Insulin

Insulin (; von lateinisch insula „Insel“) ist ein Peptidhormon, das von den Betazellen in den Pankreasinseln synthetisiert wird und dessen Produktion beim Menschen durch das Insulin (INS)-Gen kodiert wird. Es fungiert als wichtigstes anaboles Hormon des Körpers. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen zu regulieren, indem es die Glukoseaufnahme aus dem Blutkreislauf in Leber-, Fett- und Skelettmuskelzellen erleichtert. In diesen Geweben wird die assimilierte Glukose entweder durch Glykogenese in Glykogen oder durch Lipogenese in Triglyceride umgewandelt; Insbesondere in der Leber finden beide Umwandlungen statt. Erhöhte Insulinkonzentrationen im Blut hemmen die Glukoseproduktion und -sekretion in der Leber erheblich. Darüber hinaus beeinflusst zirkulierendes Insulin die Proteinsynthese in einer Vielzahl von Geweben. Daher wirkt es als anaboles Hormon und fördert die Umwandlung kleinerer zirkulierender Moleküle in größere zelluläre Makromoleküle. Umgekehrt führt ein verringerter Insulinspiegel im Blut zu einem weit verbreiteten Katabolismus, der sich insbesondere auf gespeichertes Körperfett auswirkt.

Insulin ( ; von lateinisch insula 'island') ist ein Peptidhormon, das von Betazellen der Pankreasinseln produziert wird und beim Menschen durch das Insulin (INS)-Gen kodiert wird. Es ist das wichtigste anabole Hormon des Körpers. Es reguliert den Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen, indem es die Aufnahme von Glukose aus dem Blut in die Zellen der Leber, des Fetts und der Skelettmuskulatur fördert. In diesen Geweben wird die absorbierte Glukose entweder durch Glykogenese in Glykogen oder durch Lipogenese in Fette (Triglyceride) umgewandelt; In der Leber wird Glukose in beides umgewandelt. Die Glukoseproduktion und -sekretion durch die Leber wird durch hohe Insulinkonzentrationen im Blut stark gehemmt. Zirkulierendes Insulin beeinflusst auch die Proteinsynthese in einer Vielzahl von Geweben. Es handelt sich somit um ein anaboles Hormon, das die Umwandlung kleiner Moleküle im Blut in große Moleküle in den Zellen fördert. Ein niedriger Insulinspiegel im Blut hat den gegenteiligen Effekt und fördert einen umfassenden Abbau, insbesondere des Reservekörperfetts.

Betazellen reagieren empfindlich auf Blutzuckerkonzentrationen, geben als Reaktion auf Hyperglykämie Insulin in den Blutkreislauf ab und unterdrücken dessen Sekretion, wenn der Glukosespiegel niedrig ist. Auch die Insulinsynthese wird durch Glukose moduliert; Erhöhte Glukosekonzentrationen stimulieren die Insulinproduktion, wohingegen niedrige Werte zu einer verminderten Synthese führen. Insulin erleichtert die zelluläre Glukoseaufnahme und den Glukosestoffwechsel und senkt dadurch den Blutzucker. Umgekehrt sezernieren benachbarte Alphazellen, beeinflusst durch die Aktivität der Betazellen, Glucagon in einem umgekehrten Muster ins Blut: Die Sekretion nimmt bei Hypoglykämie zu und nimmt ab, wenn die Glukosekonzentration hoch ist. Glucagon erhöht den Blutzucker, indem es die Glykogenolyse und Gluconeogenese in der Leber stimuliert. Die koordinierte Sekretion von Insulin und Glucagon in den Blutkreislauf als Reaktion auf die Blutzuckerkonzentration stellt den Hauptmechanismus der Glukosehomöostase dar.

Unzureichende oder fehlende Insulinaktivität führt zu Diabetes, einer Erkrankung, die durch erhöhte Blutzuckerspiegel (Hyperglykämie) gekennzeichnet ist. Diese Krankheit manifestiert sich in zwei Hauptformen. Bei Typ-1-Diabetes führt eine Autoimmunreaktion zur Zerstörung von Betazellen und verhindert dadurch die Insulinsynthese und -sekretion in den Blutkreislauf. Im Gegensatz dazu kommt es bei Typ-2-Diabetes im Vergleich zu Typ-1-Diabetes zu einer weniger schweren Zerstörung der Betazellen, was nicht auf einen Autoimmunprozess zurückzuführen ist. Stattdessen reichert sich Amyloid in den Pankreasinseln an, was vermutlich deren anatomische Struktur und physiologische Funktion beeinträchtigt. Während die genaue Pathogenese von Typ-2-Diabetes noch unvollständig geklärt ist, werden zu den Faktoren, die dazu beitragen, eine verringerte Population von Insel-Betazellen, eine beeinträchtigte sekretorische Funktion der überlebenden Insel-Betazellen und eine Insulinresistenz im peripheren Gewebe erkannt. Typ-2-Diabetes ist außerdem durch eine erhöhte Glukagonsekretion gekennzeichnet, die von der Blutzuckerkonzentration unbeeinflusst bleibt und nicht darauf reagiert. Als Reaktion auf den Blutzuckerspiegel wird jedoch weiterhin Insulin ins Blut ausgeschüttet. Dadurch reichert sich Glukose im Blutkreislauf an.

Humanes Insulinprotein besteht aus 51 Aminosäuren und besitzt eine Molekularmasse von 5808 Da. Es liegt als Heterodimer vor und besteht aus einer A-Kette und einer B-Kette, die durch Disulfidbindungen kovalent verbunden sind. Die strukturelle Konfiguration von Insulin weist bei verschiedenen Tierarten geringfügige Unterschiede auf. Aufgrund dieser interspeziesspezifischen Unterschiede zeigt Insulin aus nichtmenschlichen tierischen Quellen im Vergleich zu menschlichem Insulin eine etwas unterschiedliche Wirksamkeit im Kohlenhydratstoffwechsel. Schweineinsulin, das seinem menschlichen Gegenstück besonders ähnlich ist, wurde in großem Umfang zur Behandlung von Menschen mit Typ-1-Diabetes eingesetzt, bevor menschliches Insulin mithilfe rekombinanter DNA-Technologien in großem Maßstab hergestellt wurde.

Insulin gilt als das erste identifizierte Peptidhormon. Im Jahr 1921 isolierten Frederick Banting und Charles Best bei Forschungsarbeiten im Labor von John Macleod an der Universität Toronto erfolgreich Insulin aus dem Bauchspeicheldrüsengewebe von Hunden. Anschließend klärte Frederick Sanger 1951 seine vollständige Aminosäuresequenz auf und markierte damit Insulin als das erste Protein, das vollständig sequenziert wurde. Dorothy Hodgkin bestimmte 1969 die Kristallstruktur von Festkörperinsulin. Darüber hinaus war Insulin das erste Protein, das sowohl chemisch synthetisiert als auch mithilfe rekombinanter DNA-Technologie hergestellt wurde. Es ist in der WHO-Modellliste der unentbehrlichen Arzneimittel enthalten, was seine Bedeutung als grundlegendes Arzneimittel innerhalb der grundlegenden Gesundheitssysteme unterstreicht.

Evolutionsverlauf und Verteilung zwischen Arten

Der molekulare Ursprung von Insulin reicht wahrscheinlich über eine Milliarde Jahre zurück und geht auf die frühesten einzelligen Eukaryoten zurück. Außerhalb des Tierreichs wurden insulinähnliche Proteine ​​auch bei Pilzen und Protisten identifiziert.

Bei den meisten Wirbeltieren wird Insulin von den Betazellen in den Pankreasinseln synthetisiert, während bestimmte Knochenfische es im Brockmann-Körper produzieren. Insbesondere giftige Meeresschnecken, insbesondere Conus geographus und Conus tulipa, verwenden in ihren Giftcocktails modifizierte Insulinformen, um kleine Fische außer Gefecht zu setzen. Dieses Insulintoxin, das strukturell eher Fischinsulin als dem endogenen Insulin der Schnecken ähnelt, senkt den Blutzuckerspiegel der Beute und verlangsamt so den Blutzuckerspiegel.

Produktion

Bei Säugetieren wird Insulin ausschließlich von den Betazellen der Pankreasinseln produziert, während es bei manchen Fischen aus dem Brockmann-Körper stammt. Die menschliche Insulinsynthese wird durch das INS-Gen gesteuert, das sich auf Chromosom 11 befindet. Nagetiere besitzen zwei funktionelle Insulingene: eines ist ein Homolog der meisten Säugetiergene (Ins2) und das andere ist eine retroponierte Kopie, die eine Promotorsequenz enthält, aber kein Intron enthält (Ins1). Die Transkription des Insulin-Gens eskaliert als Reaktion auf erhöhten Blutzucker, ein Prozess, der hauptsächlich durch Transkriptionsfaktoren reguliert wird, die an Enhancer-Sequenzen etwa 400 Basenpaare oberhalb der Transkriptionsstartstelle des Gens binden.

Zu den wichtigsten Transkriptionsfaktoren, die die Insulinsekretion regulieren, gehören PDX1, NeuroD1 und MafA.

Bei niedrigem Glukosespiegel befindet sich PDX1 (Pankreas- und Zwölffingerdarm-Homöobox-Protein 1) im Zellkern Peripherie aufgrund seiner Interaktion mit HDAC1 und HDAC2, was zu einer Herunterregulierung der Insulinsekretion führt. Umgekehrt induzieren erhöhte Blutzuckerspiegel die PDX1-Phosphorylierung, was zu dessen nuklearer Translokation und anschließender Bindung an das A3-Element innerhalb des Insulinpromotors führt. Nach der Translokation interagiert PDX1 mit den Koaktivatoren HAT p300 und SETD7. PDX1 beeinflusst Histonmodifikationen durch Acetylierung, Deacetylierung und Methylierung und soll auch Glucagon unterdrücken.

