Frågan om vad insulin tillverkas av är inte bara av intresse för läkare och farmaceuter, utan också för patienter med diabetes, såväl som deras släktingar och vänner. Idag kan detta hormon, unikt och så viktigt för människors hälsa, erhållas från olika råvaror med hjälp av speciellt utvecklade och noggrant testade teknologier. Beroende på produktionsmetoden särskiljs följande typer av insulin:

• Svin eller nötkreatur, även kallat ett preparat av animaliskt ursprung
• Biosyntetisk, även känd som modifierat fläsk
• Genmanipulerad eller rekombinant
• Genmanipulerad modifierad
• Syntetisk

Svininsulin har använts under längst tid för att behandla diabetes. Dess användning började på 20-talet av förra seklet. Det bör noteras att fläsk eller djur var den enda drogen fram till 80-talet av förra seklet. Animalisk bukspottkörtelvävnad används för att få den. Denna metod kan dock knappast kallas optimal eller enkel: att arbeta med biologiska råvaror är inte alltid bekvämt, och själva råvarorna räcker inte till.

Dessutom sammanfaller inte sammansättningen av fläskinsulin exakt med sammansättningen av hormonet som produceras av kroppen hos en frisk person: deras struktur innehåller olika aminosyrarester. Det bör noteras att de hormoner som produceras av bukspottkörteln hos nötkreatur har ett ännu större antal skillnader, vilket inte kan kallas ett positivt fenomen.

Förutom den rena multikomponentsubstansen innehåller ett sådant preparat undantagslöst det så kallade proinsulinet, ett ämne som är nästan omöjligt att separera med moderna reningsmetoder. Det är detta ämne som ofta blir källan till allergiska reaktioner, vilket är särskilt farligt för barn och äldre.

Av denna anledning har forskare runt om i världen länge varit intresserade av frågan om att få sammansättningen av det hormon som produceras av djur i full överensstämmelse med hormonerna i bukspottkörteln hos en frisk person. Ett verkligt genombrott inom farmakologi och behandling av diabetes mellitus var produktionen av ett halvsyntetiskt läkemedel som erhölls genom att ersätta aminosyran alanin i ett läkemedel av animaliskt ursprung med treonin.

I detta fall är den semisyntetiska metoden för att erhålla hormonet baserad på användningen av preparat av animaliskt ursprung. Med andra ord, de genomgår helt enkelt modifiering och blir identiska med de hormoner som produceras av människor. Bland deras fördelar är kompatibilitet med människokroppen och frånvaron av allergiska reaktioner.

Nackdelarna med denna metod inkluderar bristen på råvaror och komplexiteten i att arbeta med biologiska material, såväl som den höga kostnaden för både själva tekniken och det resulterande läkemedlet.

I detta avseende är det bästa läkemedlet för behandling av diabetes mellitus rekombinant insulin som erhålls genom genteknik. Förresten, det kallas ofta genetiskt modifierat insulin, vilket indikerar metoden för dess produktion, och den resulterande produkten kallas humant insulin, och betonar därmed dess absoluta identitet med de hormoner som produceras av bukspottkörteln hos en frisk person.

Bland fördelarna med genetiskt modifierat insulin bör man också notera dess höga renhetsgrad och frånvaron av proinsulin, liksom det faktum att det inte orsakar några allergiska reaktioner och inte har några kontraindikationer.

Den vanligaste frågan är ganska förståelig: vad exakt är rekombinant insulin gjord av? Det visar sig att detta hormon produceras av jäststammar, såväl som E. coli, placerade i ett speciellt näringsmedium. Dessutom är mängden av det erhållna ämnet så stor att det är möjligt att helt överge användningen av läkemedel som erhållits från djurorgan.

Naturligtvis talar vi inte om enkel E. coli, utan om en genetiskt modifierad sådan som är kapabel att producera lösligt humant genetiskt modifierat insulin, vars sammansättning och egenskaper är exakt desamma som hos det hormon som produceras av cellerna i bukspottkörteln hos en frisk person.

