Metformin: der Weg im Körper

Metformin ist Teil des Weges „Metformin“. Diese Seite zeigt den ganzen Weg; die Station von Metformin ist hervorgehoben.

Hier steht dieser Laborwert: Metformin — Biguanid, als Tablette. Metformin gehört zu den Biguaniden. Bei Körper-pH trägt das Molekül eine positive Ladung; es ist wasserlöslich und braucht deshalb Transporter, um durch Zellmembranen zu gelangen. In der Leber senkt es die Neubildung von Glucose. Quelle 1, 8

Kurz erklärt

Metformin ist ein Biguanid. Der Körper baut es nicht um; in der Zelle sammelt es sich im Mitochondrium an und bremst dort den ersten Komplex der Atmungskette. Es bindet nichts fest — die Anreicherung folgt dem Ladungsgefälle und geht zurück. So bildet die Leber weniger Glucose.

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.

1. Metformin → Im Dünndarm Aus dem Darminhalt gelangt Metformin über Transporter der Darmzellen ins Blut. Ein Teil bleibt zunächst in der Darmwand und im Darminhalt; die Fachinformation nennt eine Verfügbarkeit von etwa der Hälfte. Die Transporter lassen sich auslasten. Quelle 1, 8↑ liefert Die Transporter der Darmzellen öffnen den Weg ins Blut. Der Teil, der in der Darmwand bleibt, liegt dort hoch konzentriert vor; in Studien nehmen Darmzellen dann mehr Glucose auf und bilden mehr Lactat. in Studien beobachtet Quelle 1, 2
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Liegt viel Metformin im Darm vor, sind die Transporter ausgelastet; ein größerer Anteil bleibt im Darminhalt und in der Darmwand, statt ins Blut zu gelangen.

   zu wenig — Liegt wenig Metformin im Darm vor, gelangt ein größerer Anteil davon ins Blut, weil die Transporter nicht ausgelastet sind.

   gesicherte Physiologie · Quelle 1

2. Im Dünndarm → Metformin im Blut Im Blut bindet Metformin kaum an Eiweiß. Der Körper baut es nicht um: Es verlässt ihn unverändert über die Niere, wo Transporter es aus dem Blut in den Harn befördern. Wie lange es bleibt, bestimmt allein die Niere. Quelle 1, 8↑ liefert Im Blut liegt Metformin frei vor und erreicht so Leber, Darm und Niere. Wie lange es im Körper bleibt, bestimmt allein die Niere, weil der Körper es nicht abbaut. gesicherte Physiologie Quelle 1, 8
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Liegt viel im Blut vor, befördern Transporter der Niere mehr davon in den Harn; arbeitet die Niere langsamer, bleibt es länger im Blut, denn einen anderen Ausweg gibt es nicht.

   zu wenig — Liegt wenig im Blut vor, gelangt auch wenig über OCT1 in die Leberzelle, und dort reichert sich kaum etwas an.

   gesicherte Physiologie · Quelle 1, 8, 2

3. Metformin im Blut → In der Leberzelle Der Transporter OCT1 holt das geladene Molekül in die Leberzelle. Ohne diesen Träger käme es kaum durch die Membran. Erst hier kann es die Glucose-Bildung bremsen. Quelle 1, 2↑ liefert OCT1 bestimmt, wie viel Metformin die Leberzelle erreicht. Erst dort kann es die Neubildung von Glucose bremsen. in Studien beobachtet Quelle 2
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Arbeitet OCT1 viel, gelangt mehr Metformin in die Leberzelle, und es reichert sich dort stärker an als im Blut.

   zu wenig — Arbeitet OCT1 wenig, etwa bei erblich weniger aktiven Varianten, gelangt weniger in die Leberzelle; ob die Wirkung auf den Blutzucker dann schwächer ausfällt, ist in Studien uneinheitlich.