NeuroD1, auch als β2 bezeichnet, steuert die Insulin-Exozytose in Pankreas-β-Zellen, indem es die Expression von Genen, die für diesen Prozess entscheidend sind, direkt stimuliert. Während β2 typischerweise zytosolisch ist, erfährt es als Reaktion auf einen hohen Glukosespiegel eine Glykosylierung durch OGT und/oder eine Phosphorylierung durch ERK, was seine nukleare Translokation auslöst. Im Zellkern heterodimerisiert β2 mit E47, bindet an das E1-Element des Insulinpromotors und rekrutiert den Coaktivator p300, der β2 acetyliert. Darüber hinaus kann β2 mit anderen Transkriptionsfaktoren interagieren, um das Insulin-Gen zu aktivieren.

MafA unterliegt einem proteasomalen Abbau, wenn der Blutzuckerspiegel niedrig ist. Erhöhte Glukosekonzentrationen führen zur Glykosylierung eines nicht identifizierten Proteins, das dann über einen unbekannten Mechanismus als Transkriptionsfaktor für MafA fungiert und dazu führt, dass MafA aus der Zelle transportiert wird. Anschließend wandert MafA zurück in den Zellkern, wo es an das C1-Element des Insulin-Promotors bindet.

Diese Transkriptionsfaktoren wirken innerhalb eines komplexen regulatorischen Netzwerks synergetisch. Eine längere Hyperglykämie kann die Bindungsfähigkeit dieser Proteine ​​beeinträchtigen, was zu einer verminderten Insulinsekretion und zur Entstehung von Diabetes führt. Diese Verringerung der Bindungsaktivität kann durch glukoseinduzierten oxidativen Stress vermittelt werden, und es wird berichtet, dass Antioxidantien die verminderte Insulinsekretion in glukotoxischen β-Zellen der Bauchspeicheldrüse mildern. Darüber hinaus hemmen Stresssignalmoleküle und reaktive Sauerstoffspezies das Insulin-Gen, indem sie sowohl die Transkriptionsfaktoren selbst als auch ihre Bindungskofaktoren stören.

Die Promotorregion des menschlichen Insulin-Gens enthält mehrere regulatorische Sequenzen, die an spezifische Transkriptionsfaktoren binden. Im Allgemeinen interagieren A-Boxen mit Pdx1-Faktoren, E-Boxen mit NeuroD, C-Boxen mit MafA und cAMP-Antwortelemente mit CREB. Darüber hinaus sind Silencer-Elemente vorhanden, die die Transkription hemmen.

Synthese

Insulin wird zunächst als Präproinsulin synthetisiert, ein inaktives Vorläuferprotein mit 110 Aminosäuren. Dieses Präproinsulin wird direkt im rauen endoplasmatischen Retikulum (RER) translatiert, wo die Signalpeptidase anschließend ihr Signalpeptid herausschneidet, wodurch Proinsulin entsteht. Während des Faltungsprozesses von Proinsulin werden seine gegenüberliegenden Enden, die als „A-Kette“ und „B-Kette“ bezeichnet werden, durch drei Disulfidbindungen kovalent verbunden. Anschließend durchquert das gefaltete Proinsulin den Golgi-Apparat und wird in speziellen sekretorischen Vesikeln, auch Granula genannt, eingekapselt. Innerhalb dieser Körnchen wird Proinsulin durch Proproteinkonvertase 1/3 und Proproteinkonvertase 2 proteolytisch gespalten, wodurch das zentrale Segment des Proteins, das sogenannte „C-Peptid“, herausgeschnitten wird. Letztendlich erleichtert Carboxypeptidase E die Entfernung von zwei Aminosäurepaaren von den Enden des Proteins, was in der Bildung von aktivem Insulin gipfelt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass seine A- und B-Ketten jetzt durch zwei Disulfidbindungen miteinander verbunden sind.

Das so gebildete reife Insulin wird in reifen Körnchen gespeichert und wartet auf spezifische Stoffwechselreize (z. B. Leucin, Arginin, Glucose und Mannose) und die Aktivierung des Vagusnervs, um seine Exozytose auszulösen die Zelle in den systemischen Kreislauf.

Untersuchungen zeigen, dass Insulin und die damit verbundenen Proteine im Gehirn synthetisiert werden und verringerte Konzentrationen dieser Proteine mit der Alzheimer-Krankheit zusammenhängen.

Die Insulinsekretion wird durch die Aktivierung des Beta-2-Rezeptors weiter stimuliert und durch die Aktivierung des Alpha-1-Rezeptors unterdrückt. Darüber hinaus üben Cortisol, Glucagon und Wachstumshormon in Phasen physiologischen Stresses antagonistische Wirkungen auf die Wirkung von Insulin aus. Darüber hinaus unterdrückt Insulin die durch die hormonsensitive Lipase vermittelte Freisetzung von Fettsäuren im Fettgewebe.

Struktur

Anfangs ging man davon aus, dass Hormone relativ kleine chemische Einheiten seien; Allerdings erwies sich Insulin als erstes Peptidhormon, dessen Struktur aufgeklärt wurde, als wesentlich größer. Eine Monomereinheit von Humaninsulin besteht aus 51 Aminosäuren und besitzt eine Molekularmasse von 5808 Da. Seine Summenformel lautet C₂₅₇H₃₈₃N₆₅O₇₇S§8_{9§. Strukturell handelt es sich um ein Dimer, das aus zwei Peptidketten besteht, die als A-Kette und B-Kette bezeichnet werden und durch zwei Disulfidbindungen miteinander verbunden sind. Die A-Kette enthält 21 Aminosäuren, während die B-Kette 30 Reste umfasst. Diese Disulfidbindungen zwischen den Ketten werden zwischen Cysteinresten an den Positionen A7–B7 und A20–B19 hergestellt. Innerhalb der A-Kette existiert eine zusätzliche Disulfidbindung innerhalb der Kette, die Cysteinreste an den Positionen A6 und A11 verbindet. Die A-Kette weist zwei antiparallele α-helikale Regionen auf, die A1-A8 und A12-A19 umfassen. Im Gegensatz dazu verfügt die B-Kette über eine zentrale α-Helix (die die Reste B9–B19 umfasst), flankiert von Disulfidbindungen, und zwei β-Faltblätter (die B7–B10 und B20–B23 abdecken).}

Die Aminosäuresequenz von Insulin weist eine bemerkenswerte Konservierung auf und weist zwischen verschiedenen Spezies nur geringfügige Unterschiede auf. Beispielsweise unterscheidet sich Rinderinsulin nur durch drei Aminosäurereste vom Humaninsulin, Schweineinsulin hingegen nur um einen. Bemerkenswert ist, dass aus bestimmten Fischarten gewonnenes Insulin eine ausreichende strukturelle Ähnlichkeit mit menschlichem Insulin aufweist, um bei menschlichen Probanden eine klinische Wirksamkeit hervorzurufen. Darüber hinaus weist das bei einigen Wirbellosen vorkommende Insulin eine erhebliche Sequenzähnlichkeit mit menschlichem Insulin auf und löst vergleichbare physiologische Reaktionen aus. Diese ausgeprägte Homologie zwischen den Insulinsequenzen verschiedener Arten weist auf ihre signifikante evolutionäre Erhaltung während der gesamten Tierphylogenie hin. Umgekehrt weist das C-Peptid von Proinsulin eine erheblich größere Variabilität zwischen den Spezies auf; Obwohl es auch als Hormon fungiert, wird seine Rolle als zweitrangig angesehen.

Im Körper wird Insulin als Hexamer synthetisiert und gespeichert, das aus sechs Insulinmolekülen besteht, obwohl seine biologisch aktive Form das Monomer ist. Dieser hexamere Komplex hat eine ungefähre Molekularmasse von 36000 Da. Die sechs Molekülbestandteile sind in drei dimeren Einheiten angeordnet und bilden eine symmetrische Struktur. Ein entscheidendes Strukturmerkmal ist das Vorhandensein von Zinkatomen (Zn²⁺), die entlang der Symmetrieachse angeordnet sind und jeweils von drei Wassermolekülen und drei Histidinresten an Position B10 koordiniert werden.

Das Insulinhexamer stellt eine inaktive, stabile Form dar, die das hochreaktive Insulin schützt und gleichzeitig seine Verfügbarkeit aufrechterhält. Die Umwandlung zwischen Hexamer und Monomer ist ein entscheidender Gesichtspunkt bei der Entwicklung von Insulinformulierungen zur Injektion. Während das Hexamer eine überlegene Stabilität aufweist, was für praktische Anwendungen von Vorteil ist, wirkt das Monomer aufgrund der umgekehrten Beziehung zwischen Diffusionsgeschwindigkeit und Partikelgröße als deutlich schneller wirkendes therapeutisches Mittel. Durch die schnelle Wirkung des Monomers können Insulininjektionen näher an den Mahlzeiten verabreicht werden, wodurch die Planungsflexibilität für Personen mit Diabetes erhöht wird. Darüber hinaus neigt Insulin zur Aggregation und bildet fibrilläre, ineinandergreifende Beta-Faltblätter, was zu Injektionsamyloidose führen und die Langzeitlagerung erschweren kann.

