Intestinale Hormone und Insulinsekretion

Zusammenfassung

Seit einigen Jahren kann von einer Renaissance der Beziehungen zwischen Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten deshalb gesprochen werden, weil neben den bekannten Effekten der gastrointestinalen Hormone auf die exokrine Pankreasfunktion auch ihr Einfluß auf das endokrine Pankreasgewebe nachgewiesen werden konnte. Im Tierexperiment in vivo und in vitro sowie im klinischen Versuch ließ sich eine direkte glucoseunabhängige Stimulierung der Insulinsekretion durch Secretin, Pankreozymin und Glucagon demonstrieren. Serotonin und Gastrin regten die Insulinabgabe isolierter Pankreasschnitte an, Gastrin war auch in vivo beim Hund aktiv. Duodenalextrakte zeigten analoge Effekte.

Der nach oraler Glucosegabe immer deutlich höhere und länger als nach intravenöser Zuckerinjektion anhaltende Anstieg des Seruminsulins (auch bei gleichen oder nach oraler Glucosebelastung sogar niedrigeren Glucosemaxima) wurde nunmehr verständlich; ebenso der nach oraler Zuckerzufuhr schneller als nach parenteraler einsetzende Blutzuckerabfall.

Unklar blieb jedoch, ob die durch Nahrungsaufnahme bewirkte Sekretion gastrointestinaler Hormone quantitativ ausreicht, um die Inselzellen zur Insulinfreisetzung anzuregen. Bisher wurde mangels anderer Methoden nur ein Anstieg von Glucagon im Blute nach oraler (und nicht nach intravenöser) Glucosegabe beobachtet. Nicht geklärt ist ferner, ob das im Darmtrakt lokalisierte Glucagon sich von dem in den α-Zellen der Langerhansschen Inseln gebildeten Hormon unterscheidet, ob die Sekretion dieser beiden Glucagone ebenso wie die der anderen gastrointestinalen Hormone durch die Qualität der Nahrungsstoffe maßgeblich beeinflußt wird, und ob nicht nur die Mobilisierung von Insulin, sondern auch noch von anderen stoffwechselaktiven Hormonen durch die intestinalen Hormone gefördert wird. Lediglich für das Pankreozymin ließ sich eine Stimulierung der pankreatischen Glucagonsekretion nachweisen.

Die physiologische Bedeutung dieses neuartigen endokrinen Regulationsmechanismus könnte aus einer vorzeitigen Information der β-Zellen (d. h. nochvor dem auf die intestinale Resorption folgenden Blutzuckeranstieg) zur beschleunigten Freisetzung von Insulin bestehen, damit die akute und maximale Stimulierung der β-Zellen durch den kombinierten Angriff mehrerer insulinstimulierender Substanzen an verschiedenen Zell-„Compartments“ gewährleisten, und die Hypoglykämie nach Eiweißmahlzeiten infolge der Aktivierung lipolytisch wirkender Hormone, wie des Pankreozymins und des Glucagons,und des lipogenetisch wirkenden Insulins verhindern. Da bei Diabetikern, die weder auf Glucosegabe noch auf Rastinon mit einer Freisetzung von Insulin reagierten, mittels Glucagon ein durchaus normaler Anstieg der Seruminsulinkonzentrationen produziert werden konnte, ist eine mangelhafte Sekretion intestinaler Hormone möglicherweise auch pathophysiologisch von Bedeutung.

Summary

In recent years a renaissance of the relations between gastrointestinal and metabolic disorders has been derived from the discovery of influences of the gastrointestinal hormones on endocrine pancreatic tissue, beyond the well known effects of the enteric hormones on the exocrine pancreas. In studies on animals in vivo and in vitro as well as in clinical investigations a direct and glucose independent stimulation of insulin secretion by secretin, pancreocymin and glucagon has been established. Serotonin and gastrin induced release of insulin in vitro, gastrin showed stimulation of insulin secretion in the in vivo experiment, too. Analogous actions were shown with regard to duodenal extracts.

Absolutely higher increases in serum insulin, of longer duration, and the more rapid assimilation of blood glucose, as observed following oral rather than after intravenous glucose application (despite identical or — following oral ingestion — lower maximum blood glucose concentrations), had to be attributed to the mobilization of these enteric hormones.

Some problems, however, have to be solved before considering seriously the physiological and, perhaps, pathophysiological significance of this intestinal-pancreatic reflex mechanism: It has to be clarified whether or not a) the ingestion of food suffices quantitatively for stimulating pancreatic insulin liberation, b) differences exist between enteric and α-cell glucagon, c) the quality of the food stuffs is influencing mobilization of different glucagons and other intestinal hormones, and d) not only secretion of insulin but also of other metabolically active hormones is stimulated by the gastrointestinal hormones. Up to now, only increases in glucagon levels have been observed following oral glucose and pancreocymin injection.

Physiologically, pre-information of the β-cells might be provided by activation of the intestinal hormones before the rises in arterial blood glucose concentrations following food intake are producing pancreatic insulin liberation. Thus, acute and maximum stimulation of different compartments of the β-cells might be effected by the combined action of several β-cytotrophins. Furthermore, concomitant activation of hormones with lipolytic activity, as pancreocymin and glucagon,and of the lipogenetically acting insulin might interfere with the hypoglycaemia which otherwise is following protein ingestion. Eventually, insufficient secretion of gastro-intestinal hormones may be of significance with respect to the pathogenesis of human diabetes. At least, in obese elderly diabetics unresponsive to both glucose and tolbutamide, normal rises in serum insulin were produced by glucagon solely.