Insulinresistenz und Blutzucker: Wie wirken Insulin und Glukagon?
Menschen mit Diabetes Typ 2 produzieren nicht nur zu wenig Insulin, sondern auch zu viel Glukagon, was zu einer schlechten Blutzuckerkontrolle führt.
- Glucagon wird von den α-Zellen in der Bauchspeicheldrüse freigesetzt und wirkt der blutzuckersenkenden Wirkung von Insulin entgegen, indem es die Glukoneogenese und die Freisetzung von Glukose in der Leber stimuliert.
Laut einer Studie der Universität Uppsala, Schweden, könnte dies daran liegen, dass die Glucagon produzierenden α-Zellen gegen Insulin resistent geworden sind.
Bei gesunden Menschen signalisiert das Insulin-Hormon dem Körper, Glukose aufzunehmen, wodurch der Blutzuckerspiegel sinkt und die Zellen mit Energie versorgt werden.
Dieser Wirkmechanismus versagt bei Menschen mit Diabetes Typ 2, weil die Glukose aufnehmenden Zellen gegen das Insulin resistent werden und zu wenig davon ins Blut abgegeben wird. Die Folge sind ein erhöhter Blutzuckerspiegel (Hyperglykämie) und gesundheitliche Komplikationen, die lebensbedrohlich sein können.
- Hyperglykämie (Überzuckerung) liegt vor, wenn der Blutzuckerspiegel über 250 mg/dl (13,8 mmol/l) liegt.
Menschen mit Diabetes Typ 2 haben nicht selten auch erhöhte Werte des Peptidhormons Glucagon, eines weiteren Hormons, das von der Bauchspeicheldrüse ausgeschüttet wird. Glucagon wirkt der Wirkung von Insulin entgegen, indem es die Leber veranlasst, gespeicherte Glukose ins Blut abzugeben.
- Nach einer Mahlzeit wird die Ausschüttung von Glucagon normalerweise blockiert, um eine übermäßige Glukoseproduktion in der Leber zu verhindern.
Gelingt dies bei Diabetikern nicht, führt ein Überschuss an Glucagon zu einem Teufelskreis, der die ohnehin hohen Blutzuckerwerte der Diabetiker noch weiter verschlechtert. Trotz dieser lebenswichtigen Funktion von Glucagon ist noch relativ wenig darüber bekannt, wie seine Freisetzung gesteuert wird.
Mit Hilfe fortschrittlicher Mikroskopietechniken konnten Wissenschaftler um Omar Hmeadi in der Forschungsgruppe von Sebastian Barg an der Universität Uppsala nun aufklären, wie die Glukagon-produzierenden α-Zellen durch Glukose gesteuert werden.
Die wissenschaftlichen Experimente der Forschenden haben gezeigt, dass das Peptidhormon Glukagon in Phasen mit niedrigem Blutzuckerspiegel freigesetzt wird, während ein hoher Blutzuckerspiegel die Freisetzung wirksam blockiert. In den α-Zellen von Diabetes-Typ-2-Patienten war diese Regulation jedoch gestört, so dass ein hoher Blutzuckerspiegel die Freisetzung von Glukagon nicht mehr blockierte.
Um herauszufinden, warum das so ist, isolierten Hmeadi und seine Kollegen die α-Zellen und lösten sie aus ihrem Zellverband in der Bauchspeicheldrüse.
Überraschenderweise verhielten sich die Zellen nun „diabetisch“ und schütteten Glukagon auch bei erhöhtem Blutzuckerspiegel aus.
Der Grund dafür liegt laut Hmeadi darin, dass die α-Zellen normalerweise durch das Insulin und andere Hormone blockiert werden, die bei erhöhtem Blutzuckerspiegel von benachbarten Zellen freigesetzt werden.
Werden die Zellen isoliert, geht diese Zell-zu-Zell-Kommunikation verloren, und das Glukagon wird auch dann freigesetzt, wenn es eigentlich nicht freigesetzt werden sollte.
Warum aber verhalten sich isolierte α-Zellen so?
Es hat sich gezeigt, dass die α-Zellen beim Diabetes Typ 2 ähnlich wie Leber, Fett und Muskeln resistent gegen Insulin werden. Dadurch wird die Freisetzung von Glukagon bei steigenden Blutzuckerwerten während der Mahlzeiten nicht mehr gehemmt, was zu den erhöhten Werten des Hormons bei Typ-2-Diabetikern führt.
Quellen
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- Nature Communications, Omar-Hmeadi, M., Lund, PE., Gandasi, N.R. et al. Paracrine control of α-cell glucagon exocytosis is compromised in human type-2 diabetes. Nat Commun 11, 1896 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15717-8
- Uppsala University
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