Funktion

Secretion

Betazellen in den Langerhans-Inseln sezernieren Insulin in einem zweiphasigen Prozess. Die anfängliche Freisetzungsphase wird durch erhöhte Blutzuckerkonzentrationen schnell eingeleitet und dauert typischerweise etwa 10 Minuten. Die anschließende zweite Phase beinhaltet eine anhaltende, allmähliche Freisetzung neu synthetisierter Vesikel, die unabhängig vom Glukosespiegel ausgelöst wird und innerhalb von 2 bis 3 Stunden ihren Höhepunkt erreicht. Das Vorhandensein dieser beiden unterschiedlichen Phasen der Insulinsekretion impliziert das Vorhandensein unterschiedlicher Populationen oder „Pools“ von Insulingranulaten. Während der ersten Phase der Insulin-Exozytose wird der Großteil der für die Freisetzung vorbereiteten Granula nach der Calcium-Internalisierung ausgeschieden. Diese spezielle Granulatsammlung wird als „Readily Releasable Pool“ (RRP) bezeichnet. RRP-Granulat macht 0,3–0,7 % der gesamten insulinhaltigen Granulatpopulation aus und befindet sich in unmittelbarer Nähe der Plasmamembran. Im Gegensatz dazu erfordert die zweite Phase der Exozytose die Mobilisierung von Granula zur Plasmamembran und deren vorherige Vorbereitung für die Freisetzung. Folglich wird die Geschwindigkeit der zweiten Phase der Insulinsekretion durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der diese Körnchen zur Ausschüttung bereit sind. Dieser Pool wird als Reserve Pool (RP) bezeichnet. Das RP weist im Vergleich zum RRP eine langsamere Freisetzungsrate auf, mit beobachteten Raten von 18 Granulat/Minute für RRP und 6 Granulat/Minute für RP. Eine verminderte Insulinausschüttung in der ersten Phase könnte die früheste erkennbare Funktionsstörung der Betazellen darstellen, die auf den Ausbruch von Typ-2-Diabetes hinweist. Sowohl die erste Phase der Insulinfreisetzung als auch die Insulinsensitivität fungieren als unabhängige prognostische Indikatoren für Diabetes.

Die Anfangsphase der Insulinfreisetzung ist durch die folgende Abfolge von Ereignissen gekennzeichnet:

• Glukose dringt über Glukosetransporter, insbesondere GLUT 2, in β-Zellen ein. Wenn der Blutzuckerspiegel niedrig ist, gelangt nur wenig Glukose in die β-Zellen; Umgekehrt erleichtern erhöhte Blutzuckerkonzentrationen den Eintritt erheblicher Glukosemengen in diese Zellen.
• Beim Eintritt in die β-Zelle wird Glucose durch Glucokinase (Hexokinase IV) katalysiert zu Glucose-6-phosphat (G-6-P) phosphoryliert. Im Gegensatz zu den in anderen Geweben vorkommenden Hexokinasen I–III unterliegt Glucokinase keiner Produkthemmung durch G-6-P. Diese Eigenschaft stellt sicher, dass die intrazelluläre G-6-P-Konzentration direkt mit der vorherrschenden Blutzuckerkonzentration korreliert.
• Glucose-6-phosphat gelangt anschließend in den glykolytischen Weg und gelangt dann über die Pyruvatdehydrogenase-Reaktion in den Krebszyklus. Im Krebs-Zyklus erzeugt die Oxidation von Acetyl-CoA, das als Substrat des Zyklus dient, zahlreiche hochenergetische ATP-Moleküle, wodurch das intrazelluläre ATP:ADP-Verhältnis erhöht wird.
• Ein erhöhtes intrazelluläres ATP:ADP-Verhältnis induziert die Schließung des ATP-empfindlichen SUR1/Kir6.2-Kaliumkanals. Diese Aktion behindert den Ausfluss von Kaliumionen (K⁺) aus der Zelle durch erleichterte Diffusion, was zu einer Ansammlung intrazellulärer Kaliumionen führt. Infolgedessen wird die innere Zellumgebung im Vergleich zur äußeren weniger negativ geladen, was in der Depolarisation der Zelloberflächenmembran gipfelt.
• Nach der Depolarisation werden spannungsgesteuerte Calciumionenkanäle (Ca²⁺) aktiviert, die den Einstrom von Calciumionen in die Zelle durch erleichterte Diffusion ermöglichen.
• Die Konzentration zytosolischer Calciumionen kann auch durch die Freisetzung von Calcium aus intrazellulären Speichern erhöht werden, ein Prozess, der durch die Aktivierung von Ryanodinrezeptoren vermittelt wird.
• Die Calciumionenkonzentration im Zytosol von Betazellen kann auch durch die Aktivierung von Phospholipase C erhöht werden, ausgelöst durch die Bindung eines extrazellulären Liganden (z. B. Hormon oder Neurotransmitter) an einen G-Protein-gekoppelten Membranrezeptor. Dieses Enzym spaltet das Membranphospholipid Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat in Inositol-1,4,5-trisphosphat (IP3) und Diacylglycerin. Anschließend bindet IP3 an Rezeptorproteine, die sich auf der Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER) befinden. Diese Bindung erleichtert die Freisetzung von Ca²⁺-Ionen aus dem ER über IP3-gesteuerte Kanäle, wodurch die zytosolische Calciumkonzentration unabhängig von erhöhten Blutzuckerspiegeln erhöht wird. Die parasympathische Stimulation der Pankreasinseln nutzt diesen Weg, um die Insulinsekretion in den Blutkreislauf zu steigern.
• Diese erhebliche Erhöhung der zytosolischen Calciumionenkonzentration löst die Exozytose von vorsynthetisiertem Insulin, das in intrazellulären sekretorischen Vesikeln gespeichert ist, in den Blutkreislauf aus.

Dieser Weg stellt den Hauptmechanismus für die Insulinsekretion dar. Weitere Substanzen, von denen bekannt ist, dass sie die Insulinfreisetzung stimulieren, umfassen die Aminosäuren Arginin und Leucin, Acetylcholin, das durch parasympathische Stimulation (über den Phospholipase-C-Weg) freigesetzt wird, Sulfonylharnstoff, Cholecystokinin (CCK), das ebenfalls über Phospholipase C wirkt, und gastrointestinale Inkretine, einschließlich Glucagon-ähnliches Peptid-1 (GLP-1) und glukoseabhängiges insulinotropes Peptid (GIP).

Die Insulinsekretion wird durch Noradrenalin (Noradrenalin) erheblich unterdrückt, was in Stressphasen zu erhöhten Blutzuckerkonzentrationen beiträgt. Die Freisetzung von Katecholamin aus dem sympathischen Nervensystem hat widersprüchliche Auswirkungen auf die Insulinsekretion der Betazellen, da sie durch α₂-adrenerge Rezeptoren gehemmt, aber durch β₂-adrenerge Rezeptoren stimuliert wird. Folglich ist die Gesamtwirkung von Noradrenalin aus der sympathischen Innervation und von Adrenalin aus den Nebennieren auf die Insulinfreisetzung hemmend, vor allem aufgrund der vorherrschenden Aktivierung des α-adrenergen Rezeptors.

Wenn der Blutzuckerspiegel auf seinen physiologischen Ausgangswert zurückkehrt, verlangsamt sich die Insulinsekretion aus den β-Zellen oder hört auf. Sollten die Blutzuckerkonzentrationen unter diesen Schwellenwert fallen, insbesondere auf kritisch niedrige Werte, induzieren hyperglykämische Hormone (vorwiegend Glucagon aus Alpha-Inselzellen der Bauchspeicheldrüse) die Freisetzung von Glukose aus den Glykogenreserven der Leber in den Blutkreislauf, wobei die Gluconeogenese diesen Prozess ergänzt, wenn die Glykogenspeicher erschöpft sind. Durch die Erhöhung des Blutzuckers verhindern oder beheben diese hyperglykämischen Hormone wirksam eine potenziell lebensbedrohliche Hypoglykämie.

Während eines Glukosetoleranztests ist eine beeinträchtigte Insulinfreisetzung in der ersten Phase zu beobachten, die durch einen deutlich erhöhten Blutzuckerspiegel 30 Minuten nach der Einnahme einer Glukosemenge (75 oder 100 g) gekennzeichnet ist, gefolgt von einem allmählichen Abfall in den folgenden 100 Minuten, der jedoch zwei Stunden nach Beginn des Tests über 120 mg/100 ml bleibt. Im Gegensatz dazu normalisiert sich der Blutzuckerspiegel bei gesunden Personen durch das Ergebnis des Tests (und kann sogar eine leichte Überkorrektur aufweisen). Ein anfänglicher Insulinanstieg stellt eine „erste Reaktion“ auf einen erhöhten Blutzucker dar; Diese Reaktion ist individuell und dosisspezifisch, obwohl zuvor angenommen wurde, dass sie ausschließlich nahrungsmittelspezifisch ist.