   umstritten · Quelle 2, 1

4. In der Leberzelle → In der Matrix · positive Ladung Über der inneren Mitochondrienmembran liegt ein elektrisches Gefälle. Ein positiv geladenes Molekül folgt ihm und sammelt sich in der Matrix — dort liegt Metformin höher konzentriert als außerhalb der Zelle. So gelangt es in Reichweite von Komplex I. Quelle 2, 3↑ liefert Das Gefälle zieht Metformin in die Matrix, wo es ein Mehrfaches der Konzentration außerhalb der Zelle erreicht. Erst diese Anreicherung bringt es in Reichweite von Komplex I. in Studien beobachtet Quelle 2, 3
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Ist das Gefälle groß, wird mehr Metformin hineingezogen und Komplex I stärker gebremst; damit sinkt das Gefälle selbst, und der Zustrom lässt nach.

   zu wenig — Ist das Gefälle klein, etwa in Zellen mit wenig Atmung, sammelt sich kaum Metformin in der Matrix, und Komplex I bleibt weitgehend frei.

   in Studien beobachtet · Quelle 2, 3

5. NADH in der Matrix → Protonen-Gefälle Komplex I · FMN, Coenzym Q10 Komplex I nimmt die Elektronen von NADH ab und reicht sie an Coenzym Q10 weiter. Dabei pumpt er Protonen aus der Matrix; so entsteht das Gefälle über die innere Membran. Es treibt die ATP-Synthase an. Quelle 4↑ liefert Das Protonen-Gefälle ist der Energiespeicher der Mitochondrien. Es treibt die ATP-Synthase an und zieht zugleich positiv geladene Moleküle wie Metformin in die Matrix. gesicherte Physiologie Quelle 4, 2
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Ist das Gefälle hoch und wird wenig ATP verbraucht, läuft die Atmungskette langsamer, und am Komplex I entstehen mehr reaktive Sauerstoffverbindungen.

   zu wenig — Ist das Gefälle niedrig, treibt es die ATP-Synthase schwächer an, und die Zelle bildet weniger ATP; auch Metformin wird dann weniger in die Matrix gezogen.

   in Studien beobachtet · Quelle 4, 2

6. Protonen-Gefälle → ATP ATP-Synthase · ADP, Phosphat Die Protonen strömen durch die ATP-Synthase zurück in die Matrix. Deren Drehbewegung setzt ADP und Phosphat zu ATP zusammen. Sinkt ATP, steigen AMP und ADP. Quelle 4↑ liefert ATP ist der Energieträger der Zelle. In der Leber braucht auch die Neubildung von Glucose viel davon. gesicherte Physiologie Quelle 4, 3
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Ist viel ATP da, bleiben AMP und ADP niedrig, AMPK bleibt ausgeschaltet, und die Zelle baut Glucose und Fette auf.

   zu wenig — Wird wenig ATP nachgebildet, steigen AMP und ADP; sie hemmen in der Leber Schritte der Glucose-Neubildung und schalten AMPK ein.

   in Studien beobachtet · Quelle 5, 2

7. B12 + Intrinsic Factor → B12 in der Darmzelle Cubam-Rezeptor · Calcium Der Rezeptor holt den Komplex in die Zelle. Dieser Schritt läuft nur mit Calcium-Ionen an der Zelloberfläche ab. Unter Metformin ist hier eine geringere Aufnahme beschrieben. Quelle 6, 7↑ liefert Der Calcium-abhängige Schritt am Rezeptor ist das Tor für B12 in die Darmzelle. Unter Metformin ist an dieser Stelle eine geringere Aufnahme beschrieben. in Studien beobachtet Quelle 6, 7
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Wird viel B12 in die Zelle geholt, gibt die Darmzelle es nach einigen Stunden an Transcobalamin gebunden ins Blut ab.

   zu wenig — Ist an der Zelloberfläche wenig freies Calcium, bindet der Rezeptor den Komplex schlechter; eine Studie beschreibt, dass Metformin an diesem Calcium-Schritt ansetzt.

