Name: Leonie König, 2021-01
Hormone steuern im Körper verschiedene Prozesse. Auch der Blutzuckerspiegel wird mit Hilfe von Hormonen gesteuert. Diese Hormone nennen sich Glukagon und Insulin.
Der Energiebedarf einer Zelle wird durch unsere Nahrung abgedeckt. Vor allem Kohlenhydrate reagieren bei der Verdauung zu einem großen Anteil zu Traubenzucker (Glucose). Die durchschnittliche Glucose-Blutzuckermenge im Blut eines ausgewachsenen Menschen beträgt etwa 5,4g. Dieser Blutzuckeranteil kann jedoch schwanken, deshalb schwanken auch die Mengen an Insulin und Glukagon, die vom Körper freigesetzt werden.
Insulin
Insulin ist ein wichtiges Hormon für den Stoffwechsel bei Menschen. Des Weiteren ist dieses Hormon auch bei allen anderen Wirbeltieren zu finden. Die Herstellung des Hormons erfolgt in den Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Langerhans’schen Inseln).
Insulin wird nicht nur zu bestimmten Zeitpunkten von der Bauchspeicheldrüse hergestellt, sondern die Herstellung erfolgt immer, zwar nur in geringen Mengen, aber die Produktion wird zu keiner Zeit während des Lebens gestoppt. Die Produktion von Insulin kann jedoch gestört werden oder aus Gründen nicht richtig funktionieren, in diesem Fall spricht man von Diabetes.
Wenn wir essen, steigt die Zuckerkonzentration in unserem Blut, dadurch wird vom Körper mehr Insulin produziert und ausgeschüttet. Dieser Vorgang soll den Blutzuckerspiegel wieder senken. Durch Insulin wird Glucose (Traubenzucker C6H12O6) aus dem Blut in die Zellen transportiert und dort in Energie umgewandelt. Die Hauptaufgabe des Insulins ist die Umwandlung von Glucose, da viele Zellen ohne dieses Hormon die Glucose nicht alleine umwandeln können. Des Weiteren dient Insulin auch als Regulator für den Fett- und Eiweißhaushalt des menschlichen Körpers. Auch soll das Abbauen des Glykogens verhindert werden, da der Organismus aktuell genug Glucose im Blut hat und somit nicht die Reserven, also das Glykogen, das in Zellen gespeichert wird, aufgebraucht werden soll. Durch Insulin wird auch die Speicherung von Glykogen gefördert, da Glucose, die nicht benötigt durch Glykogensynthese in Glykogen umgewandelt wird.
Insulin hat zwei Funktionen, die gegensätzlich sind, da das Hormon die Speicherung von Glucose fördert, aber zeitgleich auch den Verbrauch von Glucose anregt.
In der Abbildung ist zu erkennen, dass Insulin Proteine in der Zellmembran aktiviert und dass diese Proteine die Aufgabe des Verarbeitens von Glucose übernehmen, das heißt, dass nicht das Insulin selbst Glucose (Traubenzucker) in Energie umwandelt, sondern nur den Prozess anstößt und den Prozess der Glykogensynthese hemmt.
Glukagon
Glukagon ist ein Hormon, dass in den Alphazellen der Bauchspeicheldrüse (Langerhans’schen Inseln) hergestellt wird. In geringen Mengen findet die Herstellung auch Zentralennervensystem statt. Glukagon ist der Gegenspieler zum Insulin und besteht aus 29 Aminosäuren (Carbonsäuren mit Wasserstoff). Die Aminosäuren sind spiralförmig angeordnet und sind durch Wasserstoffbrücken miteinander verbunden.
Die wesentliche Aufgabe von Glukagon ist die Steigerung des Blutzuckerspiegels. Dies erfolgt durch die Glykogensynthese, welche in den Leberzellen stattfindet. Bei diesem Vorgang wird gleichzeitig die Glykoneogenese gefördert. Die Glykoneogenese ist ein wichtiger Vorgang im menschlichen Stoffwechsel, da das Nervensystem, die Erythrozyten und das Nierenmark auf Glucose als energiereichen Stoff angewiesen sind.
Glukagon wird immer dann freigesetzt, wenn in Zellen Glucose fehlt und somit die Freisetzung von Insulin aus den Betazellen verringert wird. Dadurch wird die Hemmung zur Freisetzung von Glukagon verringert und der Körper kann mit Hilfe der Glykogensynthese Glucose herstellen. Diese Glucose wird dann durch das Blut zu den Zellen transportiert. So wird der Glucosemangel in den Zellen ausgeglichen.