Oszillationen

Während der Verdauung, typischerweise ein bis zwei Stunden nach dem Essen, erfolgt die Insulinsekretion der Bauchspeicheldrüse nicht kontinuierlich, sondern schwankt mit einer Periodizität von 3–6 Minuten und schwankt zwischen Blutinsulinkonzentrationen über etwa 800 pmol/l und einem Abfall unter 100 pmol/l (wie bei Ratten beobachtet). Es wird angenommen, dass dieses Oszillationsmuster die Herunterregulierung von Insulinrezeptoren in Zielzellen verhindert und die hepatische Insulinextraktion aus dem Blutkreislauf erleichtert. Folglich ist diese pulsierende Sekretion ein entscheidender Gesichtspunkt für die Verabreichung von Insulin-stimulierenden Medikamenten, da eine schwankende Insulinkonzentration im Blut und nicht ein konstant hoher Spiegel das ideale Therapieziel ist. Eine solche rhythmische Abgabe kann durch pulsierende Insulinverabreichung in die Pfortader, lichtaktivierte Abgabesysteme oder Inselzelltransplantation in die Leber erreicht werden.

Blutinsulinspiegel

Blutinsulinkonzentrationen können mithilfe internationaler Einheiten (z. B. μIU/ml) oder molarer Konzentrationen (z. B. pmol/L) quantifiziert werden, wobei 1 μIU/ml 6,945 pmol/L entspricht. Der Blutinsulinspiegel zwischen den Mahlzeiten liegt typischerweise zwischen 8 und 11 μIU/ml (57 und 79 pmol/l).

Signaltransduktion

Die physiologischen Wirkungen von Insulin beginnen mit der Bindung an den Insulinrezeptor (IR), ein integrales Membranprotein, das sich auf der Zelloberfläche befindet. Dieser Rezeptor umfasst sowohl Alpha- (α) als auch Beta- (β) Untereinheiten, die sich typischerweise zu einem Homodimer verbinden. Insulin bindet spezifisch an die extrazellulären α-Untereinheiten dieses homodimeren Komplexes und aktiviert so die intrinsische Tyrosinkinaseaktivität der β-Untereinheiten. Diese Aktivierung führt zur Autophosphorylierung der β-Untereinheiten, gefolgt von der Phosphorylierung intrazellulärer Proteine, die als Insulinrezeptorsubstrate (IRS) bezeichnet werden. Die Phosphorylierung von IRS-Proteinen löst eine komplexe Signaltransduktionskaskade aus, die in der Aktivierung verschiedener Kinasen und Transkriptionsfaktoren gipfelt, die die intrazellulären Wirkungen von Insulin steuern.

Eine wichtige Signalkaskade, die durch die IRS-1-Aktivierung der Phosphoinositol-3-Kinase (PI3K) initiiert wird, vermittelt mehrere kritische Stoffwechselprozesse. Dazu gehören die Translokation von GLUT4-Glukosetransportern zu den Zellmembranen von Muskel- und Fettzellen, die Synthese von Glykogen in Leber- und Muskelgewebe sowie die Umwandlung von Glukose in Triglyceride in der Leber, im Fettgewebe und in den Milchdrüsen. PI3K katalysiert die Phosphorylierung des Membranphospholipids Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP2) zu Phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphat (PIP3), das anschließend die Proteinkinase B (PKB) aktiviert. Aktivierte PKB fördert die Fusion GLUT4-haltiger Endosomen mit der Plasmamembran und erhöht dadurch die Dichte der GLUT4-Transporter auf der Zelloberfläche. Darüber hinaus phosphoryliert und inaktiviert PKB die Glykogensynthasekinase (GSK). Folglich bleibt sein Substrat, die Glykogensynthase (GS), dephosphoryliert und somit aktiv. Die aktive Glykogensynthase (GS) ist entscheidend für den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Glykogensynthese aus Glucose. Analoge Dephosphorylierungsereignisse beeinflussen Enzyme, die die Glykolyse regulieren, was zur Fettsynthese über Malonyl-CoA in Triglycerid-produzierenden Geweben führt, sowie Enzyme, die die Glukoneogenese in der Leber steuern. Das kumulative Ergebnis dieser enzymatischen Dephosphorylierungen ist die Stimulierung der Glykogen- und Fettsynthese aus Glukose in relevanten Geweben sowie die Hemmung der Glukoseproduktion in der Leber durch Glykogenolyse und Glukoneogenese. Darüber hinaus wird die Lipolyse von Triglyceriden in freie Fettsäuren und Glycerin im Fettgewebe unterdrückt.

Nach der Erzeugung intrazellulärer Signale, die durch die Insulin-Rezeptor-Bindung ausgelöst werden, werden Signalterminierungsmechanismen von wesentlicher Bedeutung. Ein primärer Mechanismus zur Signalbeendigung umfasst die Endozytose und den anschließenden Abbau des Insulin-Rezeptor-Komplexes. Darüber hinaus wird der Signalweg durch die durch Tyrosinphosphatasen vermittelte Dephosphorylierung von Tyrosinresten in verschiedenen Signalkomponenten abgeschwächt. Serin-/Threoninkinasen sind auch für ihre Rolle bei der Reduzierung der Insulinaktivität bekannt.

Die strukturelle Aufklärung des Insulin-Insulinrezeptor-Komplexes wurde durch Röntgenkristallographie erreicht.

Physiologische Effekte

Zu den Wirkungen von Insulin auf den globalen menschlichen Stoffwechsel gehören:

• Verbesserte zelluläre Aufnahme bestimmter Substanzen, insbesondere Glukose in Muskel- und Fettgewebe, die etwa zwei Drittel der Körperzellen ausmachen.
• Förderung der DNA-Replikation und Proteinsynthese, vermittelt durch die Regulierung der Aminosäureaufnahme.
• Modifikation der Aktivität zahlreicher Enzyme.

Die zellulären Wirkungen von Insulin (sowohl indirekt als auch direkt) umfassen:

• Stimuliert die Glukoseaufnahme: Insulin senkt den Blutzuckerspiegel, indem es die zelluläre Glukoseaufnahme fördert. Dieser Effekt wird hauptsächlich dadurch erreicht, dass Insulin die Insertion des GLUT4-Transporters in die Zellmembranen von Muskel- und Fettgewebe induziert und dadurch den Glukoseeintritt in diese Zellen erleichtert.
• Verbesserte Fettsynthese: Insulin zwingt Adipozyten dazu, Blutzucker zu absorbieren, der anschließend in Triglyceride umgewandelt wird; Eine Senkung des Insulinspiegels hat den gegenteiligen Effekt.
• Erhöhte Fettsäureveresterung: Insulin stimuliert das Fettgewebe, neutrale Fette (Triglyceride) aus Fettsäuren zu synthetisieren; Umgekehrt kehrt ein verringerter Insulinspiegel diesen Prozess um.
• Reduzierte Lipolyse: Insulin hemmt die Umwandlung der Lipidspeicher der Adipozyten in zirkulierende freie Fettsäuren und Glycerin; ein Absinken des Insulinspiegels fördert die umgekehrte Reaktion.
• Erhöhte Glukosekonzentrationen regen Insulin an, die Glykogenbildung durch die Aktivierung von Hexokinase zu induzieren, einem Enzym, das Glukose phosphoryliert und sie dadurch in der Zelle einschließt. Gleichzeitig hemmt Insulin die Glucose-6-Phosphatase, wodurch diese Phosphatgruppe typischerweise entfernt wird. Beide Enzyme sind entscheidend für die Glykogensynthese, ein Prozess, der durch die Aktivierung von Phosphofructokinase und Glykogensynthase durch Insulin zusätzlich unterstützt wird.
• Insulin reduziert die Gluconeogenese und Glykogenolyse erheblich und verringert dadurch die hepatische Produktion von Glucose aus Nicht-Kohlenhydrat-Vorläufern; Der Großteil des körpereigenen Insulins, das die Leber erreicht, verbleibt in diesem Organ. Umgekehrt führt ein unzureichender Insulinspiegel zu einer erhöhten hepatischen Glukoseproduktion aus verschiedenen Substraten.
• Insulin verringert die Proteolyse, also den Abbau von Proteinen.
• Autophagie, der Abbau beschädigter Organellen, wird durch Insulin verringert, wobei der postprandiale Insulinspiegel diesen Prozess vollständig hemmt.
• Insulin fördert die zelluläre Absorption zirkulierender Aminosäuren; Eine Verringerung des Insulinspiegels hemmt folglich diese Aufnahme.
• Insulin bewirkt eine Entspannung der Arterienwandmuskulatur, insbesondere in Mikroarterien, was zu einer erhöhten Durchblutung führt; Ein Insulinmangel führt dazu, dass sich diese Muskeln zusammenziehen und dadurch der Blutfluss verringert wird.
• Insulin steigert die Sekretion von Salzsäure durch die Belegzellen des Magens.
• Insulin stimuliert die Kaliumaufnahme durch Zellen, die Glykogen – eine stark hydratisierte Substanz, die den intrazellulären Wassergehalt und die damit verbundenen K⁺-Ionen erhöht – aus extrazellulären Flüssigkeiten synthetisieren; ein Mangel an Insulin behindert diese Aufnahme. Dieser Anstieg der zellulären Kaliumaufnahme durch Insulin senkt folglich die Kaliumkonzentration im Blutplasma, möglicherweise durch eine Insulin-vermittelte Translokation der Na⁺/K⁺-ATPase an die Oberfläche von Skelettmuskelzellen.
• Insulin reduziert die renale Natriumausscheidung.
• In Hepatozyten aktiviert die akute Insulinbindung die Proteinphosphatase 2A (PP2A), die das bifunktionale Enzym Fructosebisphosphatase-2 (PFKB1) dephosphoryliert und dadurch das aktive Zentrum der Phosphofructokinase-2 (PFK-2) aktiviert. PFK-2 erhöht anschließend die Produktion von Fructose-2,6-bisphosphat, das PFK-1 allosterisch aktiviert und die Glykolyse gegenüber der Gluconeogenese begünstigt. Eine verstärkte Glykolyse führt zu einer erhöhten Bildung von Malonyl-CoA, einem Molekül, das auf die Lipogenese ausgerichtet werden kann und Carnitin-Palmitoyltransferase I (CPT1) allosterisch hemmt, ein mitochondriales Enzym, das für die Translokation von Fettsäuren in den mitochondrialen Intermembranraum für den Stoffwechsel unerlässlich ist.

