Insulintherapie

Wissenschaftliche Unterstützung: Prof. Dr. Andreas Fritsche / Andreas Vosseler M.A.

Bei Typ-1-Diabetes kann die Bauchspeicheldrüse das blutzuckersenkende Hormon Insulin nicht mehr in ausreichender Menge oder gar nicht mehr produzieren. Menschen mit der Autoimmunerkrankung Typ-1-Diabetes sind daher immer auf eine künstliche Zufuhr des blutzuckersenkenden Hormons Insulin per Spritze, Pen oder Insulinpumpe angewiesen.

Auch bei Patientinnen und Patienten, die schon viele Jahre einen Typ-2-Diabetes haben, wird im Laufe der Erkrankung oft eine Insulintherapie notwendig. Dies ist der Fall, wenn Ernährungsumstellung und körperliche Bewegung allein oder die Behandlung mit blutzuckersenkenden Tabletten nicht mehr zum Erfolg führen.

In Diabetes-Schulungen lernen die Patientinnen und Patienten, wie sie die Insulintherapie im Alltag selbstständig durchführen können. Die Therapie und deren Anpassung sollten in enger Absprache mit der Ärztin oder dem Arzt erfolgen.

Wie wirkt Insulin?

Mit modernen Insulinpräparaten lassen sich die natürlichen Vorgänge der Insulinausschüttung nachbilden. Sie ermöglichen heute eine wirksame und nebenwirkungsarme Insulintherapie.

  • Beim gesunden Menschen schüttet die Bauchspeicheldrüse immer dann vermehrt Insulin ins Blut aus (Bolus), wenn nach dem Essen der Blutzuckerspiegel ansteigt.
  • Daneben gibt es eine Grundproduktion von Insulin (Basis), die in verschiedene Zucker- und Fettstoffwechselprozesse regulierend eingreift. Diese physiologischen Vorgänge werden mit dem sogenannten Basis-Bolus-Konzept nachgestellt.
  • Der Bedarf an Insulin kann sich in bestimmten Lebenssituationen ändern, zum Beispiel in der Schwangerschaft und Stillzeit. Auch Infekte, andere Begleiterkrankungen oder Operationen können Einfluss auf den Stoffwechsel haben.
  • Der Insulinanstieg nach dem Essen wird hauptsächlich durch die Aufnahme von Kohlenhydraten ausgelöst. Der Insulinbedarf ist in der Regel morgens am höchsten und variiert von Mensch zu Mensch stark. Viele andere Faktoren wie zum Beispiel Stress, körpereigene Hormone oder körperliche Aktivität wirken sich zudem auf den Insulinbedarf aus. Andere Nahrungsbestandteile wie Fette oder Eiweiße beeinflussen ebenfalls die Insulinabgabe.

Eine Insulintherapie sollte mit regelmäßigen Selbstmessungen des Blutzuckers einhergehen. Diese helfen, die Insulinmenge je nach Gegebenheit anzupassen und einer Unterzuckerung rechtzeitig entgegenzuwirken.  

Welche Arten von Insulin gibt es?

Heutzutage gibt es eine Vielzahl von Insulinpräparaten, die auf unterschiedliche Weise hergestellt werden. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Wirkungszeit. So gibt es sehr schnell wirkende Insuline oder Insuline mit bestimmten Zusätzen, die die Wirkung des Präparats verzögern.

Basalinsuline: langwirksame Insuline für den Grundbedarf

  • Humaninsuline: Diese werden mit gentechnischen Methoden mithilfe von Bakterien oder Hefen hergestellt. Die chemische Struktur der Humaninsuline entspricht genau der des natürlichen menschlichen Insulins (human = menschlich). Insulin ist ein Eiweißstoff (Protein).
    In diese Gruppe fallen auch die NPH-Insuline (NPH = Neutral Protamin Hagedorn). Sie werden auch Verzögerungsinsuline genannt. Ihre Wirkung setzt verzögert ein und hält über maximal den halben Tag an.
  • Insulinanaloga: Insulinanaloga (auch Analoginsuline genannt) werden wie Humaninsuline synthetisch hergestellt und besitzen dieselben Eigenschaften wie diese. Im Vergleich zum natürlichen Hormon ist die molekulare Struktur des Proteins aber geringfügig verändert, etwa durch den Austausch oder das Anhängen von Aminosäuren an bestimmten Stellen. Mit diesen Modifikationen lassen sich Eintritt und Dauer der Insulinwirkung beeinflussen.
    Es gibt langwirkende Insulinanaloga und Präparate mit sehr schnellem Wirkungseintritt. Die langwirksamen Insulinanaloga werden auch Langzeitinsuline genannt und wirken meist über 24 Stunden.

