Die Rolle des zyklischen AMP bei der Steuerung des Kohlenhydratstoffwechsels

Abstract

Zyklisches AMP spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Stoffwechsels im Allgemeinen. Der Schwerpunkt der vorliegenden Untersuchung liegt auf dem Kohlenhydratstoffwechsel, aber auch der Fettstoffwechsel wird in gewissem Umfang behandelt. Die Hauptaufgabe des zyklischen AMP in verschiedenen Geweben scheint darin zu bestehen, die Mobilisierung von Glukose- und Fettsäurereserven zu erleichtern oder zu fördern. In der Leber bewirken Glucagon und die Katecholamine durch Stimulierung der Adenylcyclase einen Anstieg des intrazellulären Spiegels des zyklischen AMP. Dieser Anstieg der zyklischen AMP-Konzentration führt zu einem Nettoanstieg der hepatischen Glukoseproduktion durch mindestens drei Mechanismen: Stimulation der Phosphorylaseaktivierung, Unterdrückung der Glykogensynthetaseaktivität und Stimulation der Glukoneogenese. Die Katecholamine stimulieren auch die Adenylcyclase im Muskel- und Fettgewebe. Zu den wichtigsten Wirkungen des zyklischen AMP in diesen Geweben gehören die Glykogenolyse im Muskel und die Lipolyse im Fettgewebe.

Eine weitere Rolle des zyklischen AMP besteht darin, die Freisetzung von Insulin aus den Betazellen der Bauchspeicheldrüse zu steigern oder zu fördern. Insulin gelangt dann in die Leber und das Fettgewebe, um die Anhäufung von zyklischem AMP zu unterdrücken, und kann auch die Wirkung von zyklischem AMP im Muskel antagonisieren. Zyklisches AMP vermittelt also die Wirkung mehrerer kataboler Hormone und fördert die Freisetzung eines anabolen Hormons, das zum Teil gegen zyklisches AMP wirkt.

Da zyklisches AMP sowohl an der Freisetzung als auch an mehreren Wirkungen von Insulin beteiligt ist, wurde die mögliche Rolle von zyklischem AMP bei Diabetes diskutiert. Man geht davon aus, dass der Diabetes mellitus beim Menschen auf einen grundlegenden genetischen Defekt zurückzuführen ist, dessen Art jedoch unklar ist. Eine Reihe von Beweisen deutet auf eine Verdickung der Basalmembran als frühes Ereignis in der Entstehung von Diabetes hin. Die weitere Untersuchung der Bildung und des Abbaus der Basalmembran könnte daher zu einem besseren Verständnis des genetischen Defekts führen. Ob zyklisches AMP eine regulierende Rolle bei der Basalmembransynthese spielt, ist derzeit nicht bekannt.

Ein weiterer Defekt, der bei Prädiabetikern erkennbar ist, ist eine fehlerhafte Insulinfreisetzung als Reaktion auf eine Glukoseinfusion. Dies könnte eine Folge der Verdickung der Basalmembran sein, aber es gibt auch Hinweise darauf, dass der zyklische AMP-Mechanismus gestört sein könnte. Auf einer anderen Ebene ist die Rolle des zyklischen AMP offensichtlicher: Insulinmangel lässt die Wirkung von Hormonen, die die Produktion von zyklischem AMP stimulieren, ungehindert, was zu der Glukosefülle und Ketose beiträgt, die so oft in den späteren Stadien der Krankheit zu beobachten sind.