Insulin übt auch Einfluss auf verschiedene andere physiologische Funktionen aus, darunter die Gefäßcompliance und kognitive Prozesse. Beim Eintritt in das menschliche Gehirn verbessert Insulin das Lernen und das Gedächtnis, mit besonderem Vorteil für das verbale Gedächtnis. Darüber hinaus verstärkt die Verbesserung der Insulinsignalisierung im Gehirn durch intranasale Insulinverabreichung die akuten thermoregulatorischen und glukoregulatorischen Reaktionen auf die Nahrungsaufnahme, was darauf hindeutet, dass Insulin im Zentralnervensystem ein breites Spektrum homöostatischer und regulatorischer Prozesse koordiniert. Insulin stimuliert zusätzlich die Freisetzung des Gonadotropin-Releasing-Hormons aus dem Hypothalamus und fördert dadurch die Fruchtbarkeit.

Anabole vs. Reponische Klassifikation

In der Vergangenheit wurde Insulin aufgrund seiner Rolle bei der Stimulierung der Synthese komplexer Moleküle allgemein als anaboles Hormon kategorisiert. In der zeitgenössischen medizinischen Literatur wird jedoch vorgeschlagen, Insulin speziell als reponisches Hormon neu zu klassifizieren (abgeleitet vom lateinischen repono, was „speichern“ bedeutet), um seine Stoffwechselfunktion genauer von der klassischer anaboler Hormone wie Testosteron oder Wachstumshormon zu unterscheiden. Während klassische anabole Hormone energieintensive Prozesse zum Aufbau stoffwechselaktiven Muskelgewebes antreiben, besteht die primäre physiologische Rolle eines reponischen Hormons darin, systemische Energie zu konservieren und zu speichern. Insulin erreicht dies, indem es die zelluläre Aufnahme von Glukose und Lipiden zur Speicherung (Lipogenese und Glykogenese) erleichtert und gleichzeitig den Abbau gespeicherter Energie (Lipolyse und Glykogenolyse) hemmt. Forscher behaupten, dass diese Unterscheidung einen klareren Rahmen für das Verständnis bietet, warum Hyperinsulinämie ausschließlich durch zentrale Adipositas und metabolisches Syndrom und nicht durch Wachstum mageren Gewebes gekennzeichnet ist.

Degradation

Nachdem ein Insulinmolekül an seinen Rezeptor gebunden ist und seine physiologische Wirkung entfaltet, kann es entweder wieder in den extrazellulären Raum freigesetzt werden oder einem zellulären Abbau unterliegen. Leber und Nieren sind die Hauptorgane, die für die Insulinclearance verantwortlich sind. Insulin wird durch Protein-Disulfid-Reduktase (Glutathion) abgebaut, ein Enzym, das die Disulfidbindungen spaltet, die die A- und B-Ketten verbinden. Die Leber eliminiert Insulin hauptsächlich während der ersten Passage, während die Nieren für die Eliminierung des Großteils des systemisch zirkulierenden Insulins verantwortlich sind. Typischerweise umfasst der Abbau die Endozytose des Insulin-Rezeptor-Komplexes, gefolgt von der Wirkung eines insulinabbauenden Enzyms. Endogen produziertes Insulin aus Betazellen wird schätzungsweise etwa eine Stunde nach seiner ersten Freisetzung in den Blutkreislauf abgebaut, wobei die beobachtete Halbwertszeit etwa 4–6 Minuten beträgt.

Regulator des Endocannabinoid-Stoffwechsels

Insulin fungiert als wichtiger Regulator des Endocannabinoid (EC)-Stoffwechsels; Es wurde gezeigt, dass die therapeutische Insulinverabreichung die intrazellulären Spiegel von ECs senkt, insbesondere von 2-Arachidonoylglycerin (2-AG) und Anandamid (AEA). Diese Verringerungen korrelieren mit insulinsensitiven Veränderungen in der Expression von Enzymen, die am EC-Metabolismus beteiligt sind. In insulinresistenten Adipozyten sind die typischen Muster der Insulin-induzierten Enzymexpression gestört, was zu einer erhöhten EC-Synthese und einem verminderten EC-Abbau führt. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass insulinresistente Adipozyten nicht in der Lage sind, den EC-Metabolismus richtig zu regulieren und die intrazellulären EC-Spiegel nach einer Insulinstimulation zu senken, was bei adipösen, insulinresistenten Personen zu erhöhten EC-Konzentrationen führt. Diese metabolische Dysregulation trägt zu einer übermäßigen Ansammlung von viszeralem Fett, einer verminderten Adiponektinsekretion aus dem Bauchfettgewebe und der anschließenden Entwicklung verschiedener kardiometabolischer Risikofaktoren im Zusammenhang mit Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes bei.

Hypoglykämie

Hypoglykämie, allgemein als „niedriger Blutzuckerspiegel“ bezeichnet, tritt auf, wenn der Blutzuckerspiegel unter den physiologischen Normalbereich fällt. Dieser Zustand kann sich mit unterschiedlichen Symptomen äußern, wie z. B. Koordinationsstörungen, Sprachschwierigkeiten, Orientierungslosigkeit, Bewusstlosigkeit, Krampfanfällen oder sogar zum Tod. Weitere Manifestationen können Hungergefühle, Schwitzen, Zittern und Asthenie sein. Diese Symptome treten typischerweise schnell auf.

Die vorherrschende Ätiologie der Hypoglykämie betrifft pharmakologische Wirkstoffe, die bei der Diabetesbehandlung eingesetzt werden, insbesondere Insulin und Sulfonylharnstoffe. Das Risiko ist bei Diabetikern erhöht, die ihre typische Nahrungsaufnahme reduziert, sich mehr körperlich betätigt oder Alkohol konsumiert haben. Weitere Faktoren, die zur Hypoglykämie beitragen, sind Niereninsuffizienz, spezifische neoplastische Erkrankungen wie Insulinom, Leberfunktionsstörung, Hypothyreose, längeres Fasten, angeborene Stoffwechselstörungen, schwere Infektionen, reaktive Hypoglykämie und verschiedene Arzneimittel, einschließlich Ethanol. Darüber hinaus kann es bei normoglykämischen Säuglingen zu einem niedrigen Blutzuckerspiegel kommen, wenn sie mehrere Stunden lang nichts gegessen haben.

Krankheiten und Syndrome

Pathologische Störungen der Insulinfunktion sind mit mehreren Erkrankungen verbunden:

• Diabetes ist eine weit gefasste Bezeichnung, die alle physiologischen Zustände umfasst, die durch Hyperglykämie gekennzeichnet sind. Dieser Zustand manifestiert sich in verschiedenen Formen, darunter:
  • Typ-1-Diabetes, bei dem es zur autoimmunvermittelten Zerstörung der insulinproduzierenden β-Zellen der Bauchspeicheldrüse kommt, was zu einem absoluten Insulinmangel führt.
  • Typ-2-Diabetes ist entweder durch eine unzureichende Insulinproduktion aus β-Zellen, eine Insulinresistenz oder eine Kombination aus beidem gekennzeichnet, die auf noch nicht vollständig geklärte Ursachen zurückzuführen sind.
    • Es wurden Korrelationen mit Ernährungsgewohnheiten, sitzender Lebensweise, Fettleibigkeit, fortgeschrittenem Alter und metabolischem Syndrom beobachtet. Kausale Zusammenhänge wurden in verschiedenen Modellorganismen wie Mäusen und Affen festgestellt. Insbesondere kann Typ-2-Diabetes aufgrund von Ernährungsfaktoren, Bewegungsmangel und nicht identifizierten Risikofaktoren auch nicht übergewichtige Personen betreffen, obwohl der genaue ursächliche Zusammenhang in diesen Fällen möglicherweise weiterer Untersuchungen bedarf.
    • Es wird angenommen, dass eine genetische Veranlagung zur Entwicklung von Typ-2-Diabetes beiträgt, wenn Personen bestimmten Umweltbedingungen ausgesetzt sind.
  • Andere Arten von beeinträchtigter Glukosetoleranz.
• Insulinom ist ein Tumor, der von Betazellen der Bauchspeicheldrüse ausgeht und zu einer übermäßigen Insulinproduktion oder einer reaktiven Hypoglykämie führt.
• Das metabolische Syndrom, von Gerald Reaven ursprünglich als „Syndrom X“ bezeichnet, stellt eine Erkrankung dar, die noch immer unvollständig verstanden wird. Die Ätiologie ist unklar, und es wird immer noch darüber diskutiert, ob sie auf eine einzelne, behandelbare Ursache zurückzuführen ist oder als Folge physiologischer Veränderungen entsteht, die Menschen für Typ-2-Diabetes prädisponieren. Zu den wichtigsten diagnostischen Kriterien gehören erhöhter Blutdruck, Dyslipidämie (definiert als Anomalien der Cholesterinfraktionen im Blut und anderer zirkulierender Lipide) und ein erhöhter Taillenumfang, der insbesondere bei Bevölkerungsgruppen in entwickelten Ländern beobachtet wird. Ein grundlegender zugrunde liegender Mechanismus ist möglicherweise die Insulinresistenz, eine Vorstufe von Typ-2-Diabetes, die durch eine verminderte Reaktion auf Insulin in bestimmten Geweben wie Muskel- und Fettgewebe gekennzeichnet ist. Die Entwicklung damit verbundener Komorbiditäten, einschließlich essentieller Hypertonie, Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD), wird häufig beobachtet.
• Das polyzystische Ovarialsyndrom (PCOS) ist eine vielschichtige Erkrankung, die Frauen im gebärfähigen Alter betrifft und sich typischerweise durch Anovulation und Androgenüberschuss äußert, die sich oft als Hirsutismus bemerkbar machen. Insulinresistenz ist in zahlreichen Fällen von PCOS ein vorherrschendes Merkmal.