Fördelarna med genetiskt modifierat insulin är inte bara dess absoluta likhet med det mänskliga hormonet, utan också enkel produktion, tillräckliga mängder råvaror och överkomlig kostnad.

Forskare runt om i världen kallar produktionen av rekombinant insulin för ett verkligt genombrott inom diabetesbehandling. Betydelsen av denna upptäckt är så stor och viktig att den är svår att överskatta. Det räcker med att bara notera att i dag tillgodoses nästan 95 % av behovet av detta hormon med hjälp av genetiskt modifierat insulin. Samtidigt fick tusentals människor som tidigare led av allergier mot droger en chans att leva ett normalt liv.

Recensioner och kommentarer

Jag har typ 2-diabetes - icke-insulinberoende. En vän rådde mig att sänka mina blodsockernivåer med

Insulin (från latin insula - island) är ett peptidhormon som produceras i betacellerna på de Langerhanska öarna i bukspottkörteln. Det har en mångfacetterad effekt på ämnesomsättningen i nästan alla vävnader.

Insulinets huvudsakliga funktion är att säkerställa cellmembranens permeabilitet för glukosmolekyler. I en förenklad form kan vi säga att inte bara kolhydrater, utan även alla näringsämnen i slutändan bryts ner till glukos, som används för syntes av andra kolhaltiga molekyler, och är den enda typen av bränsle för cellulära energiväxter - mitokondrier . Utan insulin sjunker cellmembranets permeabilitet för glukos 20 gånger, och cellerna dör av svält, och överskott av socker löst i blodet förgiftar kroppen.

Nedsatt insulinutsöndring på grund av förstörelse av betaceller - absolut insulinbrist - är en nyckelfaktor i patogenesen av typ 1-diabetes mellitus. Nedsatt verkan av insulin på vävnad - relativ insulinbrist - spelar en viktig roll i utvecklingen av typ 2-diabetes mellitus.

Historien om upptäckten av insulin är förknippad med namnet på den ryska läkaren I.M. Sobolev (andra hälften av 1800-talet), som bevisade att nivån av socker i mänskligt blod regleras av ett speciellt hormon i bukspottkörteln.

År 1922 administrerades insulin isolerat från bukspottkörteln hos ett djur först till en tioårig pojke med diabetes. resultatet överträffade alla förväntningar och ett år senare släppte det amerikanska företaget Eli Lilly det första animaliska insulinpreparatet.

Efter att ha mottagit den första industriella satsen insulin togs en enorm väg under de närmaste åren i dess isolering och rening. Som ett resultat blev hormonet tillgängligt för patienter med typ 1-diabetes.

År 1935 optimerade den danske forskaren Hagedorn insulinets verkan i kroppen genom att föreslå ett långverkande läkemedel.

De första kristallerna av insulin erhölls 1952, och 1954 dechiffrerade den engelske biokemisten G. Sanger insulinets struktur. Utvecklingen av metoder för att rena hormonet från andra hormonsubstanser och insulinnedbrytningsprodukter har gjort det möjligt att få homogent insulin, så kallat enkomponentinsulin.

I början av 70-talet De sovjetiska forskarna A. Yudaev och S. Shvachkin föreslog kemisk syntes av insulin, men genomförandet av denna syntes i industriell skala var dyrt och olönsamt.

Därefter skedde en progressiv förbättring av renheten hos insulin, vilket minskade problem orsakade av insulinallergier, njursjukdomar, synnedsättning och immunresistens mot insulin. Det mest effektiva hormonet för ersättningsterapi för diabetes mellitus behövdes - homologt insulin, det vill säga humant insulin.

På 80-talet gjorde framsteg inom molekylärbiologi det möjligt att syntetisera båda kedjorna av humant insulin med hjälp av E.coli, som sedan kombinerades till en molekyl av biologiskt aktivt hormon, och vid Institutet för bioorganisk kemi vid Ryska vetenskapsakademin, rekombinant insulin erhölls med användning av genetiskt modifierade E.coli-stammar.