Schnell­wirk­sa­me In­su­linana­lo­ga als Mahl­zei­ten­in­su­li­ne

Der modernen Basis-Bolus-Therapie den Weg geebnet haben die schnell- und kurzwirksamen Insulinanaloga (Beispiele sind Lispro, Glulisin und Aspart).

Ihr Effekt auf den Glukosestoffwechsel setzt bereits ungefähr 10 Minuten nach der Injektion ein, erreicht nach circa 1 bis 1,5 Stunden sein Maximum und ist nach 3 bis 4 Stunden wieder abgeklungen.

Normales Humaninsulin fängt dagegen erst circa 20 bis 30 Minuten nach der Injektion an zu wirken und wirkt etwas länger (circa 4 bis 6 Stunden). Mit den schnellwirksamen Insulinanaloga kann der Spritz-Ess-Abstand manchmal wegfallen.

Wel­che For­men der In­sulin­the­ra­pie gibt es?

Da sich der Insulinbedarf von Mensch zu Mensch unterscheidet, ist eine Insulintherapie stets individuell auf die Patientin beziehungsweise den Patienten zugeschnitten. Verschiedene Therapieformen sind heute gängig.

So gibt es beispielsweise Therapieformen mit 2 Injektionen pro Tag (die sogenannte "konventionelle Insulintherapie") oder mit mehrmaligen täglichen Injektionen ("intensivierte Insulintherapie"). Der Unterschied zwischen beiden Behandlungsformen besteht in der Auswahl der Insulinarten und der Häufigkeit und Dosierung der Insulingaben.
Welche Form der Insulintherapie sie letztendlich wählen, sollten Menschen mit Diabetes im Einzelfall unter Einbeziehung ihrer individuellen Besonderheiten, der jeweiligen Fähigkeiten und der Lebenssituation gemeinsam mit ihrer Ärztin oder ihrem Arzt entscheiden.

Für wen ist die kon­ven­tio­nel­le In­sulin­the­ra­pie ge­eig­net?

Die konventionelle Insulintherapie (CT) wird mehrheitlich bei Typ-2-Diabetes eingesetzt. Sie kann auch eine Lösung sein, wenn Pflegepersonal oder Angehörige die Insulintherapie übernehmen müssen und ein möglichst einfaches Behandlungsschema anstreben.

  • Menschen, die die konventionelle Insulinbehandlung durchführen, spritzen 2-mal täglich zu festen Zeiten eine festgelegte Menge Insulin. Meist verwenden sie dazu eine feste Mischung aus Basal- und Bolus-Insulin, also langwirksamen und kurzwirksamen Insulinen.
  • Die Insulinwirkung hält dabei über den gesamten Tag an. Es ist daher wichtig, regelmäßig über den Tag verteilt Mahlzeiten zu sich zu nehmen, die eine bestimmte Menge an Kohlenhydraten enthalten. Körperliche Bewegung wird durch zusätzliche Mahlzeiten ausgeglichen.
  • Für Menschen mit einem sehr gleichmäßigen Tagesablauf kann die konventionelle Insulintherapie geeignet sein.
  • Allerdings ist die Unterzuckerungsgefahr bei der konventionellen Insulintherapie am höchsten. 

Diese Therapie stößt an ihre Grenzen, wenn die Mahlzeiten und die Tagesaktivitäten nicht immer einem festen Rhythmus folgen. Bei Menschen mit Typ-1-Diabetes hat sich daher die intensivierte konventionelle Insulintherapie als Standard durchgesetzt. 

Wie funktioniert die intensivierte konventionelle Insulintherapie (ICT)?

Die intensivierte Insulintherapie (ICT) folgt dem oben beschriebenen Basis-Bolus-Prinzip und orientiert sich eher an den natürlichen Stoffwechselvorgängen. Die Insulinmenge wird jeweils kurzfristig an den aktuellen Blutzuckerspiegel, die Nahrungsmenge und körperliche Aktivitäten angepasst. Voraussetzung dafür sind jedoch regelmäßige Blutzuckermessungen.

