Insulin

Insulin oder auch Humaninsulin ist ein von der Bauchspeicheldrüse produziertes Hormon, das den Blutzuckerspiegel im Körper reguliert. Es ist ein Peptidhormon, das aus den beiden Polypeptidketten A und B besteht. Humaninsulin wird medizinisch zur Behandlung von Diabetes mellitus eingesetzt, einer Krankheit, bei der der Körper selbst nicht genügend Insulin produziert oder das produzierte Insulin nicht richtig verwerten kann. Im medizinischen Kontext spricht man bei künstlich hergestelltem, aber unmodifizierten Inuslin auch von Normalinsulin.

Anwendung und Indikationen

Insulin human wird zur Behandlung von Typ-1- und Typ-2-Diabetes eingesetzt. Bei Typ-1 Diabetes ist es das Mittel der ersten Wahl. Mittlerweile stehen jedoch modifizierte Formen von Humaninsulin mit verbesserten Eigenschaften zur Verfügung, welche häufiger verwendet werden. Bei der Behandlung von Typ-2 Diabetes wird Insulin nur verwendet, wenn herkömmliche Therapie, sowie eine Änderung des Lebensstil nicht ausreichen, um den Blutzucker zu reduzieren.

Es werden grundsätzlich 2 Arten von Insulin verarbeicht. Basalinsulin dient zur Regulierung des Blutzuckerspiegels zwischen den Mahlzeiten und nachts bei Menschen mit Typ-1-Diabetes und einigen Menschen mit Typ-2-Diabetes. Diese Art von Insulin wird einmal am Tag, normalerweise nachts, verabreicht und deckt etwa die Hälfte des täglichen Insulinbedarfs einer Person. 

Prandiales Insulin, auch bekannt als Mahlzeiten- oder Bolusinsulin, das vor einer Mahlzeit verabreicht wird, um den Anstieg des Blutzuckerspiegels nach dem Essen zu regulieren. Die Dosis dabei kann statisch sein oder vom Patienten auf der Grundlage des aktuellen Blutzuckerspiegels oder der geplanten Kohlenhydratzufuhr berechnet werden und wird in der Regel zusammen mit einem schnell wirkenden Insulin oder einem Normalinsulin nicht mehr als 15-30 Minuten vor einer Mahlzeit verabreicht.

Insulin wird meist subkutan injiziert. Die Dosierung ist von der jeweiligen Mahlzeit und dem Patienten selbst abhängig. Insulin kann auch automatisch durch Insulinpumpen verabreicht werden.

Geschichte

Insulin wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts von den kanadischen Forschern Frederick Banting und Charles Best entdeckt. Sie entwickelten eine Methode zur Gewinnung von Insulin aus tierischen Bauchspeicheldrüsen und behandelten 1921 erfolgreich den ersten menschlichen Patienten mit Insulin. Für diesen Verdienst wurde den Forschern im Jahr 1923 der Nobelpreis verliehen.

In den 1920er Jahren wurde Insulin erstmals von der Firma Eli Lilly vermarktet. In den 1980er Jahren wurde die rekombinante DNA-Technologie entwickelt, die die Herstellung von Humaninsulin mit Hilfe gentechnisch veränderter Bakterien ermöglichte. Diese Entwicklung ermöglichte die Herstellung reinerer Formen von Humaninsulin und reduzierte das Risiko allergischer Reaktionen und anderer Nebenwirkungen. Dadurch wurde ebenfalls das Modifizieren der Struktur des Insulins möglich, wodurch viele der heute verwendeten Formn entstanden sind.