Användningen av affinitetskromatografi minskade signifikant innehållet av kontaminerande proteiner i beredningen med en högre molekylvikt än insulin. Dessa proteiner inkluderar proinsulin och partiellt kluvna proinsuliner, som har förmåga att inducera produktionen av anti-insulinantikroppar.

Användning av humant insulin redan från början av behandlingen minimerar förekomsten av allergiska reaktioner. Humant insulin absorberas snabbare och har, oavsett formulering, kortare verkningslängd än animaliska insuliner. Humaninsuliner är mindre immunogena än svininsuliner, särskilt blandade bovina och svininsuliner.

1. Typer av insulin

Insulinberedningar skiljer sig från varandra i reningsgraden; produktionskälla (nötkreatur, fläsk, människa); ämnen som tillsätts insulinlösningen (förlänger dess verkan, bakteriostatika, etc.); koncentrationer; PH värde; möjligheten att blanda ICD med IPD.

Insulinberedningar varierar beroende på deras källa. Grisin- och bovininsulin skiljer sig från humaninsulin i aminosyrasammansättning: bovint insulin har tre aminosyror och fläskinsulin har en aminosyra vardera. Det är inte förvånande att biverkningar vid behandling med bovint insulin utvecklas mycket oftare än när de behandlas med svin- eller humaninsulin. Dessa reaktioner uttrycks i immunologisk insulinresistens, insulinallergier, lipodystrofier (förändringar i subkutant fett vid injektionsstället).

Trots de uppenbara nackdelarna med bovint insulin används det fortfarande i stor utsträckning över hela världen. Och ändå är nackdelarna med bovint insulin i immunologiska termer uppenbara: det rekommenderas under inga omständigheter att förskrivas till patienter med nydiagnostiserad diabetes mellitus, gravida kvinnor eller för kortvarig insulinbehandling, till exempel under den perioperativa perioden. De negativa egenskaperna hos bovint insulin kvarstår när det används i en blandning med fläsk, så blandade insuliner (fläsk + bovint) bör inte heller användas för behandling av dessa kategorier av patienter.

Humaninsulinpreparat är helt identiska i kemisk struktur med humaninsulin.

Huvudproblemet med den biosyntetiska metoden för att producera humant insulin är den fullständiga reningen av slutprodukten från de minsta föroreningarna av använda mikroorganismer och deras metaboliska produkter. Nya kvalitetskontrollmetoder säkerställer att biosyntetiska humaninsuliner från ovanstående tillverkare är fria från alla skadliga föroreningar; Deras reningsgrad och glukossänkande effektivitet uppfyller således de högsta kraven och är nästan identiska. Dessa insulinpreparat har inga oönskade biverkningar beroende på föroreningar.

För närvarande används tre typer av insulin i medicinsk praxis:

Kortverkande med en snabb effekt;

Medellång verkningslängd;

Långverkande med långsamt insättande effekt.

Tabell 1. Egenskaper för kommersiella insulinpreparat

Kortverkande insulin (RAI) - vanligt insulin - är ett kortverkande kristallint zinkinsulin, lösligt vid ett neutralt pH-värde, vars effekt utvecklas inom 15 minuter efter subkutan administrering och varar 5-7 timmar.

Det första långverkande insulinet (LAI) skapades i slutet av 1930-talet så att patienter kunde injicera mer sällan än med enbart ICD - en gång om dagen om möjligt. För att öka verkningstiden modifieras alla andra insulinpreparat och bildar en suspension när de löses upp i ett neutralt medium. De innehåller protamin i en fosfatbuffert - protamin-zink-insulin och NPH (neutral protamin Hagedorn) - NPH-insulin eller olika koncentrationer av zink i en acetatbuffert - ultralente, lente, semilente insuliner.

