Diabetes: Insulintherapie

1921 gelang es den Medizinern Frederick Grant Banting und Charles Best aus der Bauchspeicheldrüse eines Hundes einen Stoff zu gewinnen, der Diabetes von einer fast immer tödlichen zu einer behandelbaren Erkrankung gemacht hat: Insulin. 1963 schafften deutsche Forscher es erstmals, das blutzuckersenkende Hormon chemisch zu synthetisieren, seit Anfang der 1980er Jahre kann Humaninsulin mit gentechnischen Methoden in großen Mengen hergestellt werden. Die Geschichte der Insulintherapie war von der ersten Stunde an von Entdeckungen und Neuerungen geprägt – und ist es bis heute geblieben.

Moderne Insulinanaloga, die entweder schnell und kurz oder aber über einen langen Zeitraum ihre Effekte entfalten, ermöglichen eine Behandlung nach dem Basis-Bolus-Prinzip. Dieses Konzept ist natürlichen Vorgängen bei der Kontrolle des Blutzuckers nachempfunden. Noch schneller beziehungsweise noch länger wirkende Insulinpräparate sollen die Therapie weiter vereinfachen und verfeinern. Manche dieser neuen Mahlzeiten- und Verzögerungsinsuline sind bereits auf dem Markt, andere befinden sich im fortgeschritten Stadium der Entwicklung. Auch an der nächsten Revolution der Diabetestherapie wird bereits intensiv gearbeitet: den Smart-Insulinen, die das Hormon nur dann in den Blutkreislauf abgeben, wenn der Zuckerspiegel steigt.

Kurz und einfach erklärt im Video: Diabetes behandeln - heute und morgen (Länge: 3.01 Min)

© Diabetesinformationsdienst München / Helmholtz Zentrum München / Deutsches Zentrum für Diabetesforschung

Grundprinzipien der modernen Insulintherapie

Da beim Typ-1-Diabetes die insulinproduzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse zerstört werden, sind die Betroffenen immer auf eine künstliche Zufuhr des blutzuckersenkenden Hormons Insulin per Spritze, Pen oder Insulinpumpe angewiesen. Auch bei Patienten, die schon viele Jahre unter einem Typ-2-Diabetes leiden, wird im Laufe der Erkrankung oft eine Insulintherapie notwendig, wenn Ernährungsumstellung und körperliche Bewegung allein oder auch die Behandlung mit antidiabetischen Medikamenten nicht zum Erfolg führen. Gleiches gilt für weniger bekannte Formen der Zuckerkrankheit wie den Maturity Onset Diabetes of the Young (MODY) oder den Latent Autoimmune Diabetes in Adults (LADA). Die selbstständige Durchführung der Insulintherapie im Alltag will jedoch gelernt sein und muss im Einzelfall in Absprache mit dem Arzt angepasst werden.

Moderne Insulinpräparate machen die Insulintherapie heute so nutzerfreundlich, effektiv und nebenwirkungsarm wie nie zuvor. Und sie ermöglichen eine Behandlung nach dem sogenannten Basis-Bolus-Konzept, das insbesondere beim Typ-1-Diabetes mittlerweile als die Vorgehensweise der Wahl gilt. Dabei injiziert sich der Patient ein- bis zweimal am Tag ein Basalinsulin ins Unterhautfettgewebe, das von dort nach und nach in den Blutkreislauf gelangt und so zu jedem Zeitpunkt eine gewisse Grundversorgung mit dem Hormon gewährleistet. Zusätzlich wird vor den Mahlzeiten ein Insulinbolus verabreicht, der den mit der Nahrungsaufnahme einhergehenden Anstieg des Blutzuckers abfängt.

