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Insulin ist das einzige Hormon, das in der Lage ist, den Blutzuckerspiegel zu senken. Es steht im Wettstreit mit vielen anderen Hormonen, die alle ebenfalls den Zuckerstoffwechsel beeinflussen. Die große Aufgabe des Botenstoffs Insulin wird klar, wenn man sich die vielen Hormone ansieht, die als Gegenspieler des Insulins den Blutzuckerspiegel steigern.
Insulin ist ein lebensnotwendiges Hormon, das dafür sorgt, dass die Körperzellen mit Traubenzucker (Glukose) als wichtigster Energiequelle versorgt werden und die Blutzuckerspiegel vor allem nach Mahlzeiten nicht zu hoch ansteigen. Insulin wird in den Betazellen der in der Bauchspeicheldrüse gelegenen hormonproduzierenden Langerhans-Inseln gebildet. Es ist das einzige Hormon, das in der Lage ist, den Blutzuckerspiegel zu senken.
Fehlt Insulin völlig, wie beim Verlust der Bauchspeicheldrüse oder bei einer autoimmunen Zerstörung der Betazellen (Typ-1-Diabetes), kann daher nur die Gabe von Insulin in Form von Spritzen das Überleben sichern – indem es die Aufnahme des Blutzuckers in die Zellen ermöglicht und so die erhöhten Blutzuckerspiegel normalisiert.
Da aber auch im nüchternen Zustand und bei längerem Fasten immer eine Mindestmenge an Glukose im Blut vorhanden sein muss, um die lebensnotwendigen Zellfunktionen und die Energieversorgung des Gehirns sicherzustellen, gibt es eine Vielzahl anderer Hormone, die als Gegenspieler des Insulins wirken und dabei helfen, den Blutzuckerspiegel ansteigen zu lassen – und so eine gefährliche Unterzuckerung (Hypoglykämie) zu vermeiden.
Der wichtigste Gegenspieler des Insulins bei der Regulation des Blutzuckerspiegels ist das Hormon Glukagon, das in den Alphazellen der Langerhans-Inseln gebildet wird. Fällt der Blutzucker ab oder war eine Mahlzeit reich an Proteinen, wird Glukagon aus der Bauchspeicheldrüse in die Blutbahn abgegeben. In der Leber bewirkt es eine Freisetzung der Glukose aus der Speicherform Glykogen und erhöht so kurzfristig die Blutzuckerspiegel.
Diese starke blutzuckersteigernde Wirkung des Glukagons macht man sich auch beim Glukagon-Notfall-Set zunutze: Es wird bei Typ-1-Diabetikern im Fall einer schweren Unterzuckerung mit Bewusstlosigkeit von eingewiesenen Helfern unter die Haut oder in den Muskel gespritzt; es hebt so durch den beschriebenen Wirkungsmechanismus die gefährlich niedrigen Blutzuckerspiegel wieder an – auch wenn man selbst nicht mehr in der Lage ist, Zucker zu sich zu nehmen und kein Arzt für eine intravenöse Zuckerinfusion vor Ort ist.
Normalerweise kann allein durch das Zusammenspiel von Insulin und Glukagon ein stabiler Blutzuckerspiegel aufrechterhalten werden. In besonderen Situationen mit einem erhöhten Energiebedarf kommen bei Diabetikern weitere Hormone als Gegenspieler des Insulins ins Spiel. Solche Situationen sind schwere Arbeit, Sport oder Stress – aber auch bei einer drohenden Unterzuckerung.
Die Stresshormone Adrenalin und Noradrenalin wirken blutzuckersteigernd. Sie werden im Nebennierenmark und in Nervenzellen gebildet, fördern die Umwandlung von Speicherzucker in Glukose und hemmen die Insulinfreisetzung. Eine wichtige Rolle spielt die Freisetzung des Adrenalins als Schutzmechanismus bei einer schweren Unterzuckerung im Rahmen der Hypoglykämie-Gegenregulation.
