Kann eine falsche Insulindosierung tödlich sein? Wissenschaftliche Diskussion der Szene in The Long Season

In der ersten Folge des erfolgreichen Suspense-Dramas „The Long Season“ holte der zweite männliche Hauptdarsteller Gong Biao (Biaozi), der an Diabetes leidet, eine Insulinspritze aus dem Kühlschrank und stellte fest, dass die „Waage falsch war“. Dieses kleine Detail erregte aufgrund von Biaozis Tod am Ende des Stücks große Aufmerksamkeit und viele Leute spekulierten, dass Biaozi ermordet wurde. Wie schwerwiegend sind die Folgen einer zu hohen oder zu geringen Insulingabe? Beginnen wir mit den grundlegendsten Prinzipien.

Geschrieben von Guo Xiaoqiang (Hebei Institute of Physical Education)

Durst, Hunger, häufiges Wasserlassen, Müdigkeit, Gewichtsverlust … Die Menschen kennen die Symptome von Diabetes seit Tausenden von Jahren. Sie lassen sich mit „dreimal mehr und einmal weniger“ zusammenfassen: „mehr trinken, mehr essen, mehr urinieren und abnehmen.“ Tatsächlich ist der unmittelbarste Eindruck, dass der Urin süß wird, was auch der Ursprung des Namens „Diabetes“ ist. Obwohl Diabetes eine lange Geschichte hat und weit verbreitet ist, waren die Menschen ihm lange Zeit hilflos ausgeliefert. Obwohl es in der Geschichte viele sogenannte „Wunderrezepte“ und „gute Rezepte“ gab, hat sich letztlich gezeigt, dass sie in der Praxis wenig Wirkung haben. Auch im späten 19. Jahrhundert war die Hungertherapie, bei der es vor allem um die Reduzierung der Zuckeraufnahme ging, noch immer die beste Behandlungsmöglichkeit. In der beliebten Fernsehserie „The Long Season“ ist der Protagonist Biaozi ein Diabetiker, der gerne grillt. Stellen Sie sich vor, wie grausam diese Therapie für ihn wäre. Und die Wirkung war nicht sehr gut.

Erst mit der Einführung des Insulins kam es zu einer grundlegenden Veränderung in der Diabetesbehandlung.

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Entdeckung und Anwendung von Insulin

Im Jahr 1889 führten zwei deutsche Forscher, Oskar Minkowski und Joseph von Mering, eine totale Pankreatektomie an einem Hund durch. Nach der Operation entwickelte der Hund Symptome einer Diabeteserkrankung, wie beispielsweise einen erhöhten Blutzuckerspiegel, und starb kurz darauf. Dieses Phänomen weist darauf hin, dass zwischen der Zerstörung der Bauchspeicheldrüse und der Entstehung von Diabetes ein enger Zusammenhang besteht. Im Jahr 1910 gab der britische Physiologe Sir Edward Albert Sharpey-Schafer seine eigene Erklärung dafür. Er schlug vor, dass die Bauchspeicheldrüse eine Substanz absondern kann, die den Blutzucker reguliert, und dass der Mangel an dieser Substanz die Ursache für Diabetes ist. Er prägte das Wort „Insulin“, um die magische Substanz zu benennen, die den Blutzucker reguliert. In diesem Fall bedeutet dies, dass das Diabetesproblem durch die Ergänzung mit Insulin wirksam gelöst werden kann. Leider haben mehrere Forscher vergeblich versucht, eine bestimmte Menge Insulin aus der Bauchspeicheldrüse zu gewinnen.

Im Jahr 1920 erfuhr der junge kanadische Arzt Frederick Grant Banting vom Entwicklungsstand des Insulins und beschloss, sich mit der Schwierigkeit der Insulingewinnung auseinanderzusetzen. Er las die einschlägige Literatur und erkannte, dass er durch das vorherige Verschließen des Pankreasgangs und die daraus resultierende Nekrose des exokrinen Pankreasgewebes die Trypsinausschüttung verringern und den Abbau des Insulins vor der erfolgreichen Extraktion wirksam verhindern konnte! Obwohl Banting die Idee hatte, fehlten ihm selbst die notwendigen Versuchseinrichtungen, sodass er eine Zusammenarbeit mit John Macleod suchte, einem Wissenschaftler auf dem Gebiet des Zuckerstoffwechsels. Macleod stimmte dem Vorschlag zu, bereitete sich jedoch gerade auf eine Reise vor und beauftragte daher seinen Assistenten Charles Herbert Best, Banting zu unterstützen.