Medizinische Anwendungen

Biosynthetisches Humaninsulin (Insulin Human rDNA, INN), das für die klinische Anwendung bestimmt ist, wird durch rekombinante DNA-Technologie hergestellt. Diese biosynthetische Form weist im Vergleich zu aus tierischen Quellen gewonnenem Insulin eine höhere Reinheit auf, wobei ihre erhöhte Reinheit zu einer Verringerung der Antikörperbildung beiträgt. Darüber hinaus ist es Forschern gelungen, das menschliche Insulin-Gen erfolgreich in Pflanzen, insbesondere in Saflor, zu integrieren und so eine alternative Produktionsmethode namens „Biopharming“ zu etablieren. Es wird prognostiziert, dass diese innovative Technik die Herstellungskosten senken wird.

Mehrere Humaninsulin-Analoga sind derzeit verfügbar. Diese Analoga, die strukturell dem Humaninsulin ähneln, wurden speziell für die glykämische Kontrolle entwickelt und bieten sowohl schnell wirkende (prandiale) als auch lang wirkende (basale) Profile. Humalog (Insulin lispro) war das erste biosynthetische Insulinanalogon, das für die klinische Anwendung als (prandiales) Insulin zu den Mahlzeiten entwickelt wurde und im Vergleich zu Normalinsulin eine schnellere subkutane Absorption und einen Wirkungseintritt innerhalb von 15 Minuten nach der Injektion zeigte. Andere schnell wirkende Analoga wie NovoRapid und Apidra weisen vergleichbare pharmakokinetische Profile auf. Ihre schnelle Resorption wird auf spezifische Aminosäuresequenzen zurückgeführt, die die Bildung von Dimeren und Hexameren hemmen, da monomere Insulinformen schneller resorbiert werden. Im Gegensatz zu menschlichen und tierischen Insulinen ist bei schnell wirkenden Formulierungen kein Injektionsintervall vor der Mahlzeit erforderlich. Die zweite Kategorie umfasst langwirksame Insuline, wobei Lantus (Insulin Glargin) als erstes eingeführt wurde. Diese sorgen über einen längeren Zeitraum, typischerweise 18 bis 24 Stunden, für eine konsistente therapeutische Wirkung. In ähnlicher Weise nutzt Levemir, ein weiteres langwirksames Insulinanalogon, eine Fettsäure-Acylierungsstrategie. Die Anbindung eines Myristinsäuremoleküls an dieses Analogon erleichtert seine Verbindung mit reichlich vorhandenem Serumalbumin, wodurch seine Wirkung verlängert und das Risiko einer Hypoglykämie gemindert wird. Beide Langzeitanaloga werden einmal täglich verabreicht und dienen als Basalinsulin für Personen mit Typ-1-Diabetes. Darüber hinaus stehen Kombinationsformulierungen aus schnell wirkenden und protrahierten Insulinen zur Verfügung, die es Patienten ermöglichen, ein Insulinprofil zu erreichen, das der endogenen Insulinsekretion besser nachempfunden ist. Über therapeutische Anwendungen hinaus wird Insulin in verschiedenen Zelllinien, darunter CHO-s, HEK 293 und Sf9, zur Herstellung monoklonaler Antikörper, viraler Impfstoffe und Gentherapieprodukte eingesetzt.

Insulin wird typischerweise durch subkutane Injektion mithilfe von Einwegspritzen mit Nadeln, einer Insulinpumpe oder wiederverwendbaren Insulinpens mit Einwegnadeln verabreicht. Inhaliertes Insulin ist auch auf dem US-amerikanischen Markt im Handel erhältlich.

Die von HMD hergestellte Dispovan Single-Use Pen Needle wurde als erste Insulin-Pen-Nadel in Indien eingeführt, die die Selbstverabreichung erleichtern soll. Diese Pen-Nadeln verfügen über besonders dünne Wände und eine sich verjüngende Spitze mit mehreren Abschrägungen. Diese Eigenschaften sollen den Patientenkomfort erhöhen, indem sie Schmerzen reduzieren und die Medikamentenabgabe optimieren. Die Vertriebsstrategie des Produkts konzentriert sich darauf, Pen-Nadeln in Entwicklungsregionen des Landes zugänglich und erschwinglich zu machen. Darüber hinaus gewährleistet ihr universelles Design die Kompatibilität mit verschiedenen Insulin-Pens.

Im Gegensatz zu zahlreichen pharmazeutischen Wirkstoffen kann Insulin nicht oral verabreicht werden, da es, ähnlich wie die meisten in den Magen-Darm-Trakt eingeführten Proteine, einem proteolytischen Abbau in inaktive Fragmente unterliegt. Daher konzentrierten sich die Forschungsanstrengungen auf die Entwicklung von Methoden, um Insulin vor Verdauungsenzymen zu schützen und so eine orale oder sublinguale Verabreichung zu ermöglichen.

Im Jahr 2021 nahm die Weltgesundheitsorganisation Insulin in ihre Musterliste der unentbehrlichen Arzneimittel auf.

Im Vereinigten Königreich stellt der National Health Service Diabetikern kostenlos Insulin und alle anderen notwendigen Medikamente zur Verfügung.

Historische Untersuchungen

Erste Erkennung

Im Jahr 1869 beobachtete Paul Langerhans, ein Medizinstudent in Berlin, bei einer mikroskopischen Untersuchung bisher unbekannte Gewebeansammlungen, die innerhalb der Pankreasstruktur verstreut waren. Die genaue Funktion dieser „kleinen Zellhaufen“, die später als Langerhans-Inseln bezeichnet wurden, war zunächst ungeklärt. Allerdings schlug Édouard Laguesse später vor, dass diese Strukturen Sekrete erzeugen könnten, die für die Regulierung der Verdauung wichtig sind. Auch Archibald Langerhans, Pauls Sohn, trug zur Aufklärung dieser regulatorischen Funktion bei.

Im Jahr 1889 entfernte der Arzt Oskar Minkowski in Zusammenarbeit mit Joseph von Mering die Bauchspeicheldrüse eines gesunden Hundes, um seine vermutete Verdauungsfunktion zu untersuchen. Eine anschließende Urinanalyse ergab das Vorhandensein von Zucker und stellte damit den ersten Zusammenhang zwischen der Bauchspeicheldrüse und Diabetes her. Ein bedeutender Fortschritt erfolgte im Jahr 1901, als der amerikanische Arzt und Wissenschaftler Eugene Lindsay Opie die Rolle der Bauchspeicheldrüse auf die Langerhans-Inseln lokalisierte und erklärte: „Diabetes mellitus, wenn das Ergebnis einer Schädigung der Bauchspeicheldrüse durch die Zerstörung der Langerhans-Inseln verursacht wird und nur auftritt, wenn diese Körper teilweise oder vollständig zerstört sind.“

In den folgenden zwei Jahrzehnten unternahmen Forscher mehrere Versuche, diese zu isolieren Sekrete aus den Inseln. Im Jahr 1906 erzielte George Ludwig Zuelzer begrenzte Erfolge bei der Behandlung von Hunden mit einem Pankreasextrakt, obwohl er seine Forschung nicht aufrechterhalten konnte. Von 1911 bis 1912 war E.L. Scott von der University of Chicago experimentierte mit wässrigen Pankreasextrakten und beobachtete „eine leichte Verringerung der Glykosurie“; Sein Direktor war jedoch weiterhin nicht vom Wert der Forschung überzeugt, was zu deren Einstellung führte. Israel Kleiner demonstrierte 1915 vergleichbare Wirkungen an der Rockefeller-Universität, doch der Erste Weltkrieg unterbrach seine Bemühungen und verhinderte eine Rückkehr zum Projekt.

Im Jahr 1916 formulierte Nicolae Paulescu einen wässrigen Pankreasextrakt, der bei Verabreichung an einen diabetischen Hund einen normalisierenden Einfluss auf die Blutzuckerkonzentration zeigte. Seine experimentelle Arbeit wurde durch den Ersten Weltkrieg unterbrochen. 1921 verfasste er vier Artikel, in denen er seine in Bukarest durchgeführten Forschungen und seine Versuche mit einem diabetischen Hund detailliert beschrieb. Anschließend veröffentlichte er im selben Jahr „Research on the Role of the Pancreas in Food Assimilation“.

Der Begriff „Insulin“ wurde 1916 von Edward Albert Sharpey-Schafer eingeführt, um ein hypothetisches Molekül zu bezeichnen, das theoretisch von den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse synthetisiert wird (abgeleitet vom lateinischen insula, was Insel oder Insel bedeutet) und für die Regulierung des Glukosestoffwechsels verantwortlich ist. Ohne das Wissen von Sharpey-Schafer hatte Jean de Meyer bereits 1909 den sehr ähnlichen Begriff „Insulin“ für das identische Molekül vorgeschlagen.

