胰岛素

胰岛素是由胰脏内的胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素,同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。外源性胰岛素主要用来糖尿病治疗。

发现

胰岛素于1921年由加拿大人F.G.班廷和C.H.贝斯特首先发现。1

显微镜下的胰岛 beta 细胞

显微镜下的胰岛 beta 细胞

922年开始用于临床,使过去不治的糖尿病患者得到挽救。中国科学院肾病检测研究所主治直至80年代初,用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。不同动物的胰岛素组成均有所差异,猪的与人的胰岛素结构最为相似,只有B链羧基端的一个氨基酸不同。80年代初已成功地运用遗传工程技术由微生物大量生产人的胰岛素,并已用于临床床。

1955年英国F.桑格小组测定了牛胰岛素的全部氨基酸序列,开辟了人类认识蛋白质分子化学结构的道路。1965年9月17日,中国科学家人工合成了具有全部生物活力的结晶牛胰岛素,它是第一个在实验室中用人工方法合成的蛋白质,稍后美国和联邦德国的科学家也完成了类似的工作。

70年代初期,英国和中国的科学家又成功地用X射线衍射方法测定了猪胰岛素的立体结构。这些工作为深入研究胰岛素分子结构与功能关系奠定了基础。人们用化学全合成和半合成方法制备类似物,研究其结构改变对生物功能的影响;进行不同种属胰岛素的比较研究;研究异常胰岛素分子病,即由于胰岛素基因的突变使胰岛素分子中个别氨基酸改变而产生的一种分子病。这些研究对于阐明某些糖尿病的病因也具有重要的实际意义。

第一代胰岛素-动物胰岛素

1921年弗雷德里克·班丁(Frederick Banting)与约翰·麦克劳德(John Macleod)合作首次成功提取到了胰岛素,不同种族哺乳动物(人、牛、羊、猪等)的胰岛素分子的氨基酸序列和结构稍有差异,其中猪胰岛素与人的最为接近。动物胰岛素是最早应用于糖尿病治疗的胰岛素注射制剂,一般是猪胰岛素,猪胰岛素与人胰岛素存在1至4个氨基酸的不同,因此容易发生免疫反应,注射部位皮下脂肪萎缩或增生,胰岛素过敏反应,并且由于其免疫原性高,容易反复发生高血糖和低血糖,容易出现胰岛素抵抗。

第二代胰岛素-人胰岛素

20世纪80年代,人们通过基因工程(重组DNA)(转基因)酵母(啤酒酵母.毕赤酵母或汉逊酵母)或重组中国仓鼠卵巢细胞(CHO)表达出高纯度的合成人胰岛素,其结构和人体自身分泌的胰岛素一样。

对比动物胰岛素,人胰岛素较少发生过敏反应或者胰岛素抵抗,所以皮下脂肪萎缩的现象也随之减少;由于人胰岛素抗体少,所以注射量比动物胰岛素平均减少30%;人胰岛素的稳定性高于动物胰岛素,常温25℃左右常温可保存人胰岛素4周。

在起效时间、峰值时间、作用持续时间上不能模拟生理性人胰岛素分泌模式。需在餐前30分钟注射、有较高的夜间低血糖风险。

第三代胰岛素-胰岛素类似物

20世纪90年代末,在对人胰岛素结构和成分的深入研究中发现,对肽链进行修饰:利用基因工程技术,改变胰岛素肽链上某些部位的氨基酸组合;改变等电点;增加六聚体强度;以钴离子替代锌离子;在分子中增加脂肪酸链,加大与白蛋白的结合,均有可能改变其理化和生物学特征,从而可研制出更适合人体生理需要的胰岛素类似物(insulinsimilitude)。胰岛素类似物可紧临餐使用,也称为餐时胰岛素或速效胰岛素。

分类

来源:胰岛素合成的控制基因在第11对染色体短臂上。基因正常则生成的胰岛素结构是正常的;若基因突变则生成的胰岛素结构是不正常的,为变异胰岛素。在β细胞的细胞核中,第11对染色体短臂上胰岛素基因区DNA向mRNA转录,mRNA从细胞核移向细胞浆的内质网,转译成由105个氨基酸残基构成的前胰岛素原。前胰岛素原经过蛋白水解作用除其前肽,生成86个氨基酸组成的长肽链——胰岛素原(45343345)。胰岛素原随细胞浆中的微泡进入高尔基体,经蛋白水解酶的作用,切去75、55、6075三个精氨酸连接的链,断链生成没有作用的C肽,同时生成胰岛素,分泌到β细胞外,进入血液循环中。未经过蛋白酶水解的胰岛素原,一小部分随着胰岛素进入血液循环,胰岛素原的生物活性仅有胰岛素的5%。

灭活。

胰岛β细胞中储备胰岛素约200U,每天分泌约40U。空腹时,血浆胰岛素浓度是5~15μU/mL。进餐后血浆胰岛素水平可增加5~10倍。

1、动物胰岛素:从猪和牛的胰腺中提取,两者药效相同。

1、超短效:注射后15分钟起作用,高峰浓度1~2小时(皮下)。(例如门冬胰岛素、赖脯胰岛素)

2、短效(速效):注射后30分钟起作用,高峰浓度2~4小时,持续5~8小时(皮下、肌内、静注)。(如普通胰 岛素、正规胰岛素)

3、中效:注射后2~4小时起效,高峰浓度6~12小时,持续24~28小时(皮下)。(如低精蛋白锌胰岛素)

4、长效:注射后4~6小时起效,高75527两种。(精蛋白锌胰岛素)

5、超长效:注射后3~6个小时起效,维持时间为6~24小时(皮下)。(地特胰岛素、甘精胰岛素)

6、预混:注射后0.5个小时起效,维持时间为24小时(皮下)。(双时相胰岛素)

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