Wie funktionieren Insulin und Glukagon im Körper?

Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse setzen Insulin und Glukagon frei. Die Bauchspeicheldrüse enthält Cluster von Inselzellen (Langerhans) verschiedener Typen, darunter Alphazellen, die für die Glukagonausschüttung verantwortlich sind, und Betazellen für die Insulinausschüttung.

Die Hormone Insulin und Glukagon regulieren den Blutzuckerspiegel im Körper. Schwankt der Spiegel eines der Hormone außerhalb seines optimalen Bereichs, führt dies zu schwankenden Blutzuckerwerten.

Der Körper stellt aus den Kohlenhydraten der Nahrung Glukose her, den wichtigsten Zucker, der den Körper mit Energie versorgt. Der Blutzuckerspiegel gibt Auskunft über die Gesundheit und die Effizienz des Körpers bei der Verwertung von Glukose. Der Blutzuckerspiegel schwankt im Laufe des Tages, aber Insulin und Glukagon regulieren ihn innerhalb eines gesunden Bereichs.

Der Blutzuckerspiegel bleibt hoch, wenn der Körper nicht genügend Glukose umwandelt. Insulin senkt den Blutzuckerspiegel, indem es die Glukose aufnimmt und ihre Energie für das Funktionieren der Zellen nutzt. Wenn der Blutzuckerspiegel sinkt, schüttet die Bauchspeicheldrüse Glukagon aus, das der Leber signalisiert, die gespeicherte Glukose freizusetzen und den Blutzuckerspiegel zu normalisieren.

Wir wollen nun erörtern, wie diese beiden Faktoren zusammenwirken, um den Blutzuckerspiegel im optimalen Bereich zu halten.

1. Wie wirkt Insulin im Körper?

Die Nahrung enthält Kohlenhydrate, die bei der Verdauung in Glukose umgewandelt werden. Der größte Teil davon gelangt in den Blutkreislauf, was zu einem höheren Glukosespiegel im Blut als üblich führt. Glukose ist die primäre Energiequelle der Zellen. Insulin ermöglicht es den Zellen der Muskeln, der Leber und des Fettgewebes, diese Moleküle zu absorbieren und sie für ihre hervorragende Leistung bei der ordnungsgemäßen Körperfunktion zu nutzen. Ein höherer Blutzuckerspiegel signalisiert der Bauchspeicheldrüse, dass sie mit der Produktion von Insulin beginnt, das die Zellen schließlich auffordert, ein Maximum davon aufzunehmen. Der Blutzuckerspiegel sinkt, wenn die Zellen ihn verbrauchen.

Die Zellen brauchen Energie, um ihre Aufgaben zu erfüllen, aber die meisten von ihnen können dies nicht ohne Insulin tun, das der Glukose den Zugang zu den Zellen ermöglicht. Es heftet sich an die Insulinrezeptorstellen auf der Zelloberfläche und weist die Zellen an, sich für den Eintritt von Glukosemolekülen zu öffnen.

Insulin bleibt in den Zellen auf einem niedrigen Niveau, und ein Anstieg des Insulinspiegels signalisiert der Leber einen hohen Blutzuckerspiegel. Daraufhin nimmt die Leber die überschüssige Glukose auf, indem sie sie in Glykogen, die gespeicherte Form der Glukose, umwandelt. Ohne Insulin können die Zellen die Glukose nicht als Brennstoff nutzen und es kommt zu Fehlfunktionen.

Bei niedrigem Zuckerspiegel signalisiert Glukagon der Leber, Glykogen in Glukose umzuwandeln, um den Blutzuckerspiegel wieder aufrechtzuerhalten.

Insulin ist auch für die Heilung einer Verletzung verantwortlich, indem es den Muskeln Aminosäuren zur Verfügung stellt. Diese helfen beim Aufbau von Proteinen im Muskelgewebe. Das bedeutet, dass ein niedriger Insulinspiegel die Heilkraft der Muskeln stören kann. Außerdem verhindert es in seiner metabolischen Wirkung den Abbau von Proteinen und Fetten.

2. Wie wird Insulin reguliert?

Die Hauptaufgabe des Insulins besteht darin, Glukose in die Zellen einzuschleusen und ihre regelmäßige Verfügbarkeit im Blut zur weiteren Verwendung aufrechtzuerhalten. Bei gesunden Menschen wird dieser Prozess reguliert, um ein Gleichgewicht bei der Nahrungsaufnahme herzustellen und die Bedürfnisse des Körpers zu befriedigen. Andere Hormone, die sich in der Leber und im Darm befinden, regulieren diesen komplexen Prozess mit verschiedenen Hormonen.