Nach vielen Versuchen und Verbesserungen erhielten Banting und Best schließlich eine bestimmte Menge relativ gereinigten Hundeinsulins. Als sie diese gereinigten Substanzen einem Hund mit schwerer Diabetes injizierten, geschah ein Wunder – der Blutzuckerspiegel des Hundes sank rapide und verschiedene Symptome wurden gelindert, bis er schließlich aufgrund von Insulinmangel starb. Als McLeod von seiner Reise zurückkehrte und diese aufregenden Neuigkeiten erfuhr, erkannte er sofort die klinische Bedeutung dieser Entdeckung und kontaktierte das Krankenhaus, um die Wirksamkeit von Insulin zu testen.

Im Januar 1922 war Thompson, ein 14-jähriger diabetischer Junge in einem Krankenhaus im kanadischen Toronto, der erste Patient, der eine Insulinbehandlung erhielt. Zwar ist der therapeutische Effekt anders als im Tierversuch, die Gesamtwirkung ist jedoch dennoch zufriedenstellend. Dieses Ergebnis sorgte für großes Aufsehen und gab vielen Diabetikern Hoffnung auf eine Heilung. Anschließend bat McLeod den Biochemiker James Collip, den Insulinextraktionsprozess weiter zu verbessern, um einerseits die Produktion zu steigern und den Bedarf von mehr Patienten zu decken, und andererseits die Reinheit des Insulins zu verbessern, klinische Nebenwirkungen zu verringern und die klinische Wirkung zu verbessern. Bald gelang es, Insulin aus Tieren wie Schweinen und Kühen zu gewinnen, und immer mehr Diabetiker konnten eine Insulinbehandlung in Anspruch nehmen. Das kristalline künstliche Insulin, das in meinem Land 1965 erstmals synthetisiert wurde, wurde aus Rinderinsulin hergestellt.

Die Entdeckung und Anwendung von Insulin verbesserte die Behandlung von Diabetes erheblich und war ein Meilenstein in der Medizingeschichte. Banting und MacLeod teilten sich im folgenden Jahr (1923) den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre „Entdeckung des Insulins“, und Banting war mit 32 Jahren der jüngste Preisträger in der Geschichte dieser Auszeichnung. Die Entdeckung des Insulins ist von großer Bedeutung und verdient tatsächlich den Nobelpreis. Doch warum haben diese beiden Personen den Preis gewonnen? Es kam zu Kontroversen und schließlich gab Banting die Hälfte des Preisgeldes an Best und MacLeod die andere Hälfte an Collip.

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Entwicklung und Verbesserung von Insulin

Seit den 1920er Jahren ist der klinische Bedarf an Insulin von Tag zu Tag gestiegen, und es kam zwangsläufig zu Lieferengpässen. Damals wurde für die Insulinproduktion hauptsächlich die Bauchspeicheldrüse von Kühen oder Schweinen verwendet, doch der Insulingehalt in der Bauchspeicheldrüse war extrem niedrig, was die Produktion extrem teuer machte. Selbst in den 1980er Jahren reichten die Bauchspeicheldrüsen von 23.500 Tieren nur aus, um 750 Diabetiker ein Jahr lang mit Insulin zu versorgen, was für Diabetiker aus Familien mit niedrigem Einkommen unerschwinglich war.

In den 1970er Jahren veränderte das Aufkommen der Gentechnik die Produktion vieler Medikamente, darunter auch Insulin, grundlegend. Im Jahr 1978 integrierten Forscher bei Genentech in den USA das menschliche Insulin-Gen in das Genom von Escherichia coli und verwendeten Escherichia coli zur Herstellung von menschlichem Insulin. Da sich E. coli schnell vermehrt und leicht zu handhaben ist, kann es für die Produktion gentechnisch verändert werden. Im Laufe der Zeit stieg die Insulinproduktion stark an, die Kosten sanken erheblich und der Preis fiel rapide. Revolutionäre Technologien haben nach und nach die traditionellen Herstellungsmethoden ersetzt, gentechnisch verändertes Insulin hat Einzug in die Haushalte der meisten Menschen gehalten und ist für die meisten Diabetiker zu einem täglichen Medikament geworden. (Wie könnte sich Biaozi dank der Gentechnik sonst Insulin leisten?)

Auch die weitverbreitete Verwendung von Insulin hat in vielerlei Hinsicht zu einer rasanten Entwicklung geführt. Seit den 1980er Jahren konzentrierten sich die Forscher nicht mehr nur auf die therapeutische Wirkung von Insulin. Stattdessen begannen sie, Aspekte wie den Alltag, den Lebensstil und den Komfort der Patienten in Kombination mit den Anforderungen einer „Langzeitmedikation“ zu berücksichtigen, was zu einer raschen Entwicklung von Insulin-Dosierungsformen führte. Produkte wie Insulinpens und inhalierbares Insulin wurden nacheinander auf den Markt gebracht und erleichtern den Patienten die Arbeit erheblich.