Medellångverkande insulinpreparat innehåller protamin, som är ett protein med en medelmolekylvikt. 4400, rik på arginin och erhållen från regnbågsmjölk. För att bilda komplexet krävs ett förhållande mellan protamin och insulin på 1:10. Efter subkutan administrering förstör proteolytiska enzymer protamin, vilket gör att insulin kan absorberas.

NPH-insulin förändrar inte den farmakokinetiska profilen för regulatoriskt insulin blandat med det. NPH-insulin föredras framför insulin lente som en medelverkande komponent i terapeutiska blandningar som innehåller vanligt insulin.

I fosfatbuffert bildar alla insuliner lätt kristaller med zink, men endast bovina insulinkristaller är tillräckligt hydrofoba för att ge den långsamma och fördröjda frisättningen av insulin som är karakteristisk för ultralente. Zinkkristaller av fläskinsulin löses upp snabbare, effekten uppstår tidigare och verkningstiden är kortare. Därför finns det inget Ultralente-preparat som endast innehåller fläskinsulin. Enkomponent svininsulin tillverkas under namnen insulinsuspension, neutralt insulin, isofaninsulin och aminokinuridinsulin.

2. Få insulin

Humant insulin kan produceras på fyra sätt:

1) fullständig kemisk syntes;

2) extraktion från mänsklig bukspottkörtel (båda dessa metoder är inte lämpliga på grund av ineffektivitet: otillräcklig utveckling av den första metoden och brist på råmaterial för massproduktion med den andra metoden);

3) genom en semisyntetisk metod med användning av en enzym-kemisk ersättning vid position 30 i B-kedjan av aminosyran alanin i fläskinsulin med treonin;

4) biosyntetiskt med hjälp av genteknik. De två sista metoderna gör det möjligt att erhålla högrenat humaninsulin.

För närvarande produceras humaninsulin huvudsakligen på två sätt: genom att modifiera svininsulin med en syntetisk-enzymatisk metod och genom genteknik.

Insulin var det första proteinet som producerades kommersiellt med hjälp av rekombinant DNA-teknik. Det finns två huvudsakliga metoder för att erhålla genetiskt modifierat humant insulin.

I det första fallet utförs separat (olika producentstammar) produktion av båda kedjorna, följt av veckning av molekylen (bildning av disulfidbryggor) och separation av isoformer.

I den andra erhålls den i form av en prekursor (proinsulin) följt av enzymatisk klyvning av trypsin och karboxipeptidas B till den aktiva formen av hormonet. Den mest föredragna metoden för närvarande är att erhålla insulin i form av en prekursor, vilket säkerställer korrekt stängning av disulfidbryggor (vid separat produktion av kedjor utförs successiva denatureringscykler, isoformseparation och renaturering).

Med båda tillvägagångssätten är det möjligt att erhålla de initiala komponenterna (A- och B-kedjor eller proinsulin) individuellt eller som en del av hybridproteiner. Förutom A- och B-kedjan eller proinsulin kan hybridproteinerna innehålla:

Ett bärarprotein som säkerställer transporten av hybridproteinet in i cellens eller odlingsmediets periplasmatiska utrymme;

En affinitetskomponent som väsentligt underlättar isoleringen av hybridproteinet.

Dessutom kan båda dessa komponenter vara närvarande samtidigt i hybridproteinet. Dessutom, när man skapar hybridproteiner, kan principen om multimerism användas (det vill säga flera kopior av målpolypeptiden finns i hybridproteinet), vilket avsevärt kan öka utbytet av målprodukten.

I Storbritannien syntetiserades båda kedjorna av humant insulin med hjälp av E. coli, som sedan kombinerades till en molekyl av ett biologiskt aktivt hormon. För att en encellig organism ska syntetisera insulinmolekyler på sina ribosomer, är det nödvändigt att förse den med det nödvändiga programmet, det vill säga att införa en hormongen i den.

En gen som programmerar biosyntesen av insulinprekursorn eller två gener som separat programmerar biosyntesen av A- och B-kedjorna av insulin erhålls kemiskt.

