Bauchspeicheldrüse, Pankreas, Beta-Zellen, B-Zellen, Insulin, Präproinsulin - Biosynthese von Insulin - Diabetes mellitus

Der Mensch
Organe & Funktionen
Physiologie

human anatomy and physiology illustrations
////

Home / Anatomie / Physiologie / Glossarium / Wissenswertes

___

Physiologie

___

Biosynthese von Insulin

Als exokrine Drüse ist die Bauchspeicheldrüse eine rein seröse Drüse und die wichtigste Verdauungsdrüse des Menschen. Sie produziert täglich ca. 1,5 l Sekret. Ihre Acinarzellen werden durch die Hormone Sekretin und Pankreozymin (Cholezystokinin) zur Abgabe des Verdauungssaftes (Pankreassaft) angeregt. Neben der exokrinen Drüsenfunktion werden vom endokrinen Drüsenanteil der Bauchspeicheldrüse Hormone direkt ins Blut abgegeben. Etwa zwei Prozent der Zellen sind inselförmig zusammengefasst und werden somit als Langerhans-Inseln bezeichnet. Diese sind über die ganze Bauchspeicheldrüse, hauptsächlich aber über dem Körper und dem Schwanz verteilt. Sie bestehen aus Langerhans-Zellen und sind für die Produktion der Pankreashormone zuständig.
In den A-Zellen wird Glucagon, in den B-Zellen Insulin, in den D-Zellen Somatostatin synthetisiert. Insgesamt befinden sich ca. eine Million Inseln in einer gesunden Bauchspeicheldrüse.

Innerhalb der Langerhans-Inseln kann man mindestens drei Zelltypen unterscheiden:
A-Zellen (Alpha-Zellen), etwa 10 Prozent der endokrinen Zellen, sie sind für die Produktion von Glucagon zuständig, Glucagon ist ein Peptidhormon, ein Gegenspieler des Insulins.
B-Zellen (Beta-Zellen), etwa 80 Prozent der endokrinen Zellen, setzen Insulin frei, ein Peptidhormon, das für den Zuckerstoffwechsel von besonderer Bedeutung ist.
D-Zellen (Delta-Zellen), etwa 10 Prozent der endokrinen Zellen, welche der Produktion von Somatostatin dienen, es steuert oder hemmt die Produktion der anderen beiden Zellarten.

Insulin wird in den Beta-Zellen der Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse erzeugt.
Die Boten-RNA wird im rauhen endoplasmatischen Retikulum (rER) in Prä-Proinsulin übersetzt (107 Aminosäuren). An die Signalsequenz (24 Aminosäuren) schließen sich 30 Aminosäuren der B-Kette an. danach folgt das C-Peptid (30 Aminosäuren), gefolgt von der A-Kette (21 Aminosäuren). Durch Bildung von drei Disulfidbrücken wird das bisher gestreckte Molekül „gefaltet“. Durch Abspaltung der Signalsequenz entsteht das Proinsulin (84 Aminosäuren).

___

Inhaltsverzeichnis
Sachwortverzeichnis
.

//
Das im rER entstandene Proinsulin verlässt, wird durch den Golgi-Apparat aufgenommen und erreicht seine endgültige Struktur (s. Biosynthese) durch Abspaltung der C-Kette. Das Insulin besteht nun aus zwei Peptidketten, der A-Kette mit 21 und der B-Kette mit 30 Aminosäuren, welche durch zwei Schwefelbrücken (Disulfidbrücken) zusammengehalten werden (A7-B7, A20-B19). Eine dritte Disulfidbrücke verbindet die Cysteinreste der Positionen 6 und 11 der A-Kette.

Bei der Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus) ist die Insulinbildung gestört und demzufolge der Blutzucker erhöht. Der Diabetes mellitus kann in verschiedenen Formen auftreten:
Insulinabhängiger Diabetes (Typ-1-Diabetes) tritt vor allem schon bei Kindern und Jugendlichen auf. Die Zuckerkrankheit ist auf das Fehlen der Beta-Zellen in der Bauchspeicheldrüse zurückzuführen.
Insulinabhängiger Diabetes (Typ-2-Diabetes) beruht auf der ungenügenden Insulinproduktion der Beta-Zellen und trifft überwiegend Erwachsene. Der Typ-2-Diabetes unterscheidet sich wesentlich vom Typ-1-Diabetes, so ist beim Typ-2-Diabetes zu viel Insulin im Blutkreislauf. Die Bauchspeicheldrüse produziert mit der Zeit immer mehr Insulin, weil die Zellen kaum noch auf das Insulin ansprechen. Sie werden resistent.
Schwangerschaftsdiabetes (Gestationsdiabetes) basiert auf erhöhten Insulibedarf während der Schwngerschaft. Neun Prozent der Frauen, die während einer Schwangerschaft an dieser Form des Diabetes leiden, entwickeln in den folgenden Jahren Typ-2-Diabetes, es betrifft meist übergewichtige Frauen.
Sekundärer Diabetes kann nach Operationen oder Entzündungen der Bauchspeicheldrüse entstehen, es fehlen die notwendigen insulinbildenden Zellen. Die Folge ist ein Insulinmangel, der nur durch äußere Zufuhr des Hormons behoben werden kann. Bei verschiedenen Hormonstörungen des Körpers kann es durch eine veränderte Stoffwechselsituation mit Verminderung der Kohlenhydrattoleranz zu einem Diabetes mellitus kommen.

//
Biosynthese von Insulin in Beta-Zelle:
Die Boten-RNA (mRNA) wird zunächst im
rauhen endoplasmatischen Retikulum (rER)
in das Präproinsulin übersetzt, welches aus
107 Aminosäuren besteht. Durch die
Abspaltung der Signalsequenz entsteht das
Proinsulin mit 84 Aminosäuren.
Das Signalpeptid verbleibt in den Zisternen
des rER. Das Proinsulin verlässt das rER
und gelangt in den Golgi-Apparat.
Die C-Kette wird durch spezifische Peptidasen abgespalten, so hat das Insulin dadurch seine endgültige Struktur erreicht.

//
Schema der Insulinbildung in Beta-Zellen der endokrinen Inseln (Langerhans-Inseln) der Bauchspeicheldrüse. Die Hauptfunktion des in den Beta-Zellen produzierten Insulins ist die Regulation der Konzentration von Glukose im Blut. Der Blutzuckerspiegel steigt vor allem nach der Aufnahme kohlenhydratreicher Nahrung an. Für die Regulation der Blutzuckerkonzentration stehen vor allem die Wirkungen auf Leber- und Muskelzellen im Vordergrund. Glukose wird in den Zellen abgebaut und in Energie umgewandelt.

(nach oben)

<< zurück
//

Präproinsulin

Insulin

___

Physiologie

___
.