Extraktion und Reinigung

Im Oktober 1920 stellte der kanadische Forscher Frederick Banting die Hypothese auf, dass die zuvor von Minkowski untersuchten Verdauungssekrete das Inselsekret abbauten und so eine erfolgreiche Extraktion behinderten. Als ausgebildeter Chirurg verstand Banting, dass die Unterbindung des Pankreasgangs eine Atrophie im Großteil der Bauchspeicheldrüse hervorrufen und gleichzeitig die Langerhans-Inseln erhalten würde. Er ging davon aus, dass aus den Inseln ein vergleichsweise reiner Extrakt gewonnen werden könne, sobald der Großteil des Pankreasgewebes degeneriert sei. Er zeichnete eine persönliche Notiz auf: „Unterbinden Sie die Pankreasgänge des Hundes. Halten Sie Hunde am Leben, bis die Azini degenerieren und Inseln hinterlassen. Versuchen Sie, die innere Sekretion dieser Zellen zu isolieren und Glykoharnstoffe abzubauen.“

Im Frühjahr 1921 reiste Banting nach Toronto, um John Macleod, Professor für Physiologie an der University of Toronto, sein Konzept vorzustellen. Macleod äußerte zunächst Skepsis angesichts Bantings mangelnder Forschungserfahrung und Unkenntnis der zeitgenössischen Literatur; Dennoch stimmte er zu, Banting Laboreinrichtungen zur Untersuchung seiner Hypothesen zur Verfügung zu stellen. Macleod sorgte auch dafür, dass zwei Studenten im Grundstudium für den Sommer als Laborassistenten für Banting fungierten, obwohl Banting letztendlich nur einen brauchte. Charles Best und Clark Noble entschieden durch einen Münzwurf, wobei Best gewann und die erste Schicht begann. Dieses Ergebnis erwies sich für Noble als nachteilig, da Banting Best den ganzen Sommer über behielt und anschließend die Hälfte seines Nobelpreises und der Anerkennung für die Entdeckung mit Best teilte. Am 30. Juli 1921 isolierten Banting und Best erfolgreich einen Extrakt namens „Isletin“ aus den Inseln eines Eckzahns mit Milchgangligatur. Bei der Injektion in einen diabetischen Hund senkte dieser Extrakt seinen Blutzuckerspiegel innerhalb einer Stunde um 40 %.

Nach Macleods Rückkehr nach Toronto im Herbst 1921 präsentierten Banting und Best ihre Ergebnisse; Macleod stellte jedoch Mängel im Versuchsdesign fest und empfahl eine Wiederholung der Experimente unter Verwendung einer größeren Anzahl von Eckzähnen und verbesserter Instrumentierung. Anschließend verlegte er Banting und Best in eine höherwertige Laboreinrichtung und begann, Banting aus seinen zugewiesenen Forschungsstipendien zu entlohnen. Wochen später erwies sich auch die anschließende experimentelle Phase als erfolgreich, was Macleod dazu veranlasste, die private Veröffentlichung ihrer Ergebnisse im November dieses Jahres in Toronto zu ermöglichen. Angesichts der mühsamen Unterbindung der Bauchspeicheldrüsengänge bei Hunden und der mehrwöchigen Insulinextraktion entwickelte Banting den innovativen Ansatz, Insulin aus der Bauchspeicheldrüse fötaler Kälber zu isolieren, denen es an entwickelten Verdauungsdrüsen mangelt. Bis Dezember gelang ihnen außerdem die Gewinnung von Insulin aus der Bauchspeicheldrüse reifer Rinder. Anschließend stellte Macleod alle anderen Forschungsbemühungen in seinem Labor ein und widmete sich ausschließlich der Insulinreinigung. Er lud den Biochemiker James Collip ein, bei diesem Unterfangen zu helfen, und das Team rechnete damit, dass es innerhalb eines Monats für klinische Studien bereit sein würde.

Am 11. Januar 1922 erhielt Leonard Thompson, ein 14-jähriger Diabetiker in kritischem Zustand, im Toronto General Hospital die erste Insulininjektion. Dennoch löste die erhebliche Verunreinigung des Extrakts bei Thompson eine schwere allergische Reaktion aus, die zum Abbruch nachfolgender Injektionen führte. In den folgenden 12 Tagen arbeitete Collip fleißig daran, den Rinderpankreasextrakt zu verfeinern. Am 23. Januar erfolgte eine zweite Verabreichung, die die für Diabetes charakteristische Glykosurie wirksam beseitigte, ohne erkennbare Nebenwirkungen hervorzurufen. Elizabeth Hughes, Tochter des US-Außenministers Charles Evans Hughes, wurde die erste amerikanische Patientin. Der erste in den Vereinigten Staaten behandelte Patient war James D. Havens, der später ein bekannter Holzschnittkünstler wurde; John Ralston Williams ermöglichte dies, indem er Insulin zur Behandlung von Havens aus Toronto nach Rochester, New York, importierte.

Banting und Best hatten immer wieder Schwierigkeiten, mit Collip zusammenzuarbeiten, da sie ihn als aufdringlich empfanden, was dazu führte, dass Collip das Projekt umgehend verließ. Im Laufe des Frühjahrs 1922 verfeinerte Best erfolgreich seine Methoden und ermöglichte die Extraktion erheblicher Insulinmengen nach Bedarf, obwohl das Präparat Verunreinigungen enthielt. Eli Lilly and Company, ein Pharmaunternehmen, hatte kurz nach den ersten Veröffentlichungen im Jahr 1921 ein Hilfsangebot unterbreitet, das im April angenommen wurde. Im November identifizierte George B. Walden, Lillys Chefchemiker, die isoelektrische Fällung und ermöglichte so die Produktion erheblicher Mengen hochreinen Insulins. Anschließend wurde Insulin der Öffentlichkeit kommerziell zugänglich.

Patentüberlegungen

Ende Januar 1922 führten die eskalierenden Spannungen zwischen den vier „Mitentdeckern“ des Insulins dazu, dass Collip kurz darüber nachdachte, seine Reinigungsmethode unabhängig zu patentieren. Infolgedessen intervenierte John G. FitzGerald, der das nichtkommerzielle öffentliche Gesundheitsunternehmen Connaught Laboratories leitete, um den Streit zu schlichten. Die anschließende Vereinbarung, die am 25. Januar 1922 formalisiert wurde, legte zwei Hauptbedingungen fest: 1) Die Mitarbeiter mussten einen Vertrag abschließen, der sie daran hinderte, sich während einer ersten Zusammenarbeit mit Connaught ein Patent bei einem kommerziellen Pharmaunternehmen zu sichern. und 2) alle Änderungen der Forschungspolitik erforderten eine vorherige Konsultation zwischen FitzGerald und den vier Mitarbeitern. Diese Vereinbarung diente dazu, Meinungsverschiedenheiten abzumildern und die Forschung mit Connaughts Mission im Bereich der öffentlichen Gesundheit in Einklang zu bringen.

Anfangs äußerten Macleod und Banting erhebliche Vorbehalte gegen die Patentierung ihres Insulinproduktionsprozesses und verwiesen auf medizinische Ethik. Dennoch bestanden weiterhin Befürchtungen hinsichtlich der Möglichkeit einer privaten Drittpartei, sich die Forschungsergebnisse anzueignen und zu monopolisieren (eine von Eli Lilly and Company angedeutete Möglichkeit) und der Herausforderung, eine sichere Verbreitung ohne angemessene Qualitätskontrollmechanismen sicherzustellen. Als Reaktion darauf gab Edward Calvin Kendall entscheidende Ratschläge. Kendall hatte bereits 1914 in der Mayo-Klinik Thyroxin isoliert und das Verfahren anschließend durch eine Vereinbarung zwischen ihm, den Mayo-Brüdern und der University of Minnesota patentieren lassen und das Patent schließlich auf die öffentliche Universität übertragen. Am 12. April richteten Banting, Best, Collip, Macleod und FitzGerald gemeinsam einen Brief an den Präsidenten der University of Toronto, in dem sie eine analoge Vereinbarung zur Übertragung eines Patents an den Gouverneursrat der Universität vorschlugen. In der Korrespondenz wurde Folgendes hervorgehoben:

Der einzige Zweck des Patents wäre es, andere Unternehmen davon abzuhalten, ein proprietäres Patent zu erhalten. Nach der Veröffentlichung der detaillierten Vorbereitungsmethode wäre es jedem Einzelnen freigestellt, den Extrakt zu produzieren, doch könnte keine Partei ein lukratives Monopol errichten.

Die Übertragung des Insulinpatents an den Gouverneursrat der University of Toronto wurde am 15. Januar 1923 gegen eine Schutzgebühr von 1,00 US-Dollar abgeschlossen. Diese Regelung wurde 1923 in The World's Work als „ein Fortschritt in der medizinischen Ethik“ gelobt. In den 2010er Jahren erregte es in den Medien großes Interesse an der Gesundheitsversorgung und der Erschwinglichkeit von Arzneimitteln.

Nachdem Bedenken hinsichtlich der Bemühungen von Eli Lilly, sich separate Patente für bestimmte Komponenten des Insulinherstellungsprozesses zu sichern, aufkamen, führte Robert Defries, stellvertretender Direktor und Leiter der Insulinabteilung von Connaught, eine Richtlinie zur Patentbündelung ein. Diese Richtlinie schreibt vor, dass alle Hersteller alle Fortschritte im Herstellungsprozess offen teilen müssen, um so eine dauerhafte Erschwinglichkeit sicherzustellen.

