Insulin - eine fast hundertjährige Erfolgsstory

Vor mehr als zweitausend Jahren wurde bereits eine Erkrankung beschrieben, bei der ein Patient süßen, klebrigen Urin ausschied. Die Ursache dafür war völlig unklar. Im Jahr 100 n. Chr. tauchte erstmals der Begriff „diabétes“ (= Harndurchfall oder auch Durstkrankheit) als Name für diese Erkrankung auf. 

Aretaios, ein griechischer Arzt, schrieb folgendes: Der Diabetes ist eine rätselhafte Erkrankung und ein furchtbares Leiden, nicht sehr häufig beim Menschen, ein Schmelzen des Fleisches und der Glieder zu Harn… Das Leben ist kurz, unangenehm und schmerzvoll, der Durst unstillbar, … der Tod unausweichlich.  

Die Dramatik der Worte von Aretaois verdeutlichen die Schwere der Erkrankung und den Wert der medizinischen Forschung, die erst 1922 in eine erste erfolgreiche Behandlung mündeten sollte.


1865

Entdeckung von Insulinproduzierenden Zellen


1903

Anwendung von Bauchspeicheldrüsenextrakt zur Blutzuckersenkung bei Tieren.


1916

Erstmals Gewinnung von Insulin aus Bauchspeicheldrüsen.

Zeitstrahl: Geschichte des Insulins (1)

Aber was ist überhaupt Insulin?

Inselzellen der Bauchspeicheldrüse

Insulin ist ein lebensnotwendiges Hormon. Es wird in speziellen Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) aller Wirbeltiere gebildet. Diese sind inselförmig verteilt, wovon sich auch der Name „Insulin“ ableitet (Inseln = lateinisch „insula“). Nur durch Insulin kann der Körper den Kohlenhydratstoffwechsel aufrechterhalten, in dem Glukose aus dem Blut zur Energiegewinnung in die Körperzellen geschleust wird, und in der Folge der Blutzuckerspiegel sinkt. 

Was passiert bei (absoluten) Insulinmangel?

Fehlt Insulin gänzlich, wie beim Diabetes Typ-1, gelangt der Energielieferant Glukose nicht mehr in die Zellen, sondern reichert sich im Blut an. Zusätzlich ist der Körper jetzt gezwungen, die lebensnotwendige Energie aus anderen Quellen, den Eiweiß- und Fettreserven, zu gewinnen. Dieser Prozess führt allerdings zu einer Übersäuerung des Blutes, welche  sämtliche Stoffwechselvorgänge und Organfunktionen beeinträchtigt. 

Die Niere versucht zusätzlich das Zuviel an Zucker auszuscheiden, es kommt zu einem ständigen Wasserlassen gekoppelt mit einem fast unstillbaren Durstgefühl. Es entwickelt sich ein lebensbedrohliches Krankheitsbild (Ketoazidose) mit einer Kombination aus Wasser- und Nährstoffverlust,  Übersäuerung, Gewichtsverlust, welches ohne Behandlung letztlich zum Tod führt.

Wie entsteht Insulinmangel?

Fast immer ist ein Autoimmun-Prozess für den Untergang der insulinproduzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse verantwortlich. Der Körper greift diese Zellen an, zerstört sie und es kommt zu einem absoluten Insulinmangel.

Die Entwicklung des Insulins als Medikament

Erst durch die „künstliche“ Herstellung des Hormons Insulin verlor die Erkrankung Diabetes, heute Typ-1 Diabetes genannt, langsam ihren Schrecken. Die Unterscheidung zwischen Typ-1 und Typ-2 wurde erst in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts vorgenommen. Die Entwicklung des Insulins als Medikament ist eng mit der Erforschung der diabetischen Erkrankung verknüpft. Diese Erkrankung blieb lange rätselhaft und es gab verschiedenste Theorien und abstruseste therapeutische Versuche, die bis 1922 aber alle mehr oder weniger erfolglos blieben. 

Diabtes und Insulin - Den Zusammenhängen auf der Spur

Der Ursache von Diabetes war bereits 1683 Johann Konrad Brunner, ein Schweizer Arzt, Anatom und Physiologe, auf der Spur. Er experimentierte mit Hunden, indem er ihnen die Bauchspeicheldrüse entfernte und in Folge bei diesen Tieren einen extremen Durst und starkes Wasserlassen beobachtete. Es dauerte aber noch reichlich hundert Jahre bis Thomas Cowley einen Zusammenhang zwischen Diabetes und Bauchspeicheldrüse beschrieb. Nun war der Durchbruch geschafft und in den folgenden anderthalb Jahrhunderten wurde intensiv geforscht und experimentiert. 


1922

Zum 1. Mal wird ein Mensch erfolgreich mit Insulin behandelt.


1936

Entwicklung von langwirksamen Inuslin.


1976

Verfahren zur Herstellung von synthetischem Humaninsulin entwickelt.

Zeitstrahl: Geschichte des Insulins (2)

Erste Behandlungsversuche - Insulin bekommt seinen Namen

1860 wurde ein Diabetiker erstmals mit einem Extrakt aus den Bauchspeicheldrüsen von Kälbern behandelt, kurz darauf beschrieb Paul Langerhans, ein deutscher Pathologe, 1869 die sogenannten Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse als Ort der Insulinproduktion.