Unser Körper erhöht den Blutzuckerspiegel, indem er ihn aus dem Darm aufnimmt und in den Blutkreislauf abgibt. Dieser Anstieg führt zur Freisetzung von Insulin, um diese Glukose in die Zellen zu transportieren. Die Insulinproduktion sinkt, nachdem eine ausreichende Menge an Glukose in die Zellen gelangt ist. Aber auch Proteine und andere Darmhormone bewirken eine Insulinfreisetzung.

Adrenalin, ein Hormon, das bei Stress freigesetzt wird, beeinflusst die Insulinausschüttung stark und hält einen höheren Blutzuckerspiegel aufrecht, um mit Stress fertig zu werden.

3. Wie wirkt Glucagon im Körper?

Die Alphazellen sind für die Ausschüttung von Glukagon verantwortlich, während die Betazellen Insulin freisetzen, so dass eine feste Beziehung zwischen ihnen besteht. Glykogen wirkt dem entgegen, um die Auswirkungen von Insulin zu minimieren. Glucagon spielt seine Rolle auf verschiedene Weise:

3.1. Glykogenolyse

Die Umwandlung von Glykogen in Glukose in der Leber wird direkt in den Blutkreislauf abgegeben.

3.2. Gluconeogenese

Der Prozess, bei dem Aminosäuremoleküle in Glukose umgewandelt werden.

3.3. Homöostase durch Aufrechterhaltung des Zuckerspiegels

Es senkt die Glukosespeicherung in der Leber und gibt sie an das Blut ab, um den Zuckerspiegel aufrechtzuerhalten.

Schlechte Ernährung oder das Auslassen von Mahlzeiten führen zu einem verringerten Zuckerspiegel. Außerdem sinkt der Blutzuckerspiegel nach fünf bis sechs Stunden ab, was der Bauchspeicheldrüse signalisiert, Glukagon freizusetzen. Die Leber speichert überschüssige Glukose, wenn sie vorhanden ist, um die Zellen zu versorgen, wenn der Körper sie braucht. Außerdem sorgt die Leber für die Aufrechterhaltung des Glukosespiegels während des Schlafs, des Trainings und der Mahlzeiten.

Die Inselzellen setzen bei niedrigem Blutzuckerspiegel Glukagon frei, das letztlich der Leber signalisiert, das gespeicherte Glykogen in Glukose umzuwandeln, so dass diese im Blutkreislauf für die Zellen verfügbar wird. Nun heftet sich Insulin an die Rezeptorstellen auf den Zellen und ermöglicht es der Glukose, in die Zellen einzudringen.

Glucagon wirkt auch auf das Fettgewebe und spaltet bei Bedarf gespeicherte Fette im Blutkreislauf.

4. Wie wird Glucagon kontrolliert?

Niedrige Blutzuckerwerte, Adrenalin-Hormone und eiweißreiche Nahrung

5. Wie wirken Insulin und Glukagon zusammen?

Die Bauchspeicheldrüse schüttet Glukagon aus, um ein zu starkes Absinken des Blutzuckerspiegels bei einer so genannten Hypoglykämie zu verhindern, und Insulin bei einer Hyperglykämie, um einen weiteren Anstieg des Blutzuckerspiegels zu verhindern.

Beide Hormone wirken in einem zyklischen Muster, das als negative Rückkopplung bezeichnet wird. Glucagon erhöht den Blutzuckerspiegel, während Insulin ihn senkt, indem es den Zellen hilft, die überschüssige Glukose zu verwerten. Dieser Kreislauf ist ständig in Bewegung und stellt die ausreichende Versorgung der Zellen mit Glukose sicher.

Zusammen tragen sie zur Homöostase bei, die die Körperfunktionen in einem gleichmäßigen Zustand hält. Ein Ereignis löst das andere aus oder unterdrückt es, um den Zuckerspiegel im Gleichgewicht zu halten. So ist beispielsweise der Insulinspiegel im Körper hoch, wenn viel Zucker im Blut vorhanden ist, und der Glukagonspiegel höher, wenn der Blutzuckerspiegel sinkt. Dieses Gleichgewicht stellt dem Körper ausreichend Energie zur Verfügung, um Nervenschäden zu verhindern, die durch einen konstant hohen Blutzuckerspiegel verursacht werden.