Fällt der Zuckerspiegel im Blut unter 60 bis 80 mg/dl (3,3 bis 4,4 mmol/l), führt dies zunächst zu einer völligen Unterdrückung der körpereigenen Insulinsekretion und zu einem raschen Anstieg des Glukagons. Kommt es dennoch zu einem weiteren Blutzuckerabfall – zum Beispiel bei Diabetikern nach zu viel Gabe von Insulin –, so reagiert der Körper zusätzlich mit der Freisetzung der Stresshormone Adrenalin und Noradrenalin. Das macht sich beim Betroffenen mit Zittern, Schwitzen und Pulsrasen bemerkbar.
Bei länger anhaltender bzw. schwerwiegender hypoglykämischer Stoffwechsellage zeigt sich zusätzlich ein Anstieg der Kortisol- und Wachstumshormonsekretion, die allerdings erst verzögert zu einem Blutzuckeranstieg führen.
Adrenalin ist neben Glukagon das wichtigste schnellwirkende Hormon für die Hypoglykämie-Gegenregulation. Das ist vor allem dann von großer klinischer Bedeutung, wenn bei einem Patienten die Bauchspeicheldrüse völlig fehlt – zum Beispiel nach Operationen oder Bauchspeicheldrüsenentzündungen –, und beim Typ-1-Diabetes, wo nach autoimmuner Zerstörung der Betazellen oft auch die Glukagonsekretion der Alphazellen in der Bauchspeicheldrüse beeinträchtigt ist.
Kortisol ist ein lebensnotwendiges Hormon, das unter dem Einfluss der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) in den beiden Nebennieren gebildet wird. Die Kortisolsekretion unterliegt tageszeitlichen Schwankungen mit einem starken Anstieg in den frühen Morgenstunden und niedrigen Spiegeln um Mitternacht.
Als wichtigstes Stresshormon des Körpers wird es bei akuten Belastungssituationen sehr schnell in die Blutbahn ausgeschüttet, wo es den Stoffwechsel anregt, stark entzündungshemmend wirkt und die Bereitstellung von Glukose im Blut erhöht. Kortisol ist neben Adrenalin, Wachstumshormon und Glukagon einer der wichtigsten hormonellen Gegenspieler der Insulinwirkung. Es erhöht die Blutzuckerspiegel langfristig, indem es:
Eine länger anhaltende, stressbedingte Erhöhung des Kortisols (bei fieberhaften Infekten, schweren Erkrankungen oder Stresssituationen etc.) kann dazu führen, dass bei Menschen mit Diabetes der Blutzuckerspiegel durcheinandergerät. Dies macht in solchen Situationen oft eine Erhöhung der Diabetesmedikamente oder der Insulindosis notwendig.
Aber auch allein der normale frühmorgendliche Anstieg des Kortisols und des Wachstumshormons kann bei Typ-1-Diabetikern zum Dawn-Phänomen führen: einem Blutzuckeranstieg kurz vor dem Erwachen, der durch die blutzuckersteigernde Wirkung des Kortisols und des Wachstumshormons verursacht wird; er kann bei Typ-1-Diabetikern nicht durch eine parallel zunehmende Insulinsekretion ausgeglichen werden.
Einzige Lösung kann in solchen Situationen die Behandlung mit einer Insulinpumpe sein: Mit einer programmierbaren Insulingabe in den frühen Morgenstunden kann sie den hormonell bedingten Blutzuckerspiegelanstieg abfangen.
Teils kann auch ein chronischer Kortisolüberschuss den Diabetes verschlechtern oder zum Neuauftreten eines Diabetes mellitus führen – zum Beispiel durch eine Überproduktion von Kortisol im Rahmen eines Cushing-Syndroms oder bei einer chronischen Einnahme von Kortisonpräparaten als antientzündliches oder das Immunsystem unterdrückendes Medikament; im letzteren Fall spricht man dann nicht von einem Typ-2-Diabetes, sondern von einem “sekundären Typ-3-Diabetes nach Kortisoleinnahme” (Steroiddiabetes).