Das große Plus des Basis-Bolus-Prinzips ist, dass es den physiologischen Vorgängen, die im menschlichen Körper den Glukosestoffwechsel äußerst präzise steuern, am nächsten kommt. Hier gibt es ebenfalls eine Grundproduktion an Insulin, die für Regelungsfunktionen wie die Hemmung der Neubildung von Glukose in der Leber (Gluconeogenese) oder die Unterdrückung der Spaltung von Fetten (Lipolyse) benötigt wird. Geht der Blutzuckerspiegel beim Essen nach oben, kann die Bauchspeicheldrüse die Insulinfreisetzung binnen kürzester Zeit auf das Zigfache steigern. Dieser natürliche Verlauf der Insulinsekretion bei Gesunden wird mit der Basis-Bolus-Therapie nachempfunden. Überhaupt erst ermöglicht wurde diese 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 Forscher an neuen Verzögerungs- und Mahlzeiteninsulinen, welche die Basis-Bolus-Therapie noch weiter verfeinern sollen.

IN KÜRZE

Eine Insulintherapie muss individuell angepasst werden.

Nicht nur das Ausmaß des Insulinmangels spielt eine Rolle, sondern auch, wie sensitiv der Körper des Betroffenen auf Insulin reagiert. Daneben kann der Bedarf an Insulin sich auch in bestimmten Lebenssituationen ändern, zum Beispiel in der Schwangerschaft und Stillzeit. Auch Infekte, andere Begleiterkrankungen oder Operationen können Einfluss auf den Stoffwechsel haben. Personen mit gesundem Stoffwechsel benötigen annähernd eine Einheit (E) pro Stunde als Basalinsulin.

Der Insulinanstieg nach dem Essen wird hauptsächlich durch die Aufnahme von Kohlenhydraten ausgelöst und beträgt pro 10 g Kohlenhydrate etwa 1,5 Einheiten, wobei der Insulinbedarf in der Regel morgens am höchsten ist, zu Mittag am niedrigsten und abends in der Mitte liegt. Andere Nahrungsbestandteile wie Fette oder Eiweiße beeinflussen die Insulinabgabe nicht nennenswert. Eine Insulintherapie sollte jedenfalls immer - mindestens vor den Mahlzeiten und vor der Nachtruhe - auch mit regelmäßigen Selbstmessungen des Blutzuckers einhergehen. Diese helfen, die Insulinmenge je nach Gegebenheit anzupassen und einer Unterzuckerung rechtzeitig entgegen zu wirken.
 

Die unterschiedlichen Arten von Insulin

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.

IN KÜRZE

Basalinsuline decken den Grundbedarf des Körpers an Insulin. Moderne Präparate wirken 24 Stunden und müssen deshalb nur noch einmal am Tag injiziert werden.

Basalinsuline

Bereits 1936 entwickelte der dänische Arzt Hans Christian Hagedorn (1888-1971) das erste Insulinpräparat mit Langzeitwirkung. Die verzögerte Freisetzung aus dem Unterhautfettgewebe erreichte der Diabetesforscher, indem er das damals übliche Schweine-Insulin an das Eiweiß Protamin koppelte, das aus dem Sperma bestimmter Fischarten gewonnen wurde. Später verfeinerten Hagedorn und sein Team dieses Verfahren durch die Zugabe von Zink-Ionen – 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 und sind nach wie vor auf dem Markt, inzwischen als gentechnisch hergestellte Humaninsuline.

  • Ihr Effekt auf den Glukosestoffwechsel setzt etwa eine Stunde nach der Injektion ein, erreicht nach vier bis sechs Stunden seinen Höhepunkt und ist nach acht 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 Kippen und Schwenken erst sorgfältig gelöst werden. Diese Nachteile haben dazu geführt, dass die NPH-Insuline heute immer mehr durch moderne langwirksame Insulinanaloga verdrängt werden.

Wie Humaninsuline werden die Analoga mit Hilfe von Bakterien oder Hefepilzen synthetisch hergestellt und besitzen auch dieselben physiologischen Effekte. Im Vergleich zum natürlichen Hormon ist ihre molekulare Struktur aber geringfügig verändert, etwa durch den Austausch oder das Anhängen von Aminosäuren an bestimmten Stellen. Mit diesen Modifikationen lassen sich Eintritt und Dauer der Wirkung beeinflussen. Glargin, das erste Analoginsulin zu Basistherapie des insulinpflichtigen Diabetes, kam im Jahr 2000 auf den Markt. Inzwischen hat ein zweiter Hersteller mit einem ähnlichen Präparat nachgezogen.