Insulin als Arnzeistoff und seine Analoga

Es gibt neben künstlich hergestelltem Humaninsulin auch vom Insulin abgewandelte Variaten, die gemeinhin Insulinanaloga genannt werden. Diese unterscheiden sich hauptsächlich durch ihre Wirkdauer und werden in kurz, intermediär und lang wirkend eingeteilt. Es gibt neben den Analoga auch Humaninsulin, das an das Protein Protamin gebunden wird um seine Halbwertszeit zu verlängern, welches NPH (Neutrales Protamin Hagedorn) genannt wird und verschiedene Mischinsuline. Dabei ist es wichtig zwischen Basal- und Bolusinsulin zu unterscheiden, welche beide verschieden Anforderungen haben. Während Basalinsuline möglichst lange wirken sollten, muss der Wirkeintritt von Bolusinsulin besonders rasch erfolgen. In den folgenden Tabelle sind die jeweiligen Vertreter und die dazugehörigen Parameter aufgelistet.

Kurzwirksame Insuline werden als Bolusinsuline kurz vor Mahlzeiten verwendet.

Vertreter	Wirkeintritt (min)	Wirkdauer (h)
Normalinsulin	30-60	8
Insulin glulisin	20	4-5
Insulin aspart	20	4-5
Insulin lispro	20	4-5

Intermediär wirkenden Insuline werden als Basalinsuline eingesetzt.

Vertreter	Wirkeintritt (min)	Wirkdauer (h)
NPH Insulin	60-120	14

Langwirkende Insuline werden als Basalinsulin eingesetzt.

Vertreter	Wirkeintritt (min)	Wirkdauer (h)
Insulin detemir	60	19-26
Insulin glargin	60	20-27
Insulin degludec	60-120	> 42

Pharmakodynamik und Wirkmechanismus

Insulin reguliert den Blutzuckerspiegel, indem es an die Insulinrezeptoren der Zellen bindet und die Aufnahme und Verwertung von Glukose fördert. Dies beinhaltet die Verlagerung von Glukosetransporterproteinen an die Zellmembran, wodurch Glukose durch Glykolyse zur Energiegewinnung verstoffwechselt oder als Glykogen gespeichert werden kann. 

Humaninsulin hat auch anabole Wirkungen auf das Fettgewebe und die Leber, indem es die Aufnahme von Fettsäuren und die Synthese von Triglyceriden bzw. Glykogen fördert. Insulin spielt ebenfalls eine Rolle bei der Regulierung des Proteinstoffwechsels, indem es die Aufnahme von Aminosäuren und die Proteinsynthese fördert und gleichzeitig den Proteinabbau hemmt.

Pharmakokinetik

Bei subkutaner Injektion beginnt die glukosesenkende Wirkung von Humaninsulin etwa 30 Minuten nach der Verabreichung. Die Wirkungsdauer variiert je nach Art des verwendeten Insulins. Das kurzwirksame Humaninsulin wirkt in der Regel 4-6 Stunden, während das langwirksame Humaninsulin bis zu 24 Stunden wirken kann.

Wechselwirkungen

Insulin human kann mit anderen Medikamenten interagieren, die den Blutzuckerspiegel beeinflussen, wie z. B. orale Hypoglykämiemittel oder Glucagon-like Peptide-1-Rezeptor-Agonisten. Dadurch kann es zu einer Hypoglykämie kommen.

Kontraindikationen

Insulin darf nicht bei bestehender Hypoglykämie verabreicht werden.

Nebenwirkungen

Folgende Nebenwirkungen können nach der Anwendung von Humaninsulin auftreten:

• Unterzucker (Hypoglykämie)
• Gewichtszunahme
• Reaktionen an der Einstichstelle (Rötungen, Schmerzen)
• Allergische Reaktionen (Lokal oder sehr selten generalisiert als anaphylaktischer Schock)

Schwangerschaft und Stillzeit

Insulin human gilt im Allgemeinen als sicher für die Anwendung während der Schwangerschaft, da ein unkontrollierter Diabetes sowohl für die Mutter als auch für das Kind zu Komplikationen führen kann. Allerdings muss die Insulindosierung während der Schwangerschaft möglicherweise angepasst werden, um einen normalen Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten.

Während der Stillzeit gilt die Anwendung von Insulin ebenfalls als sicher.