HbA1c & Insulinresistenz: der Weg im Körper · Biomarker & Laboranalyse

HbA1c & Insulinresistenz ist Teil des Weges „HbA1c und Insulin“. Diese Seite zeigt den ganzen Weg; die Station von HbA1c & Insulinresistenz ist hervorgehoben.

Hier steht dieser Laborwert: HbA1c — stabile Verbindung. Ein Teil der lockeren Verbindung lagert sich langsam um (Amadori-Umlagerung) und wird dabei fest. Diese Form heißt HbA1c. Sie löst sich nicht mehr ab, sondern bleibt am Hämoglobin. So hält sie die Glucose-Menge der vergangenen Wochen fest. Quelle 1, 2

Kurz erklärt

HbA1c ist Hämoglobin, an das sich Glucose ohne Enzym fest angelagert hat. Weil rote Blutkörperchen einige Wochen im Blut bleiben, bildet sein Anteil die Glucose-Menge dieser Zeit ab; Insulin steuert, wie viel Glucose die Zellen aufnehmen. Dafür holt Insulin GLUT4 in die Membran.

11 Stationen · 9 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Kohlenhydrate → Glucose im Blut Verdauungsenzyme Aus dem Darm gelangt Glucose über das Blut in alle Gewebe. Die Leber gibt zusätzlich Glucose ab oder nimmt sie auf und glättet damit die Schwankungen zwischen den Mahlzeiten. Bleibt viel davon im Blut, lagert sie sich häufiger an Eiweiße an. Quelle 7↑ liefert Glucose im Blut ist der gemeinsame Brennstoff aller Gewebe; das Gehirn ist besonders auf sie angewiesen. Die Leber hält die Menge zwischen den Mahlzeiten nahe beieinander. gesicherte Physiologie Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bleibt viel Glucose länger im Blut, lagert sie sich häufiger ohne Enzym an Eiweiße an, auch an Hämoglobin; der Anteil an HbA1c wächst dann mit.

zu wenig — Ist wenig Glucose im Blut, gibt die Leber Glucose aus Glykogen und Neubildung ab, und die Betazellen schütten weniger Insulin aus.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 1, 7, 4
Glucose im Blut → Insulin Glucokinase · ATP Betazellen der Bauchspeicheldrüse nehmen Glucose auf. Die Glucokinase setzt sie um; je mehr ATP dabei entsteht, desto mehr Insulin schütten die Zellen aus. Insulin lässt Muskel- und Fettzellen Glucose aufnehmen. Quelle 4↑ liefert Insulin ist das Signal zum Speichern: Es lässt Muskel- und Fettzellen Glucose aufnehmen, die Leber Glykogen bilden und bremst deren Abgabe von Glucose ins Blut. gesicherte Physiologie Quelle 5, 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Insulin ausgeschüttet, nehmen die Zellen rasch Glucose auf, und die Menge im Blut sinkt; die Leber hält dann ihre Glucose zurück.

zu wenig — Ist wenig Insulin da, kommt wenig GLUT4 an die Oberfläche, die Leber gibt weiter Glucose ab, und Glucose bleibt länger im Blut.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 6
Insulin → Insulin-Rezeptor Insulin bindet außen an seinen Rezeptor. Der Rezeptor ist selbst ein Enzym: Er hängt Phosphatgruppen an sich und an Eiweiße im Zellinneren und gibt das Signal so weiter. Wird es schwach weitergegeben, braucht es mehr Insulin. Quelle 5↑ liefert Der Rezeptor übersetzt Insulin in ein Signal im Zellinneren. Über IRS-Eiweiße und PI3K setzt er die Aufnahme von Glucose und den Aufbau von Glykogen, Fett und Eiweiß in Gang. gesicherte Physiologie Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bleibt das Signal lange an, drosselt die Zelle es selbst: Sie hängt hemmende Phosphatgruppen an die IRS-Eiweiße und holt Rezeptoren von der Oberfläche ein.

zu wenig — Wird das Signal schwach weitergegeben, braucht es mehr Insulin für dieselbe Aufnahme von Glucose.

gesicherte Physiologie · Quelle 5
Insulin-Rezeptor → GLUT4 in der Membran PI3K, Akt · ATP Über die Signalkette PI3K und Akt wandern Bläschen mit dem Transporter GLUT4 an die Zelloberfläche. Erst dann kann Glucose in Muskel- und Fettzellen einströmen. Auch Muskelarbeit bringt GLUT4 an die Oberfläche. Quelle 6, 5↑ liefert GLUT4 lässt Glucose ihrem Gefälle folgend in Muskel- und Fettzellen strömen. Auch Muskelarbeit bringt GLUT4 an die Oberfläche, auf einem eigenen Weg ohne Insulin. gesicherte Physiologie Quelle 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sitzen viele GLUT4 in der Membran, fließt Glucose rasch aus dem Blut ab; den Takt gibt dann der Umsatz in der Zelle vor.

