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Physiologie

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Histologie Beta-Zellen der endokrinen Inseln Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse
Beta-Zelle der endokrinen Inseln (Langerhans-Inseln) der Bauchspeicheldrüse

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Physiologie Organe Mensch, Insulin-Biosynthese in den Beta-Zellen der Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse Pankreas

Insulin-Biosynthese in den Beta-Zellen der Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) sowie die Sekretion ins Blut. Insulin ist ein lebenswichtiges Proteohormon, das den Blutzuckerspiegel senken kann. Sein Gegenspieler ist das Glucagon, dessen Hauptaufgabe es ist, den Blutzuckerspiegel zu erhöhen. Auch Adrenalin, Kortisol und Schilddrüsenhormone haben blutzuckersteigernde Wirkungen. Das Pankreas steht in enger Beziehung zum Zwölffingerdarm (Duodenum). Es ist gleichzeitig exokrine und endokrine Drüse. Als exokrine Drüse produziert es Verdauungsenzyme und als endokrine Drüse Hormone wie Insulin. Man unterscheidet drei Abschnitte der Bauchspeicheldrüse, den Pankreaskopf (Caput pancreatis), den Pankreaskörper (Corpus pancreatis) und den Pankreasschwanz (Cauda pancreatis). (Grafiken © Frank Geisler)

Physiologie Organe
Pankreas, Insulin Biosynthese

Als exokrine Drüse ist die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) eine rein seröse Drüse und die wichtigste Verdauungsdrüse des Menschen. Sie produziert täglich ca. 1,5 l Sekret. Ihre Acinarzellen werden durch die Hormone Sekretin und Pankreozymin (Cholezystokinin) zur Abgabe des Verdauungssaftes (Pankreassaft) angeregt. Neben der exokrinen Drüsenfunktion werden vom endokrinen Drüsenanteil der Bauchspeicheldrüse Hormone direkt ins Blut abgegeben. Etwa zwei Prozent der Zellen sind inselförmig zusammengefasst und werden somit als Langerhans-Inseln bezeichnet. Diese sind über die ganze Bauchspeicheldrüse, hauptsächlich aber über dem Körper und dem Schwanz verteilt. Sie bestehen aus Langerhans-Zellen und sind für die Produktion der Pankreashormone zuständig.
In den A-Zellen wird Glucagon, in den B-Zellen Insulin, in den D-Zellen Somatostatin synthetisiert. Insgesamt befinden sich ca. eine Million Inseln in einer gesunden Bauchspeicheldrüse.

Innerhalb der Langerhans-Inseln kann man mindestens drei Zelltypen unterscheiden:
A-Zellen (Alpha-Zellen), etwa 10 Prozent der endokrinen Zellen, sie sind für die Produktion von Glucagon zuständig, Glucagon ist ein Peptidhormon, ein Gegenspieler des Insulins.
B-Zellen (Beta-Zellen), etwa 80 Prozent der endokrinen Zellen, setzen Insulin frei, ein Peptidhormon, das für den Zuckerstoffwechsel von besonderer Bedeutung ist.
D-Zellen (Delta-Zellen), etwa 10 Prozent der endokrinen Zellen, welche der Produktion von Somatostatin dienen, es steuert oder hemmt die Produktion der anderen beiden Zellarten.

Insulin wird in den Beta-Zellen der Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse erzeugt.
Die Boten-RNA wird im rauhen endoplasmatischen Retikulum (rER) in Prä-Proinsulin übersetzt (107 Aminosäuren). An die Signalsequenz (24 Aminosäuren) schließen sich 30 Aminosäuren der B-Kette an. danach folgt das C-Peptid (30 Aminosäuren), gefolgt von der A-Kette (21 Aminosäuren). Durch Bildung von drei Disulfidbrücken wird das bisher gestreckte Molekül „gefaltet“. Durch Abspaltung der Signalsequenz entsteht das Proinsulin (84 Aminosäuren).
Das im rER entstandene Proinsulin verlässt, wird durch den Golgi-Apparat aufgenommen und erreicht seine endgültige Struktur (s. Biosynthese) durch Abspaltung der C-Kette. Das Insulin besteht nun aus zwei Peptidketten, der A-Kette mit 21 und der B-Kette mit 30 Aminosäuren, welche durch zwei Schwefelbrücken (Disulfidbrücken) zusammengehalten werden (A7-B7, A20-B19). Eine dritte Disulfidbrücke verbindet die Cysteinreste der Positionen 6 und 11 der A-Kette.

Bei der Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus) ist die Insulinbildung gestört und demzufolge der Blutzucker erhöht. Der Diabetes mellitus kann in verschiedenen Formen auftreten:
Insulinabhängiger Diabetes (Typ-1-Diabetes) tritt vor allem schon bei Kindern und Jugendlichen auf. Die Zuckerkrankheit ist auf das Fehlen der Beta-Zellen in der Bauchspeicheldrüse zurückzuführen.
Insulinabhängiger Diabetes (Typ-2-Diabetes) beruht auf der ungenügenden Insulinproduktion der Beta-Zellen und trifft überwiegend Erwachsene. Der Typ-2-Diabetes unterscheidet sich wesentlich vom Typ-1-Diabetes, so ist beim Typ-2-Diabetes zu viel Insulin im Blutkreislauf. Die Bauchspeicheldrüse produziert mit der Zeit immer mehr Insulin, weil die Zellen kaum noch auf das Insulin ansprechen. Sie werden resistent.
Schwangerschaftsdiabetes (Gestationsdiabetes) basiert auf erhöhten Insulibedarf während der Schwngerschaft. Neun Prozent der Frauen, die während einer Schwangerschaft an dieser Form des Diabetes leiden, entwickeln in den folgenden Jahren Typ-2-Diabetes, es betrifft meist übergewichtige Frauen.
Sekundärer Diabetes kann nach Operationen oder Entzündungen der Bauchspeicheldrüse entstehen, es fehlen die notwendigen insulinbildenden Zellen. Die Folge ist ein Insulinmangel, der nur durch äußere Zufuhr des Hormons behoben werden kann. Bei verschiedenen Hormonstörungen des Körpers kann es durch eine veränderte Stoffwechselsituation mit Verminderung der Kohlenhydrattoleranz zu einem Diabetes mellitus kommen.

(nach oben)
Medical Art Frank Geisler

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Anatomie Organe Mensch, Bauchspeicheldrüse Pankreas mit Aorta, Hohlvene und Gallengang

Bauchspeicheldrüse (Pankreas) mit Aorta, Hohlvene und Gallengang

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Histologie Zeleln des Pankreas, Drüsenzellen mit Langerhans-Insel

Physiologie menschlicher Organismus, Transport von Insulin über Blutgefäße zu Muskelzellen der Muskeln

Transport von Insulin zu den Muskelzellen

Die Hauptfunktion des Insulins ist die Regulation der Glukose im Blut. Der Blutzuckerspiegel steigt nach Aufnahme kohlenhydratreicher Nahrung an. Für die Regulation der Blutzuckerkonzentration stehen vor die Wirkungen auf Leber- und Muskelzellen im Vordergrund, dort wird Glukose abgebaut und in Energie umgewandelt.

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03.10.2013 © Frank Geisler