Glukagon fördert somit die umgekehrten Prozesse des Insulins, das heißt, Glukagon verhindert den Abbau von Glucose im Blut und fördert im Gegenzug die Glykogenssynthese, wodurch der Blutzucker wieder steigt.
Stresssituationen
Adrenalin fordert in Stress-, Panik- und Fluchtsituationen mit Hilfe des Zentralen Nervensystems, die schnelle Bereitstellung von Energie durch Glucose. Diese Informationen werden an die Muskel- und Leberzellen weitergegeben und anschließend wird die benötigte Energie bereitgestellt.
Nahrungsaufnahme
Insulin und Glukagon sind meist im gleichen Verhältnis im menschlichen Körper enthalten. Hierbei spricht man von einer Regelgröße, die in diesem Fall der Blutzuckerkonzentration im menschlichen Blutkreislauf entspricht. Als Störfaktor in diesem System ist, zum Beispiel die Nahrungsaufnahme zu sehen.
Im körperbefindliche Messstellen (Betazellen) können durch den Istwert bestimmen, wie hoch der Blutzuckerspiegel ist. Dieser Wert wird an den Hypothalamus gemeldet. So kann das Gehirn diesen Istwert mit dem Sollwert, also mit der vorgesehenen Blutzuckerkonzentration im Blut des Menschen, vergleichen und dann entscheiden, ob der Istwert zu hoch ist, was durch die Nahrungsaufnahme geschehen kann, oder ob der Istwert zu niedrig ist. Dadurch kann der Hypothalamus die Freisetzung von Insulin oder Glukagon beeinflussen.
Tagesverlauf der Blutzuckerregulation
Quelle Bild: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported; by wikicommonsuser: Jakob Suckale & Michele Solimena & Shaddim; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glucose-insulin-day-german.svg
Durch Mahlzeiten steigt der Blutzuckerspiegel des Menschen an. Durch diesen Anstieg der Blutzuckerkonzentration, steigt der Istwert über den Sollwert. Die Konsequenz ist, dass das Hormon Insulin freigesetzt wird, um den Abbau von Glucose zu fördern und um zu verhindern, dass durch Glykogensynthese der Blutzucker noch weiter ansteigt.
Die erste Mahlzeit nach dem Aufstehen sorgt dafür, dass das Insulinlevel stark ansteigt, da während des Schlafens hauptsächlich Glukagon freigesetzt wurde und sich deshalb nur wenig Insulin im menschlichen Körper befindet. Über den Tag hinweg wird weniger Insulin freigesetzt, da der Körper mehr Energie benötigt und somit Glucose schneller verbraucht wird.
Der Blutzuckerspiegel kann unterschiedlich schnell nach einer Mahlzeit steigen. Dies liegt daran, welche Art von Kohlenhydraten in den Lebensmitteln enthalten sind und in welcher Menge sie dort vorhanden sind. Manche Kohlenhydrate lassen den Blutzuckerspiegel schnell ansteigen, dazu zählt zum Beispiel Zucker, da diese Kohlenhydrate nicht erst umgewandelt werden müssen, sondern direkt Glucose enthalten und den Blutzuckerspiegel steigen lassen. Vollkornprodukte, Eiweiße und Fette müssen vom Körper erst umgewandelt werden, teilweise sogar mehrfach. Diese Umwandlungsprozesse können dafür sorgen, dass der Blutzuckerspiegel im menschlichen Körper auch mehrere Stunden nach der Mahlzeit noch ansteigen kann. Somit ist nicht auszuschließen, das nach mehreren Stunden erst die höchste Freisetzung an Insulin erfolgt.
Somit ist zu sagen, dass die Nahrungsaufnahme die Blutzuckerkonzentration direkt oder erst nach mehreren Stunden beeinflussen kann und somit der Körper direkt oder nach mehreren Stunden durch die Freisetzung von Insulin auf die erhöhte Blutzuckerkonzentration reagiert.
Für Bio-LKs
Die Regulation von Glukagon und Insulin ist eine komplexe Signalkaskade, welche über Second Messenger und cAMP funktioniert. Wer das genauer betrachten möchte, findet bei Wikipedia im Artikel "Blutzucker" unter Regulation die passenden Grafiken.