zu wenig — Kommen wenig GLUT4 an die Oberfläche, strömt weniger Glucose in Muskel und Fett, und sie bleibt länger im Blut.

gesicherte Physiologie · Quelle 6, 5
GLUT4 in der Membran → Glucose in der Zelle Hexokinase · ATP In der Zelle hängt die Hexokinase sofort eine Phosphatgruppe an. Die Glucose wird dann entweder zu Glykogen zusammengesetzt oder in der Glykolyse abgebaut. Die Phosphatgruppe hält sie in der Zelle fest. Quelle 7↑ liefert In der Zelle liefert Glucose über die Glykolyse ATP und Bausteine. Die angehängte Phosphatgruppe hält sie fest, sodass sie die Zelle nicht mehr verlassen kann. gesicherte Physiologie Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Glucose an, als die Zelle abbaut, füllt sie die Glykogenspeicher; sind diese voll, baut die Leber den Rest zu Fett um.

zu wenig — Kommt wenig Glucose an, greifen Muskel und Leber auf ihr Glykogen zurück, und die Zellen nutzen mehr Fettsäuren als Brennstoff.

gesicherte Physiologie · Quelle 7
Glucose im Erythrozyt → Schiff-Base ohne Enzym Glucose lagert sich ohne Enzym an eine Amino-Gruppe des Hämoglobins an. Diese erste Bindung, Aldimin oder Schiff-Base genannt, ist locker und löst sich leicht wieder. Bei wenig Glucose zerfällt sie meist wieder. Quelle 1↕ beides, je nach Menge Die Schiff-Base bildet sich und zerfällt wieder: Ist viel Glucose da, entstehen mehr davon, ist wenig da, lösen sich mehr. Sie folgt der Glucose-Menge daher rasch in beide Richtungen. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Glucose da, entstehen mehr Schiff-Basen, und mehr davon kann sich zur festen Form umlagern.

zu wenig — Ist wenig Glucose da, zerfallen die lockeren Bindungen wieder, bevor sie fest werden.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
Schiff-Base → HbA1c Amadori-Umlagerung Ein Teil der lockeren Verbindung lagert sich langsam um (Amadori-Umlagerung) und wird dabei fest. Diese Form heißt HbA1c. Sie löst sich nicht mehr ab, sondern bleibt am Hämoglobin. So hält sie die Glucose-Menge der vergangenen Wochen fest. Quelle 1, 2↓ zehrt Die feste Anlagerung besetzt eine Amino-Gruppe des Hämoglobins dauerhaft und hält so die Glucose-Menge über die Lebenszeit des Blutkörperchens fest. An anderen langlebigen Eiweißen kann Glykierung Bau und Aufgabe verändern. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bleibt lange viel Glucose im Blut, werden mehr Hämoglobin-Moleküle fest glykiert; aus Amadori-Produkten können über weitere Schritte fortgeschrittene Glykierungsendprodukte entstehen.

zu wenig — Ist über Wochen wenig Glucose da, bilden sich wenige feste Bindungen, und der Anteil an HbA1c bleibt klein.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 1, 3
HbA1c → Abbau in der Milz Rote Blutkörperchen werden nach einigen Wochen abgebaut, mit ihnen auch das gebundene HbA1c. Der Anteil im Blut bildet deshalb die Zeit ab, in der die Zellen unterwegs waren. Leben die Zellen länger, fällt der Anteil höher aus. Quelle 3↓ zehrt Der Abbau entfernt die ältesten roten Blutkörperchen und mit ihnen ihr HbA1c. Die Lebensdauer der Zellen bestimmt, wie lange sich Glucose anlagern kann, und damit den Anteil mit. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Werden rote Blutkörperchen früher abgebaut, sind die verbleibenden im Schnitt jünger und tragen bei gleicher Glucose-Menge weniger HbA1c.

zu wenig — Leben rote Blutkörperchen länger, bleibt mehr Zeit zur Anlagerung, und der Anteil an HbA1c fällt bei gleicher Glucose-Menge höher aus.

gesicherte Physiologie · Quelle 3

Weitere Stationen

Kohlenhydrate — aus der Nahrung Stärke und Zucker aus der Nahrung werden im Darm zu Einfachzuckern zerlegt, vor allem zu Glucose (Traubenzucker). Sie liefern den Brennstoff Glucose. Quelle 7↑ liefert Kohlenhydrate liefern die Glucose, die als Brennstoff in die Zellen geht. Was nicht gleich gebraucht wird, legen Leber und Muskel als Glykogen ab. gesicherte Physiologie Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Glucose an, als die Zellen verbrauchen und als Glykogen speichern, baut die Leber den Überschuss zu Fettsäuren um.