Als Cushing-Syndrom werden die körperlichen Veränderungen bezeichnet, die durch einen chronischen Überschuss des Stresshormons Kortisol verursacht werden. Die seltene Hormonerkrankung entsteht entweder durch kortisolproduzierende Tumore der Nebennierenrinde oder durch gutartige Knoten der Hirnanhangsdrüse, welche das übergeordnete regulierende Hormon ACTH bilden.
Der Kortisolüberschuss führt zu charakteristischen Veränderungen des Körpers: Auftreten eines runden, meist geröteten Gesichts (Vollmondgesicht), stammbetonte Übergewichtigkeit, Ausbildung einer dünnen, verletzlichen Haut mit Dehnungsstreifen und Neigung zu Blutergüssen, Osteoporose, Muskelschwäche, Erhöhung der Blutzuckerspiegel bis hin zum Diabetes mellitus und häufig auch starken psychischen Veränderungen mit Depression. Wenn die seltene Erkrankung rechtzeitig erkannt wird, kann in der Regel eine Operation zur Heilung führen.
Das Wachstumshormon wird in der Hirnanhangsdrüse gebildet und ist wesentlich für das Größenwachstum in der Kindheit verantwortlich. Mittlerweile weiß man aber, dass es auch beim Erwachsenen eine wichtige Rolle für den Stoffwechsel und Wachstumsprozesse spielt: So fördert es den Abbau von Körperfett und bewirkt den Aufbau von Proteinen und Muskelmasse – und es fördert auch den Anstieg des Blutzuckerspiegels, indem es die Insulinempfindlichkeit der Zellen vermindert.
Zusammen mit dem Stresshormon Kortisol ist das vor allem in der Nacht gebildete Wachstumshormon für den frühmorgendlichen Blutzuckeranstieg im Rahmen des oben beschriebenen Dawn-Phänomens verantwortlich und ist Teil der Hypoglykämie-Gegenregulation. Die stark ansteigenden Wachstumshormonspiegel während der Pubertät sind aber auch für die häufigen Blutzuckerschwankungen bei Kindern und Jugendlichen in der Wachstumsphase und der Pubertät verantwortlich (siehe die folgenden Seiten).
Die Hormone der Schilddrüse kontrollieren zahlreiche Stoffwechselvorgänge, beeinflussen den Herzrhythmus und sind entscheidend an der frühkindlichen geistigen und körperlichen Entwicklung beteiligt. Dabei kann eine Funktionsstörung der Schilddrüse einen erheblichen Einfluss auch auf den Zuckerstoffwechsel haben: So hemmen Schilddrüsenhormone im Fall einer Schilddrüsenüberfunktion nicht nur die Insulinausschüttung, sondern verstärken auch die Insulinresistenz und wirken so blutzuckersteigernd.
Gerät der Blutzucker im Rahmen einer Schilddrüsenüberfunktion erst einmal aus dem Takt, so ist eine stabile Stoffwechsellage meist erst dann wieder zu erreichen, wenn zuvor die Schilddrüsenfunktionsstörung beseitigt werden konnte und die Schilddrüsenhormonspiegel im Blut wieder auf einen Normalwert abgefallen sind (siehe Schwerpunkt-Beitrag 2).
Der Diabetes wie auch Schilddrüsenfunktionsstörungen gehören zu den häufigsten hormonellen Krankheitsbildern – und beide können oft auch gleichzeitig vorkommen. Also ist es wichtig, dass dieses komplexe Wechselspiel zwischen Schilddrüsenhormonen und Insulin dem behandelnden Arzt bekannt ist. Bei Menschen mit Diabetes mellitus sollten also regelmäßig auch die Schilddrüsenwerte mit überwacht werden.
von Prof. Dr. med. Matthias Weber
Universitätsmedizin Mainz, I. Med. Klinik und Poliklinik, Langenbeckstraße 1, 55131 Mainz, E-Mail: mmweber@uni-mainz.de
Erschienen in: Diabetes-Journal, 2016; 65 (5) Seite 22-27
5 Minuten
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