  • Ein langwirksames Basalinsulin, welches 1- bis 2-mal pro Tag gespritzt wird, deckt den Insulingrundbedarf ab.
  • Vor jeder Mahlzeit wird ein kurzwirksames Bolusinsulin (also eine an den Kohlenhydratgehalt des Essens angepasste 1-malige Dosis) für den erhöhten Insulinbedarf aufgrund des Essens eingesetzt.
  • Die Insulingaben einer intensivierten Therapie können mithilfe eines Insulinpens, einer Insulinspritze oder einer Insulinpumpe erfolgen.
  • Bei einer Insulinpumpe werden ausschließlich kurzwirksame Insuline verwendet.
  • Zur Deckung des Grundbedarfs gibt die Pumpe über den Tag verteilt regelmäßig kleine Mengen Insulin ab.

Eine intensivierte Insulintherapie bringt gesundheitliche Vorteile. Sie ermöglicht eine bessere Blutzuckereinstellung und ist zugleich mit einem flexiblen, aktiven Lebensstil besser vereinbar.

Wie berechnet sich der Insulinbedarf?

Der Gesamtbedarf an Insulin setzt sich zu etwa der Hälfte aus dem Grundbedarf (Basis) zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels und zum anderen aus dem Bedarf, der durch das Essen nötig wird, zusammen. Die Bauchspeicheldrüse schüttet nach jedem Essen gezielt Insulin aus, um auf den nahrungsbedingten Anstieg der Zuckermenge im Blut zu reagieren.

Der Grundbedarf ist nötig, um nahrungsunabhängig Stoffwechselvorgänge, wie zum Beispiel die Fetteinschmelzung, zu bremsen. Bei Menschen mit Diabetes sind beide Sekretionsvorgänge nur eingeschränkt (Typ-2-Diabetes) oder gar nicht (Typ-1-Diabetes) möglich. Beim Typ-2-Diabetes können neben Insulin auch Tabletten zur Behandlung eingesetzt werden, beim Typ-1-Diabetes muss immer Insulin von außen zugeführt werden. In welcher Form und in welcher Menge dies geschieht, ist individuell verschieden.

Insbesondere bei Typ-1-Diabetes gilt eine Behandlung nach dem Basis-Bolus-Konzept mittlerweile als die Vorgehensweise der Wahl. Mit dem Basis-Bolus-Konzept beim Typ-1-Diabetes wird die Funktion der bedarfsgerechten Insulinausschüttung der Bauchspeicheldrüse nachgeahmt (auch funktionelle Insulintherapie (FIT) genannt).

  • Dabei injiziert sich die Patientin oder der Patient 1- bis 2-mal am Tag ein langwirksames Basalinsulin ins Unterhautfettgewebe. Von dort gelangt es nach und nach in den Blutkreislauf. Über den Tag ist so eine gewisse Grundversorgung mit dem Hormon gewährleistet.
  • Zusätzlich wird vor den Mahlzeiten ein Insulinbolus verabreicht: Dies ist eine Einzeldosis von kurzzeitig wirkendem Insulin, welche speziell an die Kohlenhydratmenge der Mahlzeit angepasst ist. Dieser Bolus fängt den mit der Nahrungsaufnahme einhergehenden Anstieg des Blutzuckers ab. Er wird auch Mahlzeiteninsulin genannt.
  • Der große Vorteil des Basis-Bolus-Prinzips ist, dass es den physiologischen Vorgängen, die im menschlichen Körper den Zuckerstoffwechsel äußerst präzise steuern, am nächsten kommt. Geht beim gesunden Menschen der Blutzuckerspiegel beim Essen nach oben, kann die Bauchspeicheldrüse die Insulinfreisetzung binnen kürzester Zeit auf ein Vielfaches steigern. Dieser natürliche Verlauf der Insulinsekretion wird mit der Basis-Bolus-Therapie nachempfunden.

Überhaupt erst ermöglicht wurde dieses Behandlungskonzept durch die Entwicklung von Insulinen, die entweder verzögert und über einen längeren Zeitraum, oder aber sehr schnell und dafür nur kurz ihre Wirkung entfalten. Obwohl hier inzwischen verschiedene Präparate auf dem Markt sind, arbeiten Hersteller und Forschende an neuen Verzögerungs- und Mahlzeiteninsulinen, welche die Basis-Bolus-Therapie noch weiter verfeinern sollen.