zu wenig — Kommt wenig Kohlenhydrat an, gibt die Leber Glucose aus ihrem Glykogen ab und bildet danach neue aus Laktat, Glycerin und Aminosäuren.

gesicherte Physiologie · Quelle 7
Hämoglobin — Eiweiß im roten Blutkörp. Hämoglobin füllt das rote Blutkörperchen und trägt den Sauerstoff. Sein Eiweißteil bietet freie Amino-Gruppen an, unter anderem das Valin ganz am Anfang der beiden β-Ketten. An diese Stellen lagert sich Glucose an. Quelle 1, 2↑ liefert Hämoglobin bindet in der Lunge Sauerstoff und gibt ihn im Gewebe ab. Seine freien Amino-Gruppen sind zugleich die Stellen, an die sich Glucose anlagern kann. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Mehr Hämoglobin bietet mehr Bindestellen; der Anteil an HbA1c hängt aber von der Glucose-Menge und der Lebensdauer der Zellen ab, nicht von der Menge an Hämoglobin.

zu wenig — Ist wenig Hämoglobin da und werden rote Blutkörperchen schneller ersetzt, sind sie im Schnitt jünger und hatten weniger Zeit, Glucose zu binden.

gesicherte Physiologie · Quelle 3, 2
Glucose im Erythrozyt — über GLUT1, ohne Insulin Rote Blutkörperchen nehmen Glucose über den Transporter GLUT1 auf. Dieser Weg braucht kein Insulin; im Inneren stellt sich etwa dieselbe Menge ein wie außen im Blut. So folgt die Menge innen direkt der im Blut. Quelle 2↑ liefert Ohne Insulin-Tor folgt die Glucose im roten Blutkörperchen direkt der Menge im Blut. Sie ist der Stoff, der sich im Inneren an Hämoglobin anlagert. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Glucose im Blut, steigt sie im roten Blutkörperchen im gleichen Maß, und mehr davon trifft auf Hämoglobin.

zu wenig — Ist wenig Glucose im Blut, ist auch innen wenig da, und es bilden sich seltener Bindungen an Hämoglobin.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 1

Cofaktoren dieses Weges

Zink — Zwei Zink-Ionen halten sechs Insulin-Moleküle in den Speicherbläschen der Betazelle zusammen; so wird es gelagert Quelle 8Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink
Magnesium — Begleitet ATP bei Kinasen, etwa der Glucokinase und dem Insulin-Rezeptor; ist wenig da, arbeiten sie langsamer Quelle 9Im ORY-Katalog als Laborwert: Magnesium
Kalium — Schließen sich die ATP-abhängigen Kaliumkanäle der Betazelle, beginnt die Insulin-Ausschüttung, über die Depolarisation Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Kalium (intrazellulär)
Calcium — Strömt in die Betazelle ein und löst die Ausschüttung der Insulin-Bläschen aus; ohne Calcium-Einstrom keine Ausschüttung Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Calcium (intrazellulär)
ATP — Entsteht beim Glucose-Abbau der Betazelle und schließt deren Kaliumkanäle; je mehr ATP, desto mehr Insulin Quelle 4

Quellen

Bunn HF, Higgins PJ. Reaction of monosaccharides with proteins: possible evolutionary significance. Science 1981 · PubMed 12192669
Shin A, Connolly S et al. Protein glycation in diabetes mellitus. Adv Clin Chem 2023 · PubMed 36858645
Xu Y, Bergenstal RM et al. Addressing shortfalls of laboratory HbA(1c) using a model that incorporates red cell lifespan. Elife 2021 · PubMed 34515636
Rorsman P, Ashcroft FM. Pancreatic β-Cell Electrical Activity and Insulin Secretion: Of Mice and Men. Physiol Rev 2018 · PubMed 29212789
Saltiel AR. Insulin signaling in health and disease. J Clin Invest 2021 · PubMed 33393497
Klip A, McGraw TE et al. Thirty sweet years of GLUT4. J Biol Chem 2019 · PubMed 31175156
Rui L. Energy metabolism in the liver. Compr Physiol 2014 · PubMed 24692138
Li YV. Zinc and insulin in pancreatic beta-cells. Endocrine 2014 · PubMed 23979673
de Sousa Melo SR, Dos Santos LR, da Cunha Soares T et al. Participation of Magnesium in the Secretion and Signaling Pathways of Insulin: an Updated Review. Biol Trace Elem Res 2022 · PubMed 35666386

Ganzer Weg: HbA1c und Insulin