~106 Langerhans-Inseln (1-2% der Pankreasmasse) sind stark vaskularisiert, autonom
innerviert und enthalten mehrere Zelltypen: α-Zellen (20-30%)
produzieren Glucagon (dessen Sekretion steigt bei Hypoglykämie bis
4-fach), Proglucagon, glucagonähnliche Peptide (GLP-1, GLP-2); β-Zellen (50-75%) produzieren
Insulin, Amylin
(bremst die Verdauungsvorgänge), GABA (senkt die Glucagonfreisetzung); δ-Zellen (~10%) produzieren
Somatostatin; PP- (γ-, F-) Zellen (<5%)
produzieren pankreatisches Polypeptid; ε-Zellen (<1%) produzieren
Ghrelin (fördert die Somatostatinfreisetzung, hemmt die glukoseinduzierte Insulinsekretion)
Der Blutzuckerspiegel beträgt nüchtern um 4-5 mM/l (Referenzbereich 3,3-6,0 mM) oder 70-90 mg/dl. Nahrungsaufnahme
steigert, körperliche Aktivität senkt den Blutzuckerspiegel.
Postprandial steigt der Glucosespiegel um bis >50% (nach sehr kohlenhydratreichen
Mahlzeiten bis +100%) an, die Rückkehr zu Nüchternwerten kann mehrere
Stunden dauern. Der Quotient Insulin / Glucagon kennzeichnet
den Status des Energiestoffwechsels: Er ist hoch nach Nahrungsaufnahme
(Resorptionsphase; viel Insulin), die im Überschuss vorhandene Glucose
wird gespeichert; in der Postresorptionsphase ist er niedrig (wenig
Insulin), der Stoffwechsel greift auf körpereigene Energiespeicher
zurück. Die Glucoseaufnahme des Gehirns ist ab 3,7 mM/l
reduziert; Unruhe, Zittern, Heißhunger, Schweißausbruch treten ab 3,0 mM/l, Bewusstlosigkeit ab 2,7 mM/l Blutzucker auf
Blutglukose
unter ~4,6 mM/l reduziert die Insulinsekretion, Werte unter ~3,8 mM/l
mobilisieren Glucagon und Adrenalin, unter ~3,7 mM/l GH (etwa eine
Stunde bis zur
insulin-antagonistischen Wirkung), unter ~3,2 mM/l Cortisol. α-Zellen setzen aus sekretorischen Granula Glucagon auf metabolische (Hypoglykämie, Aufnahme eiweißreicher Nahrung) und neurale Reize hin frei. Glucagon wirkt an Leber- und Fettzellen (heptahelikale Rezeptoren → cAMP↑ → PKA↑→
Phospholipase C → IP3↑ → intrazelluläres [Ca++]↑). Der Glucagonabbau beginnt schon bei der ersten Leberpassage (~80%), die
biologische Halbwertszeit beträgt 5-6 Minuten, nur ein geringer Anteil
gelangt in den systemischen Kreislauf (Fettgewebe)
Im Gegensatz zur ß-Zelle sind die KATP-Kanäle der α-Zelle
bei niedriger ATP-Konzentration (wenig Glucose) gehemmt. Niedriger
Blutzucker reduziert den Kaliumausstrom, die Zelle depolarisiert, Glucagon wird freigesetzt - und umgekehrt. Glucagon kann die
Glucoseversorgung durch die Leber in Sekundenschnelle anregen. Glucagon
fördert die Gluconeogenese (Lipolyse in Fettgewebe, Aminosäuren
werden genutzt, Stickstoff wird frei), weiters die Glykogenolyse,
ß-Oxidation, Ketogenese. Glucagon senkt die Glykolyse, Glykogensynthese
und Synthese freier Fettsäuren in der Leber (de novo-Lipogenese). Es wirkt
energiemobilisierend und (wie GLP) herzstärkend (Frequenz,
Schlagkraft)
Die Glucagonsekretion wird angeregt durch Hypoglykämie, Aminosäuren
(Arginin regt auch die Sekretion von Insulin an), sympathische
(ß-adrenerg) und parasympathische Impulse; sie wird gehemmt durch
Anstieg der Konzentration von Glucose und freien Fettsäuren im Blut,
durch benachbarte Inselzellen (Insulin und GABA aus ß-Zellen,
Somatostatin aus δ-Zellen) und Hormone aus dem Darm (Sekretin, GLP-1,
GIP)
L-Zellen
sezernieren GLP-1 bei Anwesenheit von Nährstoffen (Zucker, Lipide, auch
Proteine) im Darm, sowie auf neurale und hormonelle Stimuli hin. GLP-1 steigert Glucoseaufnahme und Insulinempfindlichkeit (Muskulatur), fördert
Insulinfreisetzung (Pankreas), stärkt
Herztätigkeit und Knochenaufbau; es senkt Glucagonsekretion, Appetit und Magenmotorik sowie hepatische Gluconeogenese
Adrenalin (Stress) erhöht den Energieumsatz (β2-adrenerg), stellt Glucose und freie Fettsäuren durch Abbau von Leberglykogen, Lipolyse
(ß3) und hepatische Gluconeogenese (ß2) bereit; der Blutzuckerspiegel
steigt, unterstützt durch reduzierte Insulinproduktion (α2) und Freisetzung von Glucagon. Im Muskel erhöht Adrenalin die Glucose-Aufnahme
Cortisol erhöht
den Blutzuckerspiegel und leitet bei Belastung den Blutstrom zur
Arbeitsmuskulatur um, führt zu Eiweißabbau im Muskel und regt die
Gluconeogenese in der Leber an, senkt den zellulären Glucoseverbrauch und
erhöht die Spaltung von Triglyzeriden im Fettgewebe (→ steigender
Fettsäurespiegel im Blut)
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