Bei einem Experiment an Hunden zur Erforschung des Fettstoffwechsel beobachteten die deutschen Ärzte Oskar Minkowski und Josef von Mering im Jahr 1889 quasi nebenbei, dass das Entfernen der Bauchspeicheldrüse Diabetes auslöst. Vier Jahre später entdeckte Minkowski dann mit zwei Kollegen, dass die Erkrankung nicht ausbricht, wenn man Bauchspeicheldrüsensubstanz unter die Haut transplantiert.

1903 hat der deutsche Internist Georg Ludwig Zülzer erstmals einen Bauchspeicheldrüsenextrakt verwendet, der tatsächlich den Blutzuckerspiegel senken konnte. Schwere Nebenwirkungen verhinderten jedoch, dass dieses „Präparat“ beim Menschen getestet werden konnte. Diese noch unbekannte Substanz bekam aber nun einen Namen – INSULIN.

Die Gewinnung von Insulin und die erfolreiche Behandlung am Menschen

 

Insulin aus Bauchspeicheldrüsen zu gewinnen gelang 1916 erstmals Nicolae Paulescu. Er setzte es bei einem diabetischen Hund erfolgreich ein und ließ sich dieses Herstellungsverfahren patentieren.

Die bekanntesten Personen, die man im Zusammenhang mit der Entwicklung des Insulins kennt, sind Frederick G. Banting und Charles H. Best. Sie extrahierten ebenfalls Insulin aus tierischen Fetten und nannten es Isletin. Mit Unterstützung des Biochemikers James Collip gelang es ihnen ein wesentlich reineres Extrakt zu gewinnen, mit dem im Jahr 1922 erstmals ein Mensch behandelt wurde. Leonard Thompson überlebte 14 Jahre lang, bevor er an den Folgen einer Lungenentzündung starb. Der 5 Jahre alte Theodore Ryder wurde ebenfalls 1922 mit diesem Extrakt behandelt und wurde 75 Jahre alt.

Ein Insulin zu entwickeln, das eine längere Wirkzeit besaß, gelang 1936 Hans Christian Hagedorn. Ihm zu Ehren wurde das erste langwirkende (Basalinsulin) Insulinpräparat Insulinpräparat „Neutrales Protamin Hagedorn = NPH-Insulin) genannt.

Das „Banting House“ in London, Ontario, Kanada, wo Banting lebte, als er das Insulin entwickelte, ist heute ein Museum.

Die Entwicklung der Insulinproduktion

Die erste Firma, die das patentierte Verfahren zur Gewinnung von Insulin nutzte, war Eli Lilly and Company. Viele Jahrzehnte lang wurde Insulin nun aus den Bauchspeicheldrüsen von Rindern und Schweinen aus Schlachtbetrieben gewonnen. Allerdings benötigte man eine sehr große Anzahl an Tieren. Für 100 kg Insulin waren 7,5 Millionen Tiere notwendig. Auch waren immunologische Nebenwirkungen nicht selten.

Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, musste ein anderes Herstellungsverfahren gefunden werden. Dies gelang 1976 zwei Chemikern der Firma Hoechst. Sie synthetisierten Humaninsulin aus Schweineinsulin, da es nur einen Unterschied in der Eiweißstruktur bei beiden Insulinen gibt. Und wieder nur 3 Jahre später gelang die gentechnische Herstellung des Insulins mittels E.coli-Bakterien. Dadurch war es nun möglich, Insulin in großen Mengen herzustellen, um den inzwischen steigenden Bedarf zu bedienen.

 


1979

Verfahren zur gentechnischen Herstellung von Insulin mittels E.coli-Bakterien entwickelt.


1983

Humaninsulin kommt auf den Markt.


1985

Insulinpens kommen auf den Markt.


1986

Schnellwirksame Analoginsuline
kommen auf den Markt.

Zeitstrahl: Geschichte des Insulins (3)

Der erste Insulinpen kommt auf den Markt

Der erste Insulinpen kam erst 1985 auf den Markt. Er löste die aufwendige Anwendung eines „Spritzbesteckes“ ab, bei dem die Patienten vor jeder Insulininjektion die Injektionsnadeln schärfen und auskochen mussten. Dies war ein weiterer Meilenstein in Punkto Lebensqualität für unzählige Betroffene.

Die Zukunft von Insulin

Heute gibt es eine Vielzahl von Insulinen, die sich hauptsächlich in der Wirkzeit und in der Konzentration unterscheiden. Sie werden entweder mithilfe von Hefepilzen oder gentechnisch veränderten Bakterien hergestellt. Durch sie kann eine individuelle, dem Leben des Patienten angepasste Insulintherapie erfolgen.

Und die Forschung steht nicht still. In der Entwicklung sind intelligente Insuline. Die sogenannten Smart-Insuline, als Depot unter die Haut gespritzt, wirken sie mal mehr mal weniger stark, je nach Höhe des aktuellen Blutzuckerspiegels und können vielleicht so zukünftig Unterzuckerungen gänzlich verhindern.

Autorinnen

Claudia Donath und Astrid Hofmann sind Diabetesberaterinnen DDG (Deutsche Diabetes Gesellschaft): Sie bringen umfangreiche Erfahrung rund um das Thema Diabetes mit und haben dabei große Freude dieses Wissen in Form von leicht verständlichen Texten und aktuellen Beiträgen für den Leser aufzubereiten. Darüber hinaus beraten und schulen sie mit viel Engagement Menschen aller Typen des Diabetes, dazu zählen insbesondere auch Kinder und Schwangere.

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