativ dick und stumpf waren. Als dann ca. 1936 länger wirkende Insuline (Verzögerungsinsuline) zur Verfügung standen und die Patienten nur noch zweimal täglich spritzen mußten, wurde dies als ein erheblicher Fortschritt erlebt: Jede Injektion bedeutete jetzt auch deutlich weniger Schmerzen. So nannte man dann das vormals ausschließlich verwendete unverzögerte Normalinsulin „Altinsulin“, weil es das ältere war. Die Kanülen, die heute zur Injektion verwandt werden, haben einen Außendurchmesser von 0,2 – 0,3 mm. Das sind 70 Prozent weniger als 1923. Mit diesen jetzt dünneren und auch schärfer geschliffenen Nadeln könnte man heute von einer schmerzarmen Insulininjektion sprechen. Die Insulininjektionen werden von vielen Patienten auch als schmerzarm erlebt, jedoch nicht immer und von allen...

Was ist Insulin eigentlich? Und wie wirkt es, welche Eigenschaften hat es?

Insulin besteht als Eiweißhormon wie alle anderen Eiweiße auch aus einer Kette einzelner Bausteine, den Aminosäuren. Beim menschlichen Insulin liegen zwei derartige Ketten mit insgesamt 51 Aminosäuren vor. Die beiden Ketten sind chemisch miteinander über „Schwefelbrücken“ verbunden. Insulin kann nur von ganz bestimmten Zellen, den ausschließlich in der Bauchspeicheldrüse vorhandenen Beta-Zellen, gebildet werden; diese Zellen liegen in Zell-„Inseln“ zusammen, was dem Insulin seinen Namen gegeben hat. Von den Beta-Zellen aus wird das Insulin in das Blutgefäßsystem abgegeben.
Menschliches Insulin wird, nachdem es in der Bauchspeicheldrüse gebildet worden ist, zunächst zur Leber transportiert. Von dort gelangt es weiter in die anderen Blutgefäße des Körperkreislaufes. Grundsätzlich gilt, daß die Bauchspeicheldrüse kontinuierlich und unabhängig vom Essen immer kleine Mengen Insulin abgibt, so daß immer ein wenig Insulin im Blut vorhanden ist. Werden nun kohlenhydrathaltige Mahlzeiten gegessen, bildet der Körper zusätzlich Insulin. Die Menge des zusätzlichen Insulins ist abhängig von der Menge der aufgenommenen Kohlenhydrate.

Insulin essen? Geht nicht wegen des Darmes!

Seine Wirkung kann Insulin nur entfalten, wenn es vollständig erhalten in das Blutgefäßsystem überführt wird. Bei Abgabe des Hormons aus den Beta-Zellen ist das gewährleistet. Der Versuch, Insulin zu essen, würde durch die Verdauungsfermente im Darm zunichte gemacht werden: Sie zerlegen alle Eiweiße aus der Nahrung in ihre einzelnen Bestandteile, die Aminosäuren - denn nur einzelne Aminosäuren können über die Darmwand in das Blut transportiert und damit für den Körper nutzbar gemacht werden. Die Insulinwirkung wird auf diesem Weg aufgehoben.
Insulin wird in der Therapie des Diabetes mellitus zumeist in das Unterhautfettgewebe gespritzt: Da es dort keine solchen Verdauungsfermente gibt, bleibt die Struktur des Insulins und damit seine Wirkung erhalten.

Insulin: das einzige Hormon gegen hohe Zuckerspiegel!

Insulin ist ein lebensnotwendiges Hormon: Es reguliert verschiedene Stoffwechselvorgänge und ist das einzige Hormon im menschlichen Körper, das den Blutzuckerspiegel senken kann. Daneben hat es Einflüsse auf den Eiweiß- und auf den Fettstoffwechsel.
Der Fettabbau innerhalb der Zelle wird durch Insulin gehemmt, der Zuckerabbau wird gefördert. Um diese Stoffwechselprozesse zu lenken, muß das Insulin zuvor aus der Blutbahn in die Zelle aufgenommen werden; dies geschieht über ein an der Zelloberfläche von Muskel-, Fett- und Leberzellen gelegenes Rezeptorsystem. Das Insulin wird von seinem Rezeptor an der Zelloberfläche festgehalten und dieser Komplex dann in die Zelle aufgenommen. Zuvor bereits wird das Signal des besetzten (aktivierten) Rezeptors in der Zelle über zelleigene Überträgerstoffe weitervermittelt und bewirkt deren Stoffwechseleffekte: Zum Beispiel wird Zucker aus der Blutbahn in die Zelle aufgenommen. Die Verwertung des Zuckers innerhalb der Zelle trägt dann zur Energiegewinnung bei, gleichzeitig sinkt der Blutzuckerspiegel, weil Zucker vom Blut in die Zelle überführt wird. Wenn im Blut zuviel Insulin vorhanden ist, kann dadurch der Blutzuckerspiegel zu weit sinken, es kommt zur Unterzuckerung (Hypoglykämie).

