Diabetes Mellitus: Ursachen und Typen

Diabetes Mellitus

• Diabetes mellitus ist eine Stoffwechselerkrankung, die auf Insulinmangel oder Insulinresistenz basiert.
• Dies führt zu erhöhten Blutzucker-/Glukosespiegeln im Blut.

Ursachen von Diabetes

• Primär insulinabhängiger Diabetes mellitus (Typ 1): Absoluter Insulinmangel erfordert eine Insulintherapie.
• Primär nicht insulinabhängiger Diabetes mellitus: Insulinresistenz, wo anfangs möglicherweise keine Insulintherapie erforderlich ist.
• Sekundärer Diabetes: Verursacht durch gestörte Insulinsekretion, z. B. bei Pankreatitis, Tumoren oder hormonellen Störungen (wie in der Schwangerschaft).

Diabetes Typen

• Typ-1-Diabetes ist eine Autoimmunerkrankung, bei der Beta-Zellen in der Pankreas durch das Immunsystem zerstört werden.
• Typ-1-Diabetes ist chronisch, nicht heilbar, oft genetisch bedingt oder durch Virusinfektionen verursacht.
• Typ-2-Diabetes: Gekennzeichnet durch unzureichende Insulinproduktion der Beta-Zellen oder Insulinresistenz.
• Insulinresistenz bei Typ-2-Diabetes kann durch verminderte Insulinrezeptoren auf Zellen, strukturelle Defekte der Insulinrezeptoren oder gestörte Insulinsekretion durch verminderte Aktivität des GLUT-1-Transporters verursacht werden.
• Typ-3-Diabetes: Umfasst alle anderen Arten, die nicht den Typen 1 oder 2 zugeordnet werden können.
• Typ-4-Diabetes: Schwangerschaftsdiabetes, verursacht durch erhöhte Steroidhormonspiegel, die die Insulinproduktion hemmen und zu hormonabhängigen Blutzuckeranstiegen führen.

Symptome von Diabetes

• Typ-1-Diabetes: Erbrechen zur pH-Wert-Regulation, Kussmaul-Atmung, Schwäche/Müdigkeit aufgrund fehlender Glukose in den Zellen, Gewichtsverlust durch Fettabbau und erhöhte Glykolyse.
• Weitere Symptome von Typ-1-Diabetes: Sehstörungen (durch Schädigung kleiner Blutgefäße), häufiges Wasserlassen und erhöhter Durst zum Ausgleich des Glukosespiegels durch Osmose.
• Typ-2-Diabetes: Ähnliche Symptome wie bei Typ-1-Diabetes, einschließlich Schwäche, Müdigkeit aufgrund fehlender Glukose in den Zellen, Sehstörungen durch Beschädigung kleiner Blutgefäße und erhöhter Durst.
• Zusätzliche Symptome von Typ-2-Diabetes: Schlechte Wundheilung aufgrund des verminderten Stoffwechsels von Insulin in den Wundstellen, was zu einer langsameren Heilung führt.

Alpha und Beta Zellen

• Alpha-Zellen des Pankreas synthetisieren Glukagon bei niedrigem Blutzuckerspiegel.
• Eine geringe ATP-Konzentration in Alpha-Zellen führt zu weniger Kaliumausstrom, Depolarisation und Exozytose von Glukagon.
• Hohe ATP-Konzentrationen in Alpha-Zellen verursachen eine Repolarisation, wodurch Calcium- und Natriumkanäle blockiert und die Glukagonfreisetzung verhindert wird.
• Glukose gelangt über GLUT 1-3-Kanäle in die Inselzellen.
• Beta-Zellen: sezernieren Insulin als Reaktion auf einen erhöhten Insulineinstrom.
• Eine geringe ATP-Konzentration in Beta-Zellen führt zu einem erhöhten Kaliumausstrom, Repolarisation und Schließung der Calciumkanäle, wodurch die Insulinfreisetzung verhindert wird.
• Hohe ATP-Konzentrationen in Beta-Zellen verhindern, dass Kalium aus der Zelle strömt, was zur Depolarisation und zum Einströmen von Calcium führt, wodurch Insulin aus Vesikeln freigesetzt wird.

Glukose, Glukagon, Glykogen, Glykogenese und Glykogenolyse

• Glukose ist ein Einfachzucker, der als wichtigste Energiequelle dient und über GLUT-4-Transporter in die Zellen aufgenommen wird.
• Glukagon ist ein Hormon, das von den Alpha-Zellen sezerniert wird und als Signalstoff dient.
• Glukagon bindet an Glukagonrezeptoren in der Leber, hemmt die Glykogensynthese und aktiviert die Glykogenolyse und die Glukoneogenese.
• Glukagon kann bei Hypoglykämie substituiert werden.
• Glykogen ist die Speicherform von Glukose, da Glukose in der Zelle sofort verbraucht wird.
• Glykogenese ist der Prozess der Umwandlung von Glukose in Glykogen zur Speicherung.
• Glykogenolyse ist der Abbau von Glykogen zu Glukose-1-Phosphat und Glukose.