Strukturanalyse und Synthese

Ursprünglich war gereinigtes tierisches Insulin die einzige Form, die sowohl für die experimentelle Forschung als auch für den therapeutischen Einsatz bei Diabetikern zugänglich war. John Jacob Abel gelang 1926 die erste Kristallisation von Insulin. Die proteinartige Natur von Insulin wurde erstmals 1924 von Michael Somogyi, Edward A. Doisy und Philip A. Shaffer vorgeschlagen und 1935 endgültig bestätigt, als Hans Jensen und Earl A. Evans Jr. die Aminosäuren Phenylalanin und Prolin erfolgreich isolierten.

Frederick Sanger klärte 1951 erstmals die Aminosäuresequenz von Insulin auf. Gleichzeitig wurde Mitte der 1960er Jahre das erste synthetische Insulin in den Labors von Panayotis Katsoyannis an der University of Pittsburgh und Helmut Zahn an der RWTH Aachen entwickelt. Chinesische Forscher synthetisierten 1965 erfolgreich kristallines Rinderinsulin. Die umfassende dreidimensionale Struktur von Insulin wurde anschließend 1969 durch Röntgenkristallographie im Labor von Dorothy Hodgkin aufgeklärt.

Hans E. Weber identifizierte 1974 Präproinsulin, als er als Forschungsstipendiat an der University of California in Los Angeles tätig war. In den Jahren 1973–1974 eignete sich Weber Kenntnisse in Techniken zur Isolierung, Reinigung und Translation von Boten-RNA an. Um die Insulinforschung voranzutreiben, beschaffte er Bauchspeicheldrüsengewebe, zunächst aus einem Schlachthof in Los Angeles und später aus dem Tierbestand der UCLA. Er isolierte und reinigte erfolgreich Gesamt-Messenger-RNA aus Pankreas-Inselzellen, die dann in Oozyten von Xenopus laevis translatiert und anschließend mit Anti-Insulin-Antikörpern präzipitiert wurde. Die Analyse des gesamten translatierten Proteins mittels SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese und Saccharose-Gradientenzentrifugation ergab deutliche Peaks, die Insulin und Proinsulin entsprachen. Unerwarteterweise isolierte Weber auch einen dritten Peak, der auf ein Molekül hinweist, das größer als Proinsulin ist. Wiederholte Experimente zeigten durchweg, dass dieser markante Peak dem Proinsulin vorausging, was ihn zu der Schlussfolgerung veranlasste, dass es sich um ein größeres Vorläufermolekül stromaufwärts des Proinsulins handelte. Im Mai 1975 stellte Weber auf dem Treffen der American Diabetes Association in New York seine Ergebnisse offiziell vor und bezeichnete dieses Vorläufermolekül als Erster als „Präproinsulin“. Im Anschluss an diese Präsentation lud Donald Steiner, ein Forscher, der für seine Beiträge zur Charakterisierung von Proinsulin bekannt ist, Weber ein, seine Forschung zu diskutieren. Im April 1976, ein Jahr später, charakterisierte und sequenzierte Steiner dieses Molekül weiter und würdigte dabei ausdrücklich Webers bahnbrechende Arbeit und Entdeckung. Präproinsulin erwies sich später als entscheidendes Molekül für die Untersuchung der Transkriptions- und Translationsmechanismen.

Das erste gentechnisch veränderte (rekombinante) synthetische Humaninsulin wurde 1978 mit E. coli von Arthur Riggs und Keiichi Itakura am Beckman Research Institute der City of Hope, in Zusammenarbeit mit Herbert Boyer von Genentech. Genentech, gegründet von Swanson, Boyer und Eli Lilly and Company, führte daraufhin 1982 Humulin ein, das erste kommerziell erhältliche biosynthetische Humaninsulin. Derzeit ist die weltweit vorherrschende Insulinform biosynthetisches rekombinantes Humaninsulin oder seine Analoga. In jüngerer Zeit hat ein kanadisches Forschungsteam eine innovative rekombinante Strategie eingesetzt, bei der eine einfach zu kultivierende Saflorpflanze genutzt wird, um deutlich günstigeres Insulin herzustellen.

Rekombinantes Insulin wird entweder unter Verwendung von Hefe, typischerweise Saccharomyces cerevisiae, oder E. coli. In Hefe kann Insulin als einkettiges Protein mit einer KexII-Endoproteasestelle hergestellt werden, einem Hefehomolog von PCI/PCII, das die Insulin-A-Kette von einer C-terminal verkürzten Insulin-B-Kette abspalten soll. Anschließend wird ein chemisch synthetisierter C-terminaler Schwanz, der das fehlende Threonin enthält, durch umgekehrte Proteolyse unter Einsatz der kostengünstigen Protease Trypsin an das Insulinmolekül gebunden. Im Allgemeinen ist der Lysinrest an diesem C-terminalen Schwanz mit einer chemischen Schutzgruppe geschützt, um eine unbeabsichtigte Proteolyse zu verhindern. Die Einfachheit der modularen Synthese und die vergleichsweise Sicherheit von Modifikationen in dieser spezifischen Region erklären die Verbreitung von Insulinanaloga mit C-terminalen Veränderungen, wie z. B. Lispro, Aspart und Glulisin. Im Gegensatz dazu sind Methoden wie die Genentech-Synthese und vollständig chemische Synthesen, wie sie im Ansatz von Bruce Merrifield zum Ausdruck kommen, weniger beliebt. Diese Präferenz ist auf die geringe Effizienz der Rekombination der beiden Insulinketten zurückzuführen, die größtenteils auf die kompetitive Ausfällung der Insulin-B-Kette zurückzuführen ist.

Nobelpreise

Im Jahr 1923 würdigte das Nobelpreiskomitee ein Team der Universität Toronto für die praktische Gewinnung von Insulin und verlieh den Nobelpreis an Frederick Banting und John Macleod. Für die Entdeckung des Insulins erhielten sie 1923 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Banting, der seine Empörung über Bests Unterlassung zum Ausdruck brachte, teilte anschließend seinen Preis mit Best, während Macleod seinen Preis prompt mit James Collip teilte. Die Patentrechte für Insulin wurden anschließend für einen Nominalbetrag von einem Dollar an die University of Toronto übertragen.

Zwei weitere Nobelpreise wurden für Forschungen im Zusammenhang mit Insulin verliehen. Frederick Sanger, ein britischer Molekularbiologe, erhielt 1958 den Nobelpreis für Chemie für seine Bestimmung der Primärstruktur von Insulin im Jahr 1955. Rosalyn Sussman Yalow erhielt 1977 den Nobelpreis für Medizin für ihre bahnbrechende Arbeit bei der Entwicklung des Radioimmunoassays für Insulin.

Mehrere andere Nobelpreise weisen ebenfalls einen indirekten Zusammenhang mit Insulin auf. George Minot, der 1934 den Nobelpreis für die Entwicklung der ersten wirksamen Behandlung der perniziösen Anämie erhielt, war selbst Diabetiker. William Castle bemerkte, dass die Entdeckung von Insulin im Jahr 1921, indem sie Minots Leben rettete, folglich die Entdeckung eines Heilmittels gegen perniziöse Anämie erleichterte. Dorothy Hodgkin erhielt 1964 den Nobelpreis für Chemie für ihre Fortschritte in der Kristallographie, einer Technik, die sie 1969 zur Aufklärung der vollständigen Molekülstruktur von Insulin einsetzte.

Kontroverse

Die von Banting, Best, Collip und Macleod veröffentlichte Studie beschreibt detailliert die Herstellung eines gereinigten Insulinextrakts, der für die therapeutische Anwendung beim Menschen als geeignet erachtet wird. Während Paulescu die Grundprinzipien der Behandlung identifiziert hatte, war sein Kochsalzextrakt für die Verabreichung am Menschen ungeeignet, was dazu führte, dass er 1923 nicht mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Ian Murray setzte sich aktiv dafür ein, das zu korrigieren, was er als „historisches Unrecht“ in Bezug auf Nicolae Paulescu bezeichnete. Murray war Professor für Physiologie am Anderson College of Medicine in Glasgow, Schottland, Leiter der Abteilung für Stoffwechselkrankheiten an einem renommierten Krankenhaus in Glasgow, Vizepräsident der British Association of Diabetes und Gründungsmitglied der International Diabetes Federation. Murray artikulierte:

Paulescu, der angesehene rumänische Wissenschaftler, wurde nicht ausreichend gewürdigt, da es ihm zu der Zeit, als das Team aus Toronto mit seiner Forschung begann, bereits gelungen war, das antidiabetische Hormon der Bauchspeicheldrüse zu extrahieren und seine Wirksamkeit bei der Reduzierung der Hyperglykämie bei diabetischen Hunden nachzuweisen.

In einer privaten Mitteilung brachte Arne Tiselius, der frühere Leiter des Nobelinstituts, seine persönliche Überzeugung zum Ausdruck, dass Paulescu die gleiche Anerkennung für die Auszeichnung von 1923 verdient.

Referenzen

• Bibliothekssammlung der University of Toronto: Die Entdeckung und anfängliche Entwicklung von Insulin, 1920–1925.
• CBC Digital Archives: Banting, Best, Macleod, Collip: The Pursuit of a Diabetes Cure.
• Animationen, die die physiologische Wirkung von Insulin veranschaulichen (archiviert am 9. März 2011).
• Umfassende Strukturdaten für UniProt: P01308 (Insulin) verfügbar über PDBe-KB.