Humaninsulin: hoher Reinheitsgrad!

Die Dosierung aller verfügbaren, therapeutisch einsetzbaren Insuline erfolgt nach internationalen Einheiten, kurz IE oder IU im englischen Sprachraum. In der Therapie wird vorrangig menschliches (Human-) Insulin eingesetzt. Die Herstellung erfolgt gentechnologisch, der Reinheitsgrad ist damit sehr hoch.
Daneben wurden auch Schweine- und Rinderinsulin angewendet: Rinderinsulin, das vor Einführung der Humaninsuline im Jahr 1987 weit verbreitet war, wird heute kaum noch benutzt. Wie Humaninsulin sind auch Schweine- und Rinderinsulin Eiweiße; die Moleküle unterscheiden sich lediglich in einzelnen Aminosäuren vom Humaninsulin: Rinderinsulin an drei Stellen, Schweineinsulin gar nur an einer Aminosäure-Position.

Seit 1996: „Insulinanaloga“

Seit 1996 gibt es noch dazu Insulinanaloga, die wie Schweine- und Rinderinsulin an bestimmten Stellen andere Aminosäuren enthalten als das Humaninsulin. Augenblicklich sind in Deutschland drei Insulinanaloga zum Vertrieb zugelassen (Stand Juli 2003).
Wenn das Insulinmolekül erst einmal im Blut ist, ist die Wirkung aller Insuline gleich. Unterschiede der Insulinpräparationen sind allein begründet in der unterschiedlichen Geschwindigkeit der Aufnahme des Insulins aus dem Unterhautfettgewebe: Grundsätzlich kann unterschieden werden in kurzwirksame Insuline und Verzögerungsinsuline. Reines kurzwirksames Normalinsulin wurde früher auch als Altinsulin bezeichnet. Die Wirkdauer ist wie bei allen Insulinen dosisabhängig im Sinne von „je mehr, desto länger“ und beträgt etwa vier bis sechs Stunden.

„NPH“: der berühmteste Verzögerungswirkstoff!

Durch Zusatz von Substanzen, die die Aufnahme des Normalinsulins aus dem Unterhautfettgewebe in das Blut hinauszögern, entstehen die Verzögerungsinsuline. Führend als Verzögerungswirkstoff ist das „neutrale Protamin Hagedorn“, kurz NPH. NPH-Insuline sind im Gegensatz zum Normalinsulin trübe und müssen vor der Injektion gut durchmischt werden. Ihre Wirkdauer liegt zwischen acht und zwölf Stunden.
Durch Kombination von Normal- und NPH-Insulin entstehen die Mischinsuline (auch Intermediärinsuline): Sie enthalten meist einen größeren Anteil des Verzögerungsinsulins, der Anteil des Normalinsulins liegt in der Regel bei 25 – 30 Prozent. Diese Menge findet sich meist im Handelsnamen wieder. Die Gesamtmenge des Verzögerungsinsulins ist im Mischinsulin in der Regel höher als beim reinen Verzögerungsinsulin, also ist die Wirkdauer länger und der Einsatz zweimal am Tag für eine Insulinversorgung rund um die Uhr meist ausreichend.

Zinkinsuline haben hohe Schwankungsbreite

Auch der Zusatz von Zink führt zu einer verzögerten Aufnahme des Insulins aus dem Unterhautfettgewebe. Zinkinsuline haben eine sehr hohe Schwankungsbreite in der Aufnahmegeschwindigkeit und -dauer aus dem Unterhautfettgewebe, was sie in gewisser Weise unzuverlässiger macht.
Analoginsuline werden nach der Injektion aufgrund der Veränderungen im Molekül entweder schneller oder deutlich langsamer aufgenommen (resorbiert) als Normalinsulin. Zugelassen sind als schnell wirksame Analoga zur Zeit Insulin Lispro (Humalog®) und Insulin Aspart (NovoRapid®). Die Wirkdauer beider Substanzen liegt bei zwei bis drei Stunden.
Insulin Glargin (Lantus®) ist ein langwirksames Analoginsulin mit einer Wirkdauer von achtzehn bis zwanzig, meist vierundzwanzig und mehr Stunden.

Welches Insulin für wen?

Typ-1-Diabetiker produzieren überhaupt kein Insulin mehr - da Insulin ein lebensnotwendiges Hormon ist, müssen Typ-1-Diabetiker immer Insulin spritzen.
Beim Typ-2-Diabetes besteht zu Beginn der Erkrankung in der Regel eine gut erhaltene eigene Insulinproduktion, die in ihrer Stärke bzw. in der Wirkung mit Tabletten verstärkt werden kann. Genauso regelhaft gehört zum Typ-2-Diabetes auch ein allmähliches Nachlassen der Insulinproduktion, so daß im Verlauf der Erkrankung die Blutzuckerwerte steigen und dann möglicherweise das individuelle Therapieziel nicht mehr nur mit Diät und Tabletten erreicht werden kann; dann ist es erforderlich, Insulin zu spritzen.
Beim Typ-2-Diabetes kann am Anfang eine Kombination von Tabletten und Insulin erfolgreich sein.