Glykogensynthese, Glukoneogenese und Lipolyse

• Glykogensynthese: Ein biochemischer Prozess, bei dem Glukose in gespeichertem Glykogen umgewandelt wird.
• Glukoneogenese: Die Umwandlung von Nicht-Kohlenhydraten in Glukose in der Leber, wobei Glycerin aus der Lipolyse genutzt wird.
• Lipolyse: Gesteuert durch Insulin, Glucagon und Catecholamine.

Die Auswirkungen von Lipolyse

• Ghukagon und Adrenalin steigern die Lipolyse (katabol), während Insulin sie hemmt (anabol).
• Bei der Lipolyse werden Glycerin und freie Fettsäuren produziert.
• Freie Fettsäuren werden ins Blut abgegeben und Glycerin kann für die Glukoneogenese in der Leber genutzt werden.
• Freie Fettsäuren werden in der Leber in Acetyl-CoA umgewandelt und im Zitratzyklus verwendet, der durch die Glukoneogenese teilweise eingeschränkt wird.
• Überschüssiges Acetyl-CoA wird in Ketonkörper wie Aceton umgewandelt, die von anderen Geweben genutzt werden können.
• Die Umwandlung von Ketonen in ATP in den Zielzellen ermöglicht die Energiegewinnung aus Fetten in einem aeroben Prozess.

Glykolyse und Insulin

• Glykolyse: Aus Glukose (C6H12O6) wird ATP gewonnen.
• Insulin ist ein aufbauendes, anaboles Hormon.
• Insulin bewirkt den Transport von Kalium in die Zelle, die Speicherung von Glukose in der Leber, den Abbau von Fett und die Hemmung der Ketonkörpersynthese, was den Blutzuckerspiegel senkt.
• Bei der Proinsulin-Herstellung wird C-Peptid freigesetzt.
• Der Nachweis von C-Peptid kann zeigen, ob ein Diabetiker noch selbst Insulin produziert.

Besonderheiten von Ketonen

• Ketone sind wichtig für das Gehirn, wenn keine Energie vorhanden ist.
• Ketoazidose tritt bei übermäßig vielen Ketonen auf (pH-Wert ).
• Ketone werden durch Fettabbau produziert und können über Acetyl-CoA Energie liefern.

Hormone und Hyperosmolares Koma

• Andere Hormone, die den Glukosespiegel erhöhen: Glukokortikoide, Östrogen und Adrenalin.
• Hyperosmolares Koma: Pathophysiologisches Ereignis bei Typ-2-Diabetes.
• Hyperglykämie durch relativen Insulinmangel und gesteigerte Glykogenolyse in der Leber führen zu erhöhter Glukosefreisetzung.
• Osmotische Kräfte verursachen einen Flüssigkeitsstrom von den Zellen in die Blutgefäße, gefolgt von einer Glukoseausscheidung über die Nieren, was zu Dehydratation führt.
• Da (wenn auch minimal) Insulin vorhanden ist, gibt es keine Lipolyse und Ketoazidose.

Symptome, Therapie und Diabetische Ketoazidose

• Symptome eines hyperosmolaren Komas: Extrem starker Durst (Polydipsie), starker Harndrang (Polyurie) sowie Schwäche, Lethargie und Verwirrung.
• Weitere neurologische Symptome sind Krampfanfälle, Lähmungen, Koma, trockene Haut/Schleimhäute, niedriger Blutdruck (Hypotonie) und schneller Herzschlag (Tachykardie).
• Therapie: Flüssigkeitszufuhr ggf. mit Kaliumsubstitution.
• Risiken: Hirnödeme bei zu schneller Korrektur der Osmolarität.
• Diabetische Ketoazidose: Tritt hauptsächlich bei Typ-1-Diabetes auf.
• Absoluter Insulinmangel führt zur Umstellung von Glukose auf Lipolyse für die Energiegewinnung.
• Bei der Lipolyse entstehen Ketonkörper, was den pH-Wert senkt.
• Das Bikarbonat-Puffersystem ist überfordert.
• Symptome: Polyurie, Polydipsie, Übelkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen, Kussmaul-Atmung und Aceton-Geruch im Atem.
• Therapie: Flüssigkeitszufuhr ohne Insulingabe.
• 99,99 % der Fälle von Ketoazidose treten bei Typ-1-Diabetes auf und sind durch einen absoluten Insulinmangel gekennzeichnet.
• Insulin hemmt die Glykolyse, was bei Typ-1-Diabetes nicht gegeben ist, wodurch Ketonkörper entstehen.

Nicht therapierter Diabetes und Neuropathie

• Folgen von nicht therapiertem Diabetes: Diabetisches Fußsyndrom durch Nervenschädigung, Durchblutungsstörungen (Atherosklerose) und Ischämie.
• Durch Neuropathie werden Wunden möglicherweise nicht bemerkt, was zu schlechterer Heilung und Bakterienwachstum durch erhöhte Glukosespiegel führt.
• Neuropathie: Toxische Wirkung von Glukose verursacht Nervenschäden und Durchblutungsstörungen, was zu Ischämie führt.

Honeymoon-Phase und Cori-Zyklus

• Nach Diabetes Typ-1 kommt es oft nach der Insulinsubstitution zu einer Besserung (Honeymoon-Phase).
• Die noch vorhandenen Zellen erholen sich und bilden selbst Insulin bis sie vom Immunsystem zerstört werden.
• Der Cori-Zyklus ist der Austausch von Glukose und Laktat zwischen Muskulatur und Leber.