   in Studien beobachtet · Quelle 6, 7

8. B12 in der Darmzelle → B12 im Blut · Transcobalamin Die Darmzelle gibt B12 an Transcobalamin gebunden ins Blut ab. In dieser Form nehmen Zellen es auf und bauen es in seine zwei aktiven Formen um. In den Zellen dient es zwei Enzymen als Cofaktor. Quelle 6↑ liefert An Transcobalamin gebunden erreicht B12 die Zellen. Dort wird es zu Methylcobalamin und Adenosylcobalamin, den Cofaktoren zweier Enzyme. gesicherte Physiologie Quelle 6
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Ist viel B12 im Blut, wird der Überschuss in der Leber gespeichert oder über die Niere ausgeschieden.

   zu wenig — Ist wenig B12 im Blut, arbeiten Methioninsynthase und Methylmalonyl-CoA-Mutase langsamer; Homocystein und Methylmalonsäure stauen sich.

   gesicherte Physiologie · Quelle 6

9. AMP und ADP → AMPK LKB1 · AMP bindet AMP und ADP binden an die AMP-aktivierte Proteinkinase. Die Kinase LKB1 hängt ihr ein Phosphat an; damit ist AMPK eingeschaltet. AMPK drosselt dann den Aufbau von Fetten. Quelle 5↑ liefert Eingeschaltet stellt AMPK den Energiehaushalt um: Sie bremst den Aufbau von Fetten und Cholesterin und regt Vorgänge an, die ATP nachliefern, etwa den Abbau von Fettsäuren. gesicherte Physiologie Quelle 5
   ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

   zu viel — Ist AMPK lange stark eingeschaltet, laufen Aufbauvorgänge gedrosselt, auch das Zellwachstum, das über mTOR gesteuert wird.

   zu wenig — Ist AMPK wenig aktiv, bleibt die Acetyl-CoA-Carboxylase eingeschaltet, und die Leber bildet weiter Malonyl-CoA und neue Fette.

   gesicherte Physiologie · Quelle 5

10. AMPK → Malonyl-CoA ACC AMPK hängt der Acetyl-CoA-Carboxylase ein Phosphat an und legt sie still. Dieses Enzym baut Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA um; ruht es, entsteht weniger davon. Weniger Malonyl-CoA heißt mehr Fettabbau. Quelle 5↑ liefert Malonyl-CoA ist der Baustein neuer Fettsäuren und hemmt zugleich CPT1, das Tor, durch das Fettsäuren zum Abbau ins Mitochondrium gelangen. gesicherte Physiologie Quelle 5
    ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

    zu viel — Ist viel Malonyl-CoA da, bildet die Leber mehr neue Fettsäuren, und CPT1 bleibt gehemmt; Fettsäuren werden dann eher gespeichert als abgebaut.

    zu wenig — Ist wenig Malonyl-CoA da, etwa weil AMPK die Carboxylase stilllegt, entstehen weniger neue Fette, und mehr Fettsäuren gelangen über CPT1 zum Abbau ins Mitochondrium.

    gesicherte Physiologie · Quelle 5

Weitere Stationen

• Metformin — Biguanid, als Tablette Metformin gehört zu den Biguaniden. Bei Körper-pH trägt das Molekül eine positive Ladung; es ist wasserlöslich und braucht deshalb Transporter, um durch Zellmembranen zu gelangen. In der Leber senkt es die Neubildung von Glucose. Quelle 1, 8↓ zehrt Metformin senkt die Neubildung von Glucose in der Leber; die Fachinformation nennt dazu eine geringere Aufnahme von Glucose aus dem Darm. Seine positive Ladung bestimmt, wohin es gelangt. gesicherte Physiologie Quelle 8
  ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

  zu viel — Liegt viel Wirkstoff vor, reichert sich mehr davon in den Mitochondrien an, die Atmungskette wird stärker gebremst, und die Zellen bilden über die Glykolyse mehr Lactat.

  zu wenig — Liegt wenig Wirkstoff vor, bleibt die Atmungskette weitgehend ungebremst, und die Leber bildet Glucose wie sonst.

  in Studien beobachtet · Quelle 2, 3

• Metformin in der Matrix — angereichert am Gefälle In der Matrix trifft Metformin auf Komplex I, das erste Glied der Atmungskette. Es setzt sich an dieses Enzym und verlangsamt die Weitergabe der Elektronen. Die Zelle bildet dann weniger ATP. Quelle 2, 3↓ zehrt Am Komplex I verlangsamt Metformin die Weitergabe der Elektronen. Es werden weniger Protonen gepumpt, und die Zelle bildet weniger ATP. in Studien beobachtet Quelle 2, 3
  ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

  zu viel — Ist viel Metformin am Komplex I, wird NADH langsamer abgebaut; NADH staut sich, und Pyruvat wird vermehrt zu Lactat umgesetzt.

  zu wenig — Ist wenig Metformin am Komplex I, läuft die Weitergabe der Elektronen ungebremst, und das Verhältnis von ATP zu AMP bleibt unverändert.

  in Studien beobachtet · Quelle 3, 2

• NADH in der Matrix — aus dem Citratzyklus NADH entsteht im Citratzyklus beim Abbau von Zucker, Fetten und Aminosäuren. Es trägt zwei Elektronen, die am Komplex I abgegeben werden. Aus seinen Elektronen gewinnt die Zelle viel ATP. Quelle 4↑ liefert NADH ist der Elektronenlieferant der Atmungskette. Aus seinen Elektronen gewinnt die Zelle über Komplex I einen großen Teil ihres ATP. gesicherte Physiologie Quelle 4
  ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

  zu viel — Staut sich NADH, weil Komplex I gebremst ist, verlangsamen sich Schritte im Citratzyklus, die NAD⁺ brauchen, und Pyruvat wird vermehrt zu Lactat umgesetzt.

  zu wenig — Ist wenig NADH da, etwa weil wenig Nährstoff abgebaut wird, erhält Komplex I wenig Elektronen und pumpt weniger Protonen.

  gesicherte Physiologie · Quelle 4, 3

• B12 + Intrinsic Factor — am Ende des Dünndarms Vitamin B12 erreicht den letzten Abschnitt des Dünndarms an das Protein Intrinsic Factor gebunden. Nur in dieser Form erkennt es der Rezeptor Cubam an der Darmzelle. Ohne diesen Komplex gelangt kaum B12 in den Körper. Quelle 6↑ liefert Nur als Komplex mit Intrinsic Factor gelangt Vitamin B12 über den Darm in den Körper. Der Komplex ist die Voraussetzung für die Aufnahme am Ende des Dünndarms. gesicherte Physiologie Quelle 6
  ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

  zu viel — Kommt viel B12 mit Intrinsic Factor an, sind die Cubam-Rezeptoren bald ausgelastet; ein kleiner Teil gelangt dann ohne Rezeptor durch die Darmwand.

  zu wenig — Kommt wenig Intrinsic Factor oder wenig B12 an, gelangt über den Rezeptor wenig in die Darmzelle, und der Vorrat in der Leber wird nach und nach aufgebraucht.

  gesicherte Physiologie · Quelle 6

• AMP und ADP — die anderen Adenin-Formen ATP, ADP und AMP stehen in der Zelle in einem Gleichgewicht, das die Adenylatkinase ausgleicht. Wird weniger ATP nachgebildet, verschiebt es sich zu ADP und AMP. Sie sind das Signal für knappe Energie. Quelle 5↑ liefert AMP und ADP sind das Signal, dass Energie knapp wird. Sie schalten AMPK ein und hemmen einzelne Enzyme, die Energie verbrauchen. gesicherte Physiologie Quelle 5
  ⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

  zu viel — Steigen AMP und ADP, wird AMPK stärker eingeschaltet; die Zelle drosselt Vorgänge, die Energie verbrauchen, wie den Aufbau von Fetten, und regt solche an, die Energie liefern.

  zu wenig — Bleiben AMP und ADP niedrig, weil genug ATP nachgebildet wird, bleibt AMPK ausgeschaltet, und Aufbauvorgänge laufen ungebremst.

  gesicherte Physiologie · Quelle 5

Was dieser Wirkstoff berührt

• Vitamin B12 — Der Rezeptor Cubam nimmt B12 mit Intrinsic Factor auf; dieser Schritt am Ende des Dünndarms läuft mit Calcium Quelle 6, 7
• Calcium — Trägt den Aufnahmeschritt am Cubam-Rezeptor; dieser Schritt hängt von Calcium ab Quelle 7