Die „beste“ Insulintherapie?

Eine Sonderstellung nehmen Schwangere mit Diabetes ein, die immer mit Insulin behandelt werden müssen, sofern eine reine Ernährungsumstellung nicht ausreicht.
In Deutschland werden z. Z. über eine Million Patienten mit Insulin behandelt. Eine für alle diese Betroffenen gültige „beste“ Insulintherapie gibt es grundsätzlich nicht, denn jede Therapieform, sei es die zwei- oder mehrmalige Injektion oder die pumpengesteuerte Infusion von Insulin, hat ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Jeder sollte sich darüber informieren, abwägen und selbst entscheiden. Aufgabe des Behandelnden ist das gemeinsame Erarbeiten der Unterschiede einzelner Therapieformen und die Beratung.

Faktoren, die die Insulinwirkung beeinflussen

Mit der „Insulinresorption“ werden Geschwindigkeit und Dauer beschrieben, mit der das Insulin aus dem subkutanen Fettgewebe, dem Injektionsort, in die Blutbahn übertritt. Bei Hautveränderungen an bevorzugten Spritzstellen schwankt die Insulinresorption besonders stark. Daneben spielen folgende Faktoren eine wichtige Rolle...

Injektionsort:
Die Resorption des Insulins ist bei der Injektion im Bauchbereich, insbesondere oberhalb des Nabels, am schnellsten. Im Gesäß geht die Resorption langsamer vonstatten, im Oberschenkel ist sie noch langsamer. Daher empfiehlt es sich, das Essensinsulin ständig in die gleiche Region, z. B. die Bauchregion, zu injizieren und nicht zu wechseln in Areale unterschiedlicher Resorptionsgeschwindigkeiten. Das gleiche gilt für das basale Insulin. Hier könnte sich als ständiger Injektionsort der Oberschenkel anbieten. Sehr wahrscheinlich sind diese Unterschiede in der Resorptionsgeschwindigkeit bedingt durch unterschiedliche Durchblutungsverhältnisse der Unterhautfettregion.

Steigerung oder Verminderung der regionalen Durchblutung:
Die regionale Durchblutung im Unterhautfettgewebe läßt sich durch Wärme steigern (Wärmflasche, Sauna, Vollbad etc.). Dadurch kommt es zu einer beschleunigten Resorption des Insulins.

Insulininjektion in die Muskulatur:
Normalerweise wird das Insulin in das subkutane Fettgewebe (Unterhautfettgewebe) injiziert. Versehentlich kann es zu einer Injektion in das darunter liegende Muskelgewebe kommen. Dies ist eigentlich nur möglich, wenn Insulininjektionsnadeln mit einer Länge von mehr als 12 mm ohne Hautfaltenbildung genommen und in Körperregionen mit nur einer relativ dünnen subkutanen Fettschicht (z. B. Oberarm) senkrecht eingestochen werden und der Patient schlank ist. Da die Muskulatur wesentlich stärker durchblutet ist als das subkutane Fettgewebe, erfolgt hierdurch die schnellere Resorption des Insulins. Diesen Resorptionsunterschied setzen einige Patienten auch gezielt ein, um beim Essensinsulin eine noch schnellere Wirkung zu erreichen. Dazu wurden Injektionen mit längeren Insulinkanülen entweder am Unterarm oder in der Wade vorgenommen.

Achtung: Insulinbedarf kann sich ändern!

Diese Veränderungen in der Insulinresorption dürfen nicht verwechselt werden mit Veränderungen im Insulinbedarf: Ein veränderter Insulinbedarf kann durchaus einmal eine andere Insulinresorption vortäuschen; zum Beispiel wird bei körperlicher Aktivität der Insulinbedarf stark abgesenkt. Dies kann dann als verstärkte Insulinwirkung wahrgenommen werden. Der Effekt durch körperliche Aktivität tritt nicht nur während der körperlichen Aktivität selbst auf, sondern hält 12 bis 20 Stunden danach an.
Bei akuten Erkrankungen, insbesondere fieberhaften Infekten, kann sich der Insulinbedarf deutlich erhöhen. Unter den Medikamenten führt insbesondere das Cortison zu einer deutlichen Erhöhung des Insulinbedarfs, zum Teil bis zu 150 Prozent. Mit einer Gewichtszunahme erhöht sich der Insulinbedarf, mit einer Gewichtsabnahme vermindert er sich. Hormonelle Veränderungen in der Pubertät (oder während der Menstruation) haben einen sehr unterschiedlichen Einfluß auf den Insulinbedarf. Eine Zunahme des Insulinbedarfs in der Schwangerschaft ist relativ einheitlich und deutlich. Bis zum Ende der Schwangerschaft kommt es zu einer Steigerung des Insulinbedarfs um 100 bis 120 Prozent.

Mit freundlicher Genehmigung von