Bereits 1936 entwickelte der dänische Arzt Hans Christian Hagedorn (1888-1971) das erste Insulinpräparat mit verlängerter Wirkdauer. Die verzögerte Freisetzung aus dem Unterhautfettgewebe erreichte der Diabetesforscher, indem er das damals übliche Schweine-Insulin an das Eiweiß Protamin koppelte, das damals aus dem Sperma bestimmter Fischarten gewonnen wurde. Später verfeinerten Hagedorn und sein Team dieses Verfahren durch die Zugabe von Zink-Ionen. Das ist ein Mechanismus, den auch die Bauchspeicheldrüse nutzt, um dort produziertes Insulin stabil zu speichern. Die nach seinem Erfinder benannten Neutral Protamin Hagedorn- oder kurz NPH-Insuline haben die Behandlung des insulinpflichtigen Diabetes jahrzehntelang geprägt. Sie sind nach wie vor auf dem Markt, inzwischen als gentechnisch hergestellte Humaninsuline.

  • Ihr Effekt auf den Glukosestoffwechsel setzt etwa 1 Stunde nach der Injektion ein, erreicht nach 4 bis 6 Stunden seinen Höhepunkt und ist nach 8 bis 12 Stunden wieder abgeebbt. Die Wirkstärke und die Wirkdauer von NPH-Insulinen können allerdings stark variieren.
  • Zudem muss der milchig-trübe Bodensatz vor dem Spritzen durch wiederholtes Schwenken erst sorgfältig gelöst werden. Diese Nachteile haben dazu geführt, dass die NPH-Insuline heute immer mehr durch moderne langwirksame Insulinanaloga verdrängt werden.

Insulin Glargin, das 1. Insulinanalogon zur Basistherapie des Diabetes, wurde im Jahr 2000 zugelassen. Nach Ablauf des Patentes brachten andere Hersteller ähnliche Präparate (sogenannte „Biosimilars“) auf den Markt. In die Gruppe der langwirkenden Insulinanaloga fallen neben Glargin zum Beispiel die Präparate Detemir und Degludec.

  • Ihr großes Plus ist, dass das Insulin langsam und gleichmäßig freigesetzt wird. Wie in zahlreichen Studien nachgewiesen wurde, verursachen sie deshalb wesentlich seltener gefährliche Unterzuckerungen (Hypoglykämien) als die NPH-Insuline.
  • Zudem haben die modernen Verzögerungsinsuline eine Wirkungszeit von 24 bis über 40 Stunden. Sie müssen also nur 1-mal am Tag injiziert werden, um den Grundbedarf an Insulin zu decken. Das vereinfacht die Therapie und verbessert die Lebensqualität der Patientinnen beziehungsweise der Patienten.

Den Anfang machte im Jahr 1996 das Insulin Lispro. Inzwischen sind ähnliche Präparate auch von anderen Herstellerfirmen erhältlich (zum Beispiel Aspart und Glulisin).

  • In den zum Spritzen notwendigen Lösungen lagern sich die Insulinmoleküle zu 6er-Komplexen (Hexameren) zusammen. Um vom Unterhautfettgewebe ins Blut zu gelangen, müssen diese Hexamere erst wieder in Einzelbausteine (Monomere) zerfallen.
  • Der Trick bei den modernen Mahlzeiteninsulinen besteht darin, diesen chemischen Prozess durch kleine Veränderungen im Normalinsulin (kurzwirksames Humaninsulin) zu beschleunigen beziehungsweise die Bildung der Hexamere von vornherein zu verhindern. Dadurch wird das Hormon rasch durch das Unterhautfettgewebe transportiert und in den Blutkreislauf aufgenommen.

Die Europäische Kommission ließ Anfang 2017 ein neues Mahlzeiteninsulin zu, das mit einem noch früheren Wirkeintritt den physiologischen Bedingungen bei Stoffwechselgesunden ein weiteres Stückchen näher kommt. Dabei handelt es sich um eine Modifikation des schon länger erhältlichen Insulin Aspart, das durch den Hilfsstoff Niacinamid sehr rasch in die resorbierbaren Insulin-Monomere zerfällt. Das Präparat soll unmittelbar vor, kann aber auch noch 20 Minuten nach Beginn der Mahlzeit verabreicht werden. Es ist auch für die Therapie mit einer Insulinpumpe zugelassen, bei der ebenfalls ein möglichst schneller Wirkeintritt erwünscht ist. Weitere Pharmaunternehmen arbeiten ebenfalls an solchen ultraschnellen Insulinanaloga, die öfter auch als Turboinsulin bezeichnet werden.