Zwei Arten von vorgefüllten Insulinpens. Quelle: Wikipedia

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Wie Insulin wirkt

Nachdem Insulin ins Blut ausgeschüttet wurde (oder exogenes Insulin in den Körper injiziert wurde), wird es durch den Körper transportiert. Wenn es auf Effektorzellen (sogenannte „Zielzellen“) trifft, verbindet es sich mit Molekülen, sogenannten „Rezeptoren“, auf der Zelloberfläche und löst so eine Reihe von Stoffwechselreaktionen innerhalb der Zelle aus. Eine davon besteht darin, den Abbau von Glukose zu beschleunigen, die Glukosespeicherung zu erhöhen oder Glukose in Fett umzuwandeln – daher kann die langfristige Einnahme von Insulin zu einer Gewichtszunahme führen (Bruder Biao soll 72 kg wiegen) – und so letztendlich den Blutzuckerspiegel zu senken.

Ein Mangel an Insulin stört den Glukosehaushalt im Körper, was zu hohem Blutzucker und einer Reihe von Schäden im Körper führt. Es gibt zwei Arten von Insulinmangel. Eine davon ist der absolute Mangel, bei dem der Körper die Fähigkeit zur Insulinproduktion vollständig verliert. Dies wird als Typ-1-Diabetes bezeichnet und ist eine Erbkrankheit. Die Krankheit entwickelt sich bei den Patienten frühzeitig, weshalb sie auch als juveniler Diabetes bezeichnet wird. Der andere ist der relative Mangel, was bedeutet, dass der Körper zwar eine gewisse Menge Insulin produzieren kann, die Bindungswirkung des Insulins an den Rezeptor jedoch verringert ist oder seine Fähigkeit, den Blutzucker zu senken, aus anderen Gründen geschwächt ist. Dieser Zustand wird als Typ-2-Diabetes bezeichnet. Bei den Patienten entwickelt sich die Krankheit erst spät und sie weisen meist eine gewisse genetische Veranlagung auf. Man nennt ihn auch Altersdiabetes.

Die therapeutische Wirkung von Insulin variiert je nach Art der Erkrankung. Patienten mit Typ-1-Diabetes sind in der Regel lebenslang insulinabhängig, während bei Patienten mit Typ-2-Diabetes vor allem eine Steigerung der Insulinsensitivität erforderlich ist.

Derzeit werden in der Klinik viele verschiedene Insulinarten eingesetzt. Ihre Verweildauer im Körper und der Zeitpunkt ihres Wirkungseintritts variieren stark:

Schnell wirkendes Insulin beginnt innerhalb von 15 Minuten nach der Anwendung zu wirken, seine Wirkung hält jedoch nur 2 bis 4 Stunden an.

Kurzwirksames Insulin (auch Normalinsulin genannt) braucht etwas länger (30 Minuten) bis es im Körper wirkt und hält etwas länger (3-6 Stunden) an als schnellwirksames Insulin.

Die Wirkung von Langzeitinsulin setzt normalerweise 2–4 Stunden nach der Anwendung ein, kann aber auch 24 Stunden anhalten und so den Insulinbedarf des ganzen Tages decken. Durch die Anwendung von langwirksamem Insulin am Morgen oder vor dem Schlafengehen kann der Blutzuckerspiegel den ganzen Tag über kontrolliert werden.

Ultralang wirkendes Insulin setzt normalerweise nach 6 Stunden ein und kann 36 bis 42 Stunden anhalten. Ein weiterer wesentlicher Unterschied zu langwirksamem Insulin besteht darin, dass es keinen Konzentrationspeak aufweist (die Wirksamkeit ist relativ stabil), wodurch das Hypoglykämierisiko wirksam gesenkt werden kann.

Neben dem häufig verwendeten Injektionsinsulin gibt es auch Inhalationsinsulin, das in die Kategorie der schnell bzw. kurz wirkenden Insuline (Wirkdauer ca. 3 Stunden) fällt.

Die tägliche Anwendung besteht üblicherweise hauptsächlich aus langwirksamem Insulin oder ultralangwirksamem Insulin, wobei kurzwirksames Insulin in Kombination verwendet wird.