Nästa steg är införandet av insulinprekursorgenen (eller individuella kedjegener) i genomet av E. coli, en speciell stam av Escherichia coli som odlas i laboratoriet. Denna uppgift utförs genom genteknik.

Plasmiden isoleras från E. coli med användning av lämpligt restriktionsenzym. den syntetiska genen sätts in i en plasmid (genom kloning med den funktionellt aktiva C-terminala delen av E. coli p-galaktosidas). Som ett resultat förvärvar E. coli förmågan att syntetisera en proteinkedja bestående av galaktosidas och insulin. De syntetiserade polypeptiderna klyvs från enzymet kemiskt och renas sedan. I bakterier syntetiseras cirka 100 000 insulinmolekyler per bakteriecell.

Karaktären hos den hormonsubstans som produceras av E.coli bestäms av vilken gen som sätts in i genomet hos en encellig organism. Om insulinprekursorgenen klonas, syntetiserar bakterien insulinprekursorn, som sedan behandlas med restriktionsenzymer för att klyva prepeptiden för att isolera C-peptiden, vilket resulterar i biologiskt aktivt insulin.

För att erhålla renat humaninsulin utsätts hybridproteinet som isolerats från biomassa för kemisk-enzymatisk transformation och lämplig kromatografisk rening (prental, gelpermeation, anjonbyte).

Vid Institutet för den ryska vetenskapsakademin erhölls rekombinant insulin med hjälp av genetiskt modifierade E. coli-stammar. från den odlade biomassan frigörs en prekursor, ett hybridprotein uttryckt i mängden 40 % av det totala cellulära proteinet, innehållande preproinsulin. Dess omvandling till insulin in vitro utförs i samma sekvens som in vivo - den ledande polypeptiden klyvs av, preproinsulin omvandlas till insulin genom stadierna av oxidativ sulfitolys, följt av reduktiv stängning av tre disulfidbindningar och enzymatisk isolering av bindande C-peptid. Efter en serie kromatografiska reningar, inklusive jonbyte, gel och HPLC, erhålls humant insulin med hög renhet och naturlig styrka.

Du kan använda en stam med en nukleotidsekvens inbyggd i plasmiden som uttrycker ett hybridprotein som består av linjärt proinsulin och ett fragment av Staphylococcus aureus protein A fäst till dess N-terminal genom en metioninrest.

Odling av en mättad biomassa av celler av en rekombinant stam säkerställer början av produktionen av ett hybridprotein, vars isolering och sekventiell omvandling i rör leder till insulin.

Ett annat sätt är också möjligt: ​​ett rekombinant fusionsprotein erhålls i ett bakteriellt uttryckssystem, bestående av humant proinsulin och en polyhistidin "svans" fäst till den genom en metioninrest. Det isoleras med hjälp av kelatkromatografi på Ni-agaroskolonner från inklusionskroppar och digereras med cyanogenbromid.

Det isolerade proteinet är S-sulfonerat. Kartläggning och masspektrometrisk analys av det resulterande proinsulinet, renat med anjonbyteskromatografi och RP (omvänd fas) HPLC (högpresterande vätskekromatografi), visar närvaron av disulfidbryggor som motsvarar disulfidbryggorna av nativt humant proinsulin.

På senare tid har stor uppmärksamhet ägnats åt att förenkla proceduren för att erhålla rekombinant insulin med hjälp av genteknikmetoder. Till exempel är det möjligt att erhålla ett fusionsprotein bestående av en interleukin 2-ledarpeptid fäst till N-terminalen av proinsulin via en lysinrest. Proteinet uttrycks effektivt och lokaliseras till inklusionskroppar. När proteinet väl isolerats smälts det av trypsin för att producera insulin och C-peptid.

Det resulterande insulinet och C-peptiden renades genom RP HPLC. När man skapar fusionskonstruktioner är massförhållandet mellan bärarproteinet och målpolypeptiden mycket viktigt. C-peptider är anslutna på ett huvud-till-svans sätt med användning av aminosyraspacers som bär Sfi I-restriktionsstället och två argininrester i början och slutet av spacern för efterföljande proteinklyvning med trypsin. HPLC av klyvningsprodukterna visar att C-peptidklyvningen är kvantitativ, och detta tillåter användningen av den multimera syntetiska genmetoden för produktion av målpolypeptider i industriell skala.

1. Bioteknik: Lärobok för universitet / Ed. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Högre skola, 1987, s. 15-25.

2. Genmanipulerat humaninsulin. Öka effektiviteten av kromatografisk separation med hjälp av principen om bifunktionalitet. / Romanchikov A.B., Yakimov S.A., Klyushnichenko V.E., Arutunyan A.M., Vulfson A.N. // Bioboundary Chemistry, 1997 - 23, nr 2

3. Glick B., Pasternak J. Molecular biotechnology. Principer och tillämpning. M.: Mir, 2002.

4. Egorov N. S., Samuilov V. D. Moderna metoder för att skapa industriella stammar av mikroorganismer // Bioteknik. bok 2. M.: Högre skola, 1988. 208 sid.

5. Immobilisering av trypsin och karboxipeptidas B på modifierade kiseldioxider och deras användning vid omvandling av rekombinant humant proinsulin till insulin. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Chem.-pharmac. zh., 1995 - 29, nr 1 s. 61 - 64.

6. Molekylärbiologi. Proteiners struktur och funktioner./ Stepanov V. M.// Moscow, Higher School, 1996.

7. Grunderna i farmaceutisk bioteknik: Lärobok / T.P. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhaleva. – Rostov-on-Don: Phoenix; Tomsk: NTL Publishing House, 2006.

8. Syntes av insulinfragment och studie av deras fysikalisk-kemiska och immunologiska egenskaper. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryayeva O.N., Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997 - 23, nr 12 s. 953 - 960.

Insulin är ett livräddande läkemedel som har revolutionerat livet för många personer med diabetes.

I hela 1900-talets medicins och farmacis historia är det möjligt att peka ut kanske bara en grupp läkemedel som är av samma betydelse - antibiotika. De, liksom insulin, kom mycket snabbt in i medicinen och hjälpte till att rädda många människoliv.

Diabetesdagen firas på initiativ av Världshälsoorganisationen varje år sedan 1991 på födelsedagen för den kanadensiske fysiologen F. Banting, som upptäckte hormonet insulin tillsammans med J. J. McLeod. Låt oss titta på hur detta hormon erhålls och tillverkas.

Hur skiljer sig insulinpreparat från varandra?

1. Reningsgrad.
2. Produktionskällan är fläsk, nötkött eller humaninsulin.
3. Ytterligare komponenter som ingår i läkemedelslösningen är konserveringsmedel, verkansförlängare och andra.
4. Koncentration.
5. lösningens pH.
6. Möjlighet att blanda kortverkande och långverkande läkemedel.

Insulin är ett hormon som produceras av speciella celler i bukspottkörteln. Det är ett dubbelkedjigt protein som innehåller 51 aminosyror.

Cirka 6 miljarder enheter insulin konsumeras årligen i världen (1 enhet är 42 mcg av ämnet). Produktionen av insulin är högteknologisk och sker endast med industriella metoder.

Källor till insulin

För närvarande, beroende på produktionskällan, isoleras fläskinsulin och humaninsulinpreparat.

Svininsulin har nu en mycket hög reningsgrad, har en bra hypoglykemisk effekt och det finns praktiskt taget inga allergiska reaktioner på det.

Humaninsulinpreparat motsvarar i sin kemiska struktur helt det mänskliga hormonet. De produceras vanligtvis genom biosyntes med hjälp av genteknik.

Stora tillverkande företag använder produktionsmetoder som säkerställer att deras produkter uppfyller alla kvalitetskrav. Inga större skillnader i verkan av humant och svinