Was ist Glucagon? Was bewirkt das Hormon Glucagon?

Glukagon ist ein sehr wichtiges Hormon, das von speziellen Zellen in unserem Organ namens Bauchspeicheldrüse (Pankreas) produziert wird und den Blutzuckerspiegel (Glukose) im Körper ausgleicht. In Situationen, in denen unser Blutzucker zu sinken droht (z. B. bei längerem Fasten oder intensiver körperlicher Betätigung), greift Glukagon ein und setzt in der Leber gespeicherten Zucker frei. So wird gewährleistet, dass Gehirn, Muskeln und andere Organe jederzeit ausreichend Energie erhalten. Dieses Hormon ist eine Art „Nothelfer“, der den Körper vor Unterzuckerung schützt und einen wichtigen Teil unseres Energiehaushalts darstellt.

Was ist Glukagon und wie funktioniert es im Körper?

Glukagon ist ein Hormon, das von den Alphazellen (α-Zellen) der Langerhans-Inseln in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird. Es besteht strukturell aus 29 Aminosäuren und arbeitet entgegengesetzt zum Insulin, um das Energiegleichgewicht im Körper zu erhalten. Fällt der Blutzuckerspiegel, schlägt Glukagon Alarm und aktiviert die Leber.

Man kann es sich so vorstellen: Der Körper ist eine große Stadt, in der „Glukose“-LKWs die Energie transportieren. Der Blutzucker gibt an, wie viele LKWs gerade auf den Straßen unterwegs sind. Sinkt die Anzahl dieser LKWs (also der Blutzucker), schickt Glukagon neue LKWs aus dem „Tanklager“ der Leber auf die Straße. So bleiben Gehirn und andere lebenswichtige Organe stets mit Energie versorgt.

Die Hauptfunktion von Glukagon besteht darin, eine Hypoglykämie (unerwünscht niedriger Blutzucker) zu verhindern. Schon wenige Minuten Unterzuckerung können besonders im Gehirn schwere Schäden verursachen. Deshalb arbeiten Insulin und Glukagon rund um die Uhr in einem fein abgestimmten System zusammen.

Wo wird Glukagon im menschlichen Körper produziert?

Glukagon wird in den Alphazellen der Langerhans-Inseln in der Bauchspeicheldrüse gebildet. Die Bauchspeicheldrüse liegt im Oberbauch hinter dem Magen und erfüllt neben Verdauungsaufgaben auch eine hormonelle Funktion.

In den Inseln gibt es fünf Zelltypen: Alpha, Beta, Delta, PP und Epsilon. Alphazellen machen etwa 20–30 % der Inselzellen aus und sezernieren Glukagon. Dort wird zunächst das Vorläuferprotein Proglukagon hergestellt, das durch Enzyme in aktives Glukagon umgewandelt wird.

Nach der Produktion gelangt Glukagon direkt ins Blut und sendet an die Leber die Botschaft: „Blutzucker sinkt – setze Glukose frei!“

Wie reguliert Glukagon den Blutzuckerspiegel?

Die Regulation erfolgt hauptsächlich über die Leber:

• Glykogenabbau (Glykogenolyse): Glukagon aktiviert den Abbau von Glykogen zu Glukose-1-phosphat und schließlich zu freier Glukose, die ins Blut abgegeben wird.
• Neubildung von Glukose (Gluconeogenese): Zusätzlich zur Glykogenreserve stimuliert Glukagon die Synthese von Glukose aus Aminosäuren, Laktat oder Glycerol, was besonders bei längerem Fasten wichtig ist.
• Hemmung der Speicherung: Glukagon unterdrückt die Glykogensynthese und die Glukoseverwertung in der Leber, um sicherzustellen, dass möglichst viel Glukose ins Blut gelangt.

Welche Beziehung besteht zwischen Glukagon und Insulin?

Glukagon und Insulin ergänzen sich wie Tag und Nacht. Steigt der Blutzucker, schüttet die Bauchspeicheldrüse Insulin aus, das Glukose in die Zellen transportiert und überschüssige Glukose als Glykogen speichert. Glukagon hingegen setzt diese Reserven bei Bedarf wieder frei.

Ein Thermostat-Vergleich: Insulin verhindert „Überhitzung“ (zu viel Zucker), Glukagon sorgt bei „Abkühlung“ (niedriger Zucker) für Nachschub. Nach einer Mahlzeit unterdrückt Insulin die Glukagonfreisetzung, während bei Fasten Insulin sinkt und Glukagon steigt.

Bei Diabetes ist nicht nur Insulin, sondern auch die Glukagonregulation gestört. Bei Typ‑2‑Diabetes ist oft die Insulinwirkung eingeschränkt und gleichzeitig die Glukagonfreisetzung zu hoch, was den Blutzucker weiter erhöht. Bei Typ‑1‑Diabetes führt fehlendes Insulin zu unkontrolliert hohem Glukagon, was schwere Hyperglykämien und Ketoazidose begünstigt.

Wie löst Glukagon die Glukosefreisetzung in der Leber aus?

Glukagon bindet an spezifische Rezeptoren in der Leber und aktiviert über das zweite Botenstoffsystem cAMP die Proteinkinase A (PKA). Dadurch:

• Werden Glykogen-abbauende Enzyme (z. B. Glykogenphosphorylase-Kinase) aktiviert.
• Werden Glykogensynthese-Enzyme durch Phosphorylierung inaktiviert.
• Steigt die Expression von Gluconeogenese-Enzymen wie PEPCK und Glukose-6-Phosphatase.

Wann wird Glukagon im Körper freigesetzt?

• Längerer Hunger: Während der Nacht oder bei Fasten sinkt der Blutzucker und stimuliert die Alphazellen.
• Intensive körperliche Aktivität: Bei Ausdauersport verbrauchen Muskeln viel Glukose, was Glukagon freisetzt.
• Proteinreiche Mahlzeiten: Erhöhte Aminosäurespiegel regen Glukagon an, um Gluconeogenese zu unterstützen.
• Stress und Trauma: Adrenalin und Kortisol fördern gemeinsam mit Glukagon die Glukosefreisetzung.
• Hormonelle Wechselwirkungen: Somatostatin aus Delta-Zellen reguliert zusammen mit Insulin auch die Glukagonsekretion.

Welche Rolle spielt Glukagon in der Behandlung von Hypoglykämie?

Hypoglykämie wird definiert als Blutzucker unter 70 mg/dL und kann zu Bewusstseinsverlust, Schwitzen, Herzrasen und Zittern führen. In schweren Fällen kann der Betroffene nicht mehr essen oder trinken. Hier ist Glukagon lebensrettend:

• Notfallhilfe: Für Diabetiker (insbesondere Typ 1) gibt es tragbare Glukagon-Injektionssets. Nach Mischung von Pulver und Lösung wird intramuskulär oder subkutan injiziert, was die Leber schnell aktiviert.
• Alternative Darreichungsformen: Nasales Glukagon (Spray) ermöglicht eine einfache Anwendung ohne Nadel und wirkt in 15–30 Minuten.
• Schnelle Wirkung: Verhindert bis zum Eintreffen medizinischer Hilfe Hirnschäden und Komplikationen.

Wie beeinflusst Glukagon den Stoffwechsel neben der Glukose?

• Fettstoffwechsel (Lipolyse): Glukagon aktiviert indirekt die hormone-sensitive Lipase (HSL) im Fettgewebe, die Triglyzeride zu freien Fettsäuren und Glycerol abbaut. Diese dienen als Energiequelle und Gluconeogenese-Vorläufer.
• Ketogenese: Bei längerem Fasten oder kohlenhydratarmer Ernährung fördert hoher Glukagonspiegel die Bildung von Ketonkörpern, die dem Gehirn als alternative Energiequelle dienen.
• Proteinstoffwechsel: Glukagon erhöht die Aufnahme von Aminosäuren in der Leber zur Gluconeogenese und kann bei sehr hohen Spiegeln (z. B. Tumoren) Muskelschwund begünstigen.
• Appetit und Energiehaushalt: Glukagon wirkt auch im Gehirn und beeinflusst Sättigung und Energiebalance, gemeinsam mit Insulin und anderen Darmhormonen (GLP‑1, GIP, Leptin).

Was sind die medizinischen Anwendungsgebiete von synthetischem Glukagon?

Als „synthetisches Glukagon“ bezeichnet man die im Labor oder mittels rekombinanter Technologien hergestellten Formen des natürlichen Glukagons. Im Gesundheitswesen wird es insbesondere für folgende Zwecke eingesetzt:

• Notfallbehandlung bei Hypoglykämie: Die häufigste Anwendung. Bei schwerer Hypoglykämie von Diabetikern, die bewusstlos sind oder nichts zu sich nehmen können, wird synthetisches Glukagon intramuskulär oder subkutan injiziert. Dadurch wird die Leber schnell zur Glukosefreisetzung angeregt und der Blutzucker steigt.
• Diagnostische Zwecke: In einigen endokrinologischen Tests dient Glukagon dazu, die Funktion der Bauchspeicheldrüse oder des Glukagons selbst zu beurteilen. Bei Verdacht auf Insulinom (ein Insulin-produzierender Tumor) kann man nach Glukagon-Injektion den Blutzuckeranstieg messen.
• Beta-Blocker- und Calciumkanalblocker-Vergiftungen: Bei Überdosierung von Beta-Blockern oder Calciumkanalblockern kann Glukagon eingesetzt werden, um Herzfrequenz und Blutdruck zu normalisieren. Es unterstützt die Pumpfunktion des Herzens, wenn andere Kanäle blockiert sind.
• Endoskopische Verfahren: Zur Entfernung von Fremdkörpern aus der Speiseröhre oder zum Erschlaffen bestimmter Darmmuskeln kann Glukagon verabreicht werden. Insbesondere entspannt es den unteren Ösophagussphinkter und erleichtert so endoskopische Eingriffe.
• Forschung und Entwicklung: Aktuell werden Glukagon-Rezeptor-Antagonisten erforscht, um bei Typ‑2‑Diabetes die übermäßige Glukoseproduktion zu hemmen. Zudem laufen Studien zu möglichen positiven Effekten von Glukagon auf Gewichtsverlust.

Kann ein Mangel oder Überschuss an Glukagon gesundheitliche Probleme verursachen?

Wie bei allen Hormonen muss auch das Glukagongleichgewicht im Körper gewahrt bleiben. Eine Störung kann sich auf zwei Arten äußern:

Glukagonmangel:

• Hypoglykämierisiko: Bei unzureichender Produktion oder Funktion von Glukagon kann der Körper niedrigen Blutzucker nicht ausgleichen. Besonders bei Hunger oder körperlicher Anstrengung können schwere Hypoglykämie-Episoden auftreten.
• Pankreasschäden oder chirurgische Eingriffe: Erkrankungen oder Operationen am Pankreas können Alphazellen schädigen und so zu Glukagonmangel und gestörter Blutzuckerkontrolle führen.

Glukagonüberschuss (Hyperglukagonämie):

• Hyperglykämie: Ein Überschuss an Glukagon führt zu verstärkter Glukosefreisetzung aus der Leber und erhöht den Blutzucker, was bei Diabetikern besonders ausgeprägt ist.
• Glukagonom: Ein seltener Tumor der Alphazellen, der zu extrem hohen Glukagonspiegeln führt. Betroffene entwickeln Nekrolytisches migratorisches Erythem, Gewichtsverlust, diabetesähnliche Hyperglykämie und Anämie.
• Tendenz zur Ketoazidose: Bei gleichzeitigem Insulinmangel kann Glukagonüberschuss zu Ketoazidose führen. Der Körper nutzt vermehrt Fettsäuren, und Ketonkörper steigen an.

Wie interagiert Glukagon mit anderen Hormonen?

Glukagon arbeitet nicht nur mit Insulin, sondern auch mit Cortisol, Adrenalin, Wachstumshormon, Somatostatin und vielen anderen Signalstoffen zusammen:

• Insulin: Gegenspieler und Kooperationspartner. Hohe Insulinspiegel hemmen Glukagon, niedrige Insulinspiegel fördern es. In manchen Stoffwechselstörungen können beide gleichzeitig erhöht sein, was komplexe Effekte auf Leber und Muskeln hat.
• Adrenalin und Cortisol: Diese Stresshormone fördern die Glukagonsekretion, um in Gefahrensituationen mehr Glukose für Muskeln und Gehirn bereitzustellen.
• Somatostatin: Von Delta-Zellen des Pankreas produziert, reguliert Somatostatin sowohl Insulin- als auch Glukagonfreisetzung und verhindert starke Blutzuckerschwankungen.
• Darmhormone: GIP (Glucose-dependent Insulinotropic Polypeptide) und GLP‑1 (Glucagon-like Peptide‑1) aus dem Dünndarm passen Insulin- und Glukagonspiegel an die Nahrungsaufnahme an. GLP‑1 steigert Insulin und hemmt Glukagon; GIP wirkt ähnlich.