Für Patienten mit Typ-1-Diabetes und einige Patienten mit Typ-2-Diabetes, die langfristig Insulin verwenden, ist eine kleine, tragbare Insulinpumpe eine praktische Option, die kontinuierliche Dosen schnell wirkenden Insulins abgeben kann. Es wurde ein automatisches Insulinabgabesystem entwickelt, das eine Insulinpumpe mit einem kontinuierlichen Blutzuckermessgerät kombiniert. Es kann Veränderungen des Blutzuckerspiegels rechtzeitig erkennen und die Insulindosis entsprechend anpassen, was eine präzisere Kontrolle des Blutzuckerspiegels ermöglicht.

Fragen zur Überlegung

Welche Art von Diabetes hat Biaozi?

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Insulinmissbrauch

Insulin ist eine gute Nachricht für Diabetiker, aber eine unsachgemäße Anwendung kann auch schwerwiegende Folgen haben.

Der Hauptzweck von Insulin besteht darin, den Blutzucker, also den Glukosespiegel im Blut, zu senken. Glukose ist ein äußerst wichtiger Energieträger. Zu viel ist schädlich, aber auch zu wenig kann Probleme verursachen. Zwei häufige Arten des Missbrauchs sind zu wenig oder zu viel Insulin.

Wie viel Insulin sollte eine Person einnehmen? Normalerweise wenden wir die Methode „von weniger nach mehr, allmählich steigern“ an, um die blutzuckersenkende Wirkung zu testen und schließlich einen geeigneteren Konzentrationsbereich zu erhalten.

Warum hat Biaozi Insulin aus dem Kühlschrank genommen? Da Insulin ein Protein mit geringer In-vitro-Stabilität ist, muss es normalerweise im Kühlschrank gelagert werden. Bei unsachgemäßer Lagerung kann es leicht zu einer Verringerung der Wirksamkeit kommen und bei längerer Anwendung kann sich die Heilung der Erkrankung leicht verzögern. Darüber hinaus kann eine unzureichende Dosierung leicht zu einer unzureichenden Blutzuckerkontrolle führen, was der Kontrolle der Krankheit nicht förderlich ist.

Übrigens: Das Spritzen von Insulin kann bei niedrigen Temperaturen leicht unangenehm sein, deshalb sollte man es grundsätzlich etwas früher aus dem Kühlschrank nehmen und langsam spritzen.

Wenn Sie zu wenig geben, wird die Krankheit nicht geheilt. Ist es in Ordnung, wenn Sie etwas mehr geben? Es kommt tatsächlich häufig vor, dass man zu viel spielt. Durch Rechenfehler, wiederholte Injektionen oder falsche Darreichungsformen gelangt zu viel Insulin in den Körper, wodurch der Blutzuckerspiegel unter den Mindestwert sinkt, was ebenfalls eine Reihe von negativen Folgen nach sich ziehen kann. Zu den leichten Symptomen zählen Schwindel, Hunger, Müdigkeit, Herzrasen, Unaufmerksamkeit, Schwitzen, blasse Haut. Zu den schweren Symptomen zählen Koma, Orientierungsverlust und epileptische Anfälle. Zu diesem Zeitpunkt sollten Sie Ihren Zuckerbedarf rechtzeitig decken, um die Symptome einer Hypoglykämie zu lindern. Wenn die Symptome schwerwiegend sind, suchen Sie sofort einen Arzt auf. Wenn Insulin über einen längeren Zeitraum ohne Kontrolle der Dosierung angewendet wird, kann dies zu einer Hypoglykämie als Nebenwirkung führen.

Wenn Biaozis Insulin manipuliert wurde, könnte es sein, dass er zu wenig oder zu viel davon verabreicht hat? Aber in beiden Fällen bräuchte es mehr als eine Bewegung, um Konsequenzen zu haben, und es ist unwahrscheinlich, dass es direkt zu einem Autounfall kommt.

Verweise

[1] Vecchio I, Tornali C, Bragazzi NL, Martini M. Die Entdeckung des Insulins: Ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte der Medizin. Front Endocrinol (Lausanne), 2018,9:613.

[2] FDA. 100 Jahre Insulin (https://www.fda.gov/about-fda/fda-history-exhibits/100-years-insulin)

[3] Doskicz J. Die 6 Insulintypen: Ein Leitfaden zu regulären, kurz- und langwirksamen Insulinen (https://www.goodrx.com/classes/insulins/insulin-types-how-to-use)

[4] Insulin-Überdosis (https://www.diabetes.co.uk/insulin/insulin-overdosage.html)

[5] Petersen MC, Shulman GI. Mechanismen der Insulinwirkung und Insulinresistenz. Physiol Rev, 2018, 98(4):2133-2223.

Dieser Artikel wird vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützt

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

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