  • 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 Stunden. Sie müssen also nur einmal am Tag injiziert werden, um den Grundbedarf an Insulin zu decken. Das vereinfacht die Therapie und verbessert die Lebensqualität der Patienten.

Anfang 2017 hat die Europäische Kommission ein Glargin-Biosimilar zugelassen. Biosimilars sind Nachahmungen des Originalwirkstoffs. Experten gehen davon aus, dass bei den Insulinen in den nächsten Jahren weitere Biosimilar-Präparate auf den Markt kommen. Im Mai 2015 erhielt mit Insulin glargin U300 ein weiteres neues Basalinsulin die deutsche Zulassung. Es ist dreifach höher konzentriert als das bewährte Insulin glargin U100 und zeichnet sich durch eine etwas langsamere und länger anhaltende Insulinfreisetzung aus. Dies senkt nochmals das Risiko für Unterzuckerungen. Die Wirkung hält über 24 Stunden an und durch die höhere Konzentration muss der Insulin-Pen seltener neu befüllt werden. Letztlich handelt es sich bei diesem Verzögerungsinsulin aber um keine echte Neuerung, sondern um einen modifizierten Nachfolger des klassischen Präparats, dessen Patentschutz mittlerweile ausgelaufen ist. Ein weiteres über 24 Stunden wirksames Insulinanalogon, welches mit weniger Hypoglykämien einhergeht, ist Degludec, das in Deutschland jedoch noch nicht auf dem Markt ist.

Schnellwirksame Insulinanaloga

Der modernen Basis-Bolus-Therapie den Weg geebnet haben die schnell und kurz wirksamen Insulinanaloga. Bei ihnen ist das menschliche Insulin-Molekül geringfügig verändert, Stoffe wurden angehängt oder auch der pH-Wert verändert.

Den Anfang machte im Jahr 1996 Insulin lispro, inzwischen sind ähnliche Präparate auch von anderen Herstellerfirmen erhältlich. 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 zu beschleunigen beziehungsweise die Bildung der Hexamere von vornherein zu verhindern. Dadurch wird das Hormon rasch durchs subkutane Fettgewebe transportiert und in den Blutkreislauf aufgenommen.

Ihr Effekt auf den Glukosestoffwechsel setzt bereits zehn Minuten nach der Injektion ein, erreicht nach einer Stunde sein Maximum und ist nach zwei bis drei Stunden wieder abgeklungen. Normales Humaninsulin sollte dagegen eine halbe Stunde vor der Mahlzeit verabreicht werden, damit es seine Wirkung zum optimalen Zeitpunkt entfaltet. Das schränkt nicht nur die Freiheit der Patienten ein, sondern kann, wenn das Essen doch erst verspätet auf den Tisch kommt, zu gefährlichen Hypoglykämien führen.

  • Mit den schnellwirksamen Insulinanaloga kann der Spritz-Ess-Abstand manchmal wegfallen.
  • Ein weiterer Vorteil gegenüber dem früher als Boluspräparat verwendeten Normalinsulin besteht darin, dass sich Blutzuckeranstiege kurzfristig korrigieren lassen.
  • Zudem sind Unterzuckerungen auf Grund der kurzen Wirkdauer vergleichsweise selten.

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 zwanzig Minuten nach Beginn der Mahlzeit appliziert werden. Es ist auch für die Therapie mit einer Insulinpumpe zugelassen, bei der ein möglichst unmittelbarer Wirkeintritt besonders erwünscht ist. Weitere Pharmaunternehmen arbeiten ebenfalls an solchen ultraschnellen Insulinanaloga, die öfter auch als Turbo-Insulin bezeichnet werden.

