Forschungsthema
Diabetologie – Insulin, C-Peptid, Proinsulin, Energiestoffwechsel und Körpergewichtsregulierung, Tierversuche
Zusammenfassung
Insulin ist ein Peptidhormon, das von den B-Zellen der Langerhans-Insel in der Bauchspeicheldrüse sezerniert wird, mit einem Molekulargewicht von etwa 5.800 und einem pI von 5,4. Es besteht aus 2 Ketten, A und B. Es hat 3 Disulfidbindungen, die zwischen A6 und A11, A7 und B7 sowie A20 und B19 gebildet werden. Insulin liegt in saurer bis neutraler Lösung ohne Zn-Ionen als Dimermolekül und in neutraler Lösung mit zwei Zn-Ionen als Hexamer vor. Die Hauptziele von Insulin sind Leber, Muskeln und Fettgewebe. Die Wirkungen des Insulins in diesen Zielorganen sind wie folgt. In der Leber fördert es die Glykogenese, die Proteinsynthese, die Fettsäuresynthese, die Kohlenhydratverwertung und die Hemmung der Glukoneogenese. Im Muskel fördert es die Membrandurchlässigkeit für Kohlenhydrate, Aminosäuren und K-Ionen, die Glykogenese und die Proteinsynthese, während es den Proteinabbau hemmt. Im Fettgewebe fördert es die Membrandurchlässigkeit für die Glukose- und Fettsäuresynthese. Ein Vorläufer des Insulins, das so genannte Proinsulin mit einer einzigen Polypeptidkette, wird zunächst in der Zelle synthetisiert, dann werden Sulfidbindungen gebildet, und schließlich werden durch enzymatischen Schnitt an zwei Stellen aktives Insulin und c-Peptid (Verbindungspeptid) gebildet. Die Potenz eines Insulinpräparats wurde ursprünglich durch Bioassay bestimmt. Der Ganzkörper-Bioassay weist jedoch aufgrund individueller Schwankungen zwangsläufig eine geringe Präzision auf. Die WHO gab 1986 die erste internationale Norm für Humaninsulin mit einer Potenz von 26 IE/mg (0,038 mg IE) heraus. Im selben Jahr wurden die erste internationale Norm für Rinderinsulin mit einer Potenz von 25,7 IE/mg und die erste internationale Norm für Schweineinsulin mit 26 IE/mg veröffentlicht. Vor diesen Standards, im Jahr 1974, wurde die erste internationale Referenzzubereitung von Humaninsulin für Immunoassays mit 3 IE/Ampulle angegeben. Wenn die biologische Aktivität von Insulin pro Molekül bei den verschiedenen Tierarten gleich ist, könnten die Potenzen von tierischem Insulin anhand ihres Molekulargewichts berechnet werden. Bislang haben wir jedoch keinen experimentellen Beweis dafür. Da die Molekulargewichte der Insuline verschiedener Tierarten nahezu gleich sind und die Unterschiede innerhalb von 1 % liegen, ist es kein kritischer Fehler, wenn wir annehmen, dass die allgemeine Potenz von Insulin 26 IE/mg beträgt. Ratte und Maus haben zwei molekulare Arten von Insulin, Typ 1 und Typ 2. Die Aminosäuresequenzen dieser Molekülarten sind bei Ratte und Maus gleich. Da die Verhältnisse zwischen diesen beiden Tierarten jedoch unterschiedlich sind, wird empfohlen, ein Standardpräparat zu verwenden, das von beiden Tieren stammt.