Was an diesen Schritten beteiligt ist

• Coenzym Q10 — Nimmt am Komplex I die Elektronen von NADH ab und trägt sie weiter durch die innere Membran; so entsteht das Gefälle Quelle 4
• NAD⁺ — Als NADH die Elektronenquelle des Komplex I; dabei entsteht wieder NAD⁺ für den Citratzyklus; gebremst staut sich NADH Quelle 4
• Vitamin B2 (Riboflavin) — Bildet das FMN im Komplex I — die Stelle, die die Elektronen von NADH übernimmt; ohne FMN keine Elektronenübernahme Quelle 4
• Eisen — Komplex I führt Eisen-Schwefel-Zentren, über die die Elektronen zum Coenzym Q10 wandern; ohne sie stockt die Weitergabe Quelle 4

Was die Fachinformation nennt

Eine Studie in den Vereinigten Staaten mit 141 Erwachsenen, die Metformin erhielten, und 145, die ein Scheinpräparat erhielten. Aufgeführt sind die Reaktionen, die bei mehr als 5 von 100 Teilnehmern auftraten und häufiger waren als unter dem Scheinpräparat. Die Zahlen gelten für diese Studie.

So liest sich die Tabelle: Diese Fachinformation führt nur Reaktionen auf, die unter Metformin häufiger auftraten als unter dem Scheinpräparat — Reaktionen mit gleicher oder geringerer Häufigkeit fehlen deshalb. Entscheidend ist der Abstand in der Zeile: bei Kopfschmerz ist er ein Punkt, bei Durchfall mehr als vierzig.

Die Fachinformation nennt im selben Abschnitt eine Beobachtung, die zu dieser Seite gehört: In Untersuchungen über 29 Wochen sank der Vitamin-B12-Wert im Blut bei etwa 7 von 100 Teilnehmern, die vorher einen unauffälligen Wert hatten. Nach der Zulassung gemeldete Reaktionen stehen hier nicht als Liste — die Fachinformation weist darauf hin, dass sich daraus weder eine Häufigkeit noch ein ursächlicher Zusammenhang ableiten lässt.

Quellen

1. Graham GG, Punt J et al. Clinical pharmacokinetics of metformin. Clin Pharmacokinet 2011 · PubMed 21241070
2. Rena G, Hardie DG, Pearson ER. The mechanisms of action of metformin. Diabetologia 2017 · PubMed 28776086
3. Foretz M, Guigas B et al. Metformin: from mechanisms of action to therapies. Cell Metab 2014 · PubMed 25456737
4. Sazanov LA. A giant molecular proton pump: structure and mechanism of respiratory complex I. Nat Rev Mol Cell Biol 2015 · PubMed 25991374
5. Hardie DG, Ross FA, Hawley SA. AMPK: a nutrient and energy sensor that maintains energy homeostasis. Nat Rev Mol Cell Biol 2012 · PubMed 22436748
6. Nielsen MJ, Rasmussen MR et al. Vitamin B12 transport from food to the body's cells — a sophisticated, multistep pathway. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2012 · PubMed 22547309
7. Bauman WA, Shaw S et al. Increased intake of calcium reverses vitamin B12 malabsorption induced by metformin. Diabetes Care 2000 · PubMed 10977010
8. US-Fachinformation (Vereinigte Staaten): Metformin Hydrochloride Tablets, DailyMed, Fassung vom 21.09.2026, Abschnitte 12.1 Mechanism of Action und 12.3 Pharmacokinetics · Fachinformation
9. US-Fachinformation (Vereinigte Staaten): Metformin Hydrochloride Tablets, DailyMed, Fassung vom 21.09.2026, Abschnitte 6.1 Clinical Studies Experience und 6.2 Postmarketing Experience · Fachinformation

Ganzer Weg: Metformin

Stand 2026-09-25. Entwurf, von Claude nach Schema v2 geschrieben; Quellen in PubMed geprüft; fachliche Freigabe offen
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