Wie verändern sich Glukagonspiegel während des Fastens?

Während Hunger- oder Fastenperioden, besonders nach 8–12 Stunden, verbraucht der Körper schnell seine Glykogenspeicher. Wenn diese zur Neige gehen, übernimmt Glukagon folgende Rollen:

• Erste 12 Stunden: Mit sinkendem Blutzucker steigt die Glukagonsekretion, um Glykogen abzubauen. Trotz Hungergefühl bleibt der Blutzucker meist stabil.
• 12–24 Stunden: Die Glykogenspeicher sind fast erschöpft, daher fördert Glukagon die Gluconeogenese aus Aminosäuren, Laktat und Glycerol.
• Ab 24 Stunden: Fettdepots werden mobilisiert. Glukagon regt die Freisetzung von Fettsäuren und die Ketonkörperbildung in der Leber an. Ketone dienen dem Gehirn als alternative Energiequelle.
• Längerfristiges Fasten (Tage bis Wochen): Glukagon bleibt erhöht, doch die Glukoseproduktion allein reicht nicht mehr aus. Ketogenese dominiert, und Organe nutzen vermehrt Ketone, während die Proteinnutzung reduziert wird.

Führen Glukagon-Forschungen zu neuen Behandlungsmethoden?

Aktuelle Studien zeigen, dass Glukagon ein breiteres Wirkfeld hat als bisher angenommen, und eröffnen vielversprechende Therapieansätze:

• Glukagon-Rezeptor-Antagonisten: Bei Typ‑2‑Diabetes sollen sie die übermäßige Glukoseproduktion hemmen. Erste klinische Studien zeigen Verbesserung der Blutzuckerkontrolle, doch Sicherheit und Nebenwirkungen werden weiter untersucht.
• Kombinierte Agonisten (Glukagon und Inkretine): Dual- oder Triple-Agonisten, die GLP‑1, GIP und/oder Glukagon-Rezeptoren modulieren, zielen darauf ab, sowohl Blutzucker als auch Körpergewicht zu beeinflussen. Präklinische Daten sind vielversprechend.
• Adipositas-Therapie: Aufgrund der lipolytischen und appetithemmenden Effekte von Glukagon werden Studien zur Gewichtsreduktion durchgeführt. Dabei werden mögliche unerwünschte Effekte wie Insulinresistenz genau beobachtet.
• Glukagon im Gehirn: Neueste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Glukagon auch im zentralen Nervensystem wirkt und Appetit, Sättigung und Energieverbrauch regulieren könnte. Dies weckt Interesse in Neuroendokrinologie und Ernährungsforschung.
• Intelligente Glukagon-Technologien: In künstlichen Pankreas-Systemen wird neben Insulin auch Glukagon automatisch verabreicht. Solche „biologisch geschlossenen Kreisläufe“ sollen Hypo‑ und Hyperglykämien minimieren.

Prof. Dr. Toygar Toydemir

Prof. Dr. Toygar Toydemir wurde 1976 geboren. Nachdem er sein Medizinstudium an der Izmir Ege University Faculty of Medicine abgeschlossen hatte, absolvierte er seine Facharztausbildung in Allgemeinchirurgie am Şişli Etfal Hospital. Er erhielt fortgeschrittene laparoskopische Chirurgietrainings sowohl im Inland als auch international. Er arbeitete am Lenox Hill Hospital in den Vereinigten Staaten an revisional bariatrischer Chirurgie. Im Jahr 2020 wurde er Professor. In seiner Klinik in Istanbul Nişantaşı nimmt er Patienten aus der Türkei und Europa für seine Arbeit in den Bereichen Reflux- und Adipositaschirurgie auf.