Die kurz- und langwirksamen Insulinanaloga haben die Behandlung des Diabetes ganz wesentlich vereinfacht. Sie ermöglichen es bei den meisten Anwenderinnen und Anwendern, den Glukosestoffwechsel gut einzustellen. Nichtsdestotrotz müssen Menschen mit Diabetes auch mit diesen modernen Präparaten vor den Mahlzeiten ihren Blutzuckerwert bestimmen, die erforderliche Insulindosis berechnen und diese dann spritzen.

Sogenannte Smart-Insuline sollen das künftig ändern. Die Idee dahinter ist im Körper ein Insulindepot anzulegen, aus dem das Hormon genau dann in den Blutkreislauf abgegeben wird, wenn tatsächlich Bedarf besteht – heißt bei einem Anstieg des Glukosespiegels. Diese Insuline nennt man auch glukosesensitive Insuline.

Alle großen Insulinhersteller und verschiedene Forschungsgruppen arbeiten momentan an solchen intelligenten Insulinen. Vor allem in den USA sind in letzter Zeit einige Fortschritte gelungen:

  • Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität North Carolina haben Insulinmoleküle so modifiziert, dass sie an Glukosetransporter auf der Oberfläche von roten Blutkörperchen andocken. Geht der Blutzuckerspiegel nach oben, wird das Insulin zunehmend aus dieser Bindung verdrängt und ins Blut freigesetzt. Bei diabetischen Mäusen konnten die Forschenden mit nur einer Injektion des Smart-Insulins den Glukosestoffwechsel über einen Zeitraum von 48 Stunden unter Kontrolle halten.
  • Ähnliches gelang einem Team der University of Utah mit einem Insulinderivat, das Phenylboronsäure als glukosesensiblen „Schalter“ benutzt.
  • Ein weiterer Ansatz ist, das Hormon Insulin in künstliche Membranen zu verpacken, die durch hohe Zuckerspiegel zerstört werden.

Allerdings befinden sich all diese Ansätze aktuell noch in einer frühen Phase der Entwicklung und Erprobung. Bis das erste Smart-Insulin auf den Markt kommt, dürfte es nach Ansicht von Expertinnen und Experten noch einige Jahre dauern.

Menschen, die mit einer konventionellen Insulintherapie behandelt werden, müssen ihre Nahrungsaufnahme an die Wirkung des gespritzten Insulins anpassen. Sonst kann es zu Unterzuckerungen oder erhöhten Blutzuckerwerten kommen. Das bedeutet zum einen, dass nach einem festgelegten Zeitplan gegessen werden muss. Zum anderen muss der Kohlenhydratgehalt der Mahlzeiten genau festgelegt werden.

Aus diesen Gründen ist die Ernährung bei einer konventionellen Insulinbehandlung relativ starr. Sie verlangt in der Regel die Einnahme von 3 Hauptmahlzeiten und gegebenenfalls auch kleinen kohlenhydrathaltigen Zwischenmahlzeiten.

Menschen mit Diabetes können sich Abwechslung verschaffen, indem sie mit Hilfe von Kohlenhydrattabellen ihre Kohlenhydratportionen austauschen. Beispielsweise können sie zwischen Reis, Nudeln, Kartoffeln oder Brot abwechseln. Auch bei Obst kann zwischen verschiedenen Sorten und beim Dessert zum Beispiel zwischen Keksen und Joghurt mit ungefähr der gleichen Kohlenhydratmenge ausgewählt werden.

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Quellen:

Deutsche Diabetes Gesellschaft: S3-Leitlinie Therapie des Typ-1-Diabetes. 2. Auflage, 2018
Deutsche Diabetes Gesellschaft & Arbeitsgemeinschaft für Pädiatrische Diabetologie: Diagnostik, Therapie und Verlaufskontrolle des Diabetes mellitus im Kindes- und Jugendalter. S3-Leitlinie, 2015
European Medicines Agency: Outcome of review of new safety data on insuline glargine. Data from population-based studies and the scientific literature do not indicate an increased risk of cancer. (PDF) 2013 (letzter Abruf: 13. Juli 2019)
Chou, B. et al.: Glucose-responsive insulin activity by covalent modification with aliphatic phenylboronic acid conjugates. In: Proc Natl Acad Sci USA, 2015, 112: 2401-2406
Wang, C. et al.: Red Blood Cells for Glucose-Responsive Insulin Delivery. In: Advanced Materials , Epub 7. März 2017
Universitätsklinikum Tübingen, Medizinische Klinik IV: Schulungsmaterial der Diabetesambulanz
Stand: 03.11.2019