GUT ZU WISSEN

Die erste wissenschaftliche Studie, in der ein intelligentes Insulin am Menschen getestet wird, startete 2014 und ist inzwischen auch abgeschlossen. Die Ergebnisse wurden allerdings bis dato noch nicht veröffentlicht.

 

 

 

Smart-Insuline

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

So genannte 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. Wegen dieser eingebauten Blutzuckermessung spricht man auch von glukosesensitiven Insulinen.

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

  • 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 Forscher mit nur einer Injektion des Smart Insulin 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 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 Experten noch einige Jahre dauern.

Welche Formen der Insulintherapie gibt es?

GUT ZU WISSEN

Funktionelle Insulintherapie, intensivierte konventionelle Insulintherapie (ICT) – diese Begriffe werden oft als Synonym für die Basis-Bolus-Therapie verwendet. In Fachkreisen setzt sich die letzte Bezeichnung aber mehr und mehr durch.

 

 

Da sich der Insulinbedarf von Mensch zu Mensch unterscheidet, ist eine Insulintherapie stets individuell auf den Patienten zugeschnitten. Verschiedene Therapieformen sind heute gängig. So stellt man der so genannten "konventionellen Insulintherapie" eine "intensivierte Insulintherapie" gegenüber. Der Unterschied zwischen beiden Behandlungsformen besteht in der Auswahl der Insulinarten und der Häufigkeit und Dosierung der Insulingaben.
Ein weiterer Ansatz ist die Basalunterstützte Orale Therapie (=BOT), eine Kombination der einmaligen Gabe eines langwirkenden Basalinsulins mit Tabletten. Diese Form der Therapie kommt nur für Typ-2-Diabetes-Patienten in Frage. Die zusätzliche Tabletten-Therapie kann aus Metformin, den oralen „inkretinbasierten“ DPP-4-Hemmern (Dipeptidyl-Peptidase-4-Hemmern) oder SGLT-2-Hemmern (Sodium dependent Glucose Co-Transportern) bestehen. Zu dieser Art von Therapie zählt auch die zusätzlich zum Langzeitinsulin durchgeführte Gabe eines Analogons des Glucagon-like peptide-1 (GLP-1), eines unter die Haut (subkutan) zu injizierenden Inkretin-Mimetikums.

Konventionelle Therapie

Eine früher bei Typ-2-Diabetes weitverbreitete konventionelle Insulintherapie sah zwei Spritzen pro Tag mit festen Insulinmengen vor. Verwendet wird hier ein Mischinsulin, d.h. Bolus- und Basalinsulin in einem festen Mischungsverhältnis. Die konventionelle Therapie stieß an ihre Grenzen, wenn der Tagesablauf nicht dem festgelegten Schema aus Spritzen und Essen zu bestimmten Uhrzeiten folgte. Dafür erforderte sie weit weniger Rechenaufwand, da Dosis und Zeitpunkt der Insulingabe stets gleich blieben.

  • Intensivierte konventionelle Therapie (ICT)
    Bei der intensivierten Therapie – heute Standard bei Typ-1-Diabetes – erfolgen mindestens drei Insulingaben mit individuell angepasster Dosis. Soll das Insulin besonders genau angepasst und variiert werden, gibt es die Möglichkeit, eine Insulinpumpe einzusetzen. Damit kann man ein individuelles Programm einstellen, nach dem die Abgabe von Insulin gezielt gesteuert wird. Die intensivierte Therapie ist flexibler, da man auf Veränderungen des Blutzuckers besser reagieren kann.
  • Basalunterstützte orale Therapie (BOT)
    Diese Form der Insulintherapie ist nur bei Typ-2-Diabetes möglich. Es handelt sich um den weitverbreiteten kombinierten Ansatz, bei dem orale Antidiabetika wie Metformin, DPP-4-Hemmer, SGLT-2-Hemmer oder subkutan injizierbare GLP-1-Analoga zusammen mit einer Insulinspritze gegeben werden.

Vorteile einer BOT-Therapie beim Typ-2-Diabetes können eine geringere Gewichtszunahme und weniger Hypoglykämien sein. Der Einsatz antidiabetischer Medikamente hilft, Insulin einzusparen. Metformin, SGLT2 Hemmer und GLP-1 Analoga haben auch eine gewichtsreduzierende Wirkung, was ebenfalls erwünscht ist.

Welche Form der Insulintherapie man letztendlich wählt, sollte im Einzelfall unter Einbeziehung der individuellen Besonderheiten, der jeweiligen Fähigkeiten und der Lebenssituation entscheiden werden.

Wie berechnet sich der Insulinbedarf?

Der Gesamtbedarf an Insulin wird bei Gesunden durch zwei Vorgänge bestimmt. Er setzt sich zu etwa je der Hälfte aus dem Grundbedarf zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels und 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. Das Basalinsulin ist nötig, um nahrungsunabhängig Stoffwechselvorgänge wie zum Beispiel die Fetteinschmelzung zu bremsen. Bei Diabetikern sind beide Sekretionsvorgänge nur eingeschränkt (Typ-2-Diabetes) oder gar nicht (Typ-1-Diabetes) möglich. Deshalb muss dann Insulin von außen zugeführt werden. In welcher Form und in welcher Menge dies geschieht, ist individuell verschieden.

Wie wird Insulin verabreicht?

Insulinpen
© Rob Byron / Fotolia.com

Insulin wird immer durch eine Injektion ins Unterhautfettgewebe verabreicht. Das kann entweder mit einer Spritze oder mit sogenannten Pens geschehen, die einfacher in der Anwendung sind und deshalb heute gerne verwendet werden. Wer das Insulin per Spritze anwendet, sollte genau darauf achten, dass Spritze und Insulindosis dieselbe Kalibrierung haben – wer zum Beispiel mit einer auf U-100 geeichten Spritze Insulin in U-40 Konzentration (40 Einheiten pro ml) aufzieht oder umgekehrt, spritzt sich eine völlig falsche Dosis. War früher die Standarddosis 40 Einheiten pro Milliliter Insulinlösung (U-40), so ist es heute  fast ausschließlich die Konzentration U-100. U-40-Insuline werden nur für wenige Sonderfälle, etwa für  Kleinstkinder verwendet, wo man oft sehr geringe Dosen spritzen muss. Neu sind jetzt auch Insuline in den Konzentrationen 200 E/ml (Insulin degludec, Insulin lispro) oder 300 E/ml (Insulin glargin) für Menschen  mit hohem Insulinbedarf.

Für die Injektion sucht man sich am besten eine gut sichtbare und gut zugängliche Körperstelle und zieht dort eine Hautfalte, in die der Einstich senkrecht erfolgt. Nadeln von vier bis acht Millimeter Länge sind ausreichend. Meistens wird der Bauch oder Oberschenkel dafür gewählt. Bei intensivierter Therapie ist es sinnvoll, das Basalinsulin z.B. immer in die Oberschenkel und das Mahlzeiteninsulin immer in die Bauchhaut zu spritzen. Innerhalb jeder Region sollten die Einstichstellen jedoch gewechselt werden, um Gewebeveränderungen zu vermeiden. Achtung: Nicht zu tief spritzen! Sonst gelangt das Insulin in die Muskeln anstatt ins Fettgewebe, wo die Wirkung sehr rasch und weit weniger kontrolliert erfolgt.

Schließen
Informationen zum Inhalt

Quellen:

Wissenschaftliche Beratung:
Prof. Dr. med. Helmut Schatz, Direktor a.D. der Med. Univ.-Klinik  Bergmannsheil der Ruhr-Universität Bochum,
Prof. Dr. med. Andreas Fritsche, Universitätsklinikum Tübingen, Institut für Diabetesforschung und metabolische Erkrankungen (IDM) des Helmholtz Zentrums München

Letzte Aktualisierung:

30.06.2017

Nach oben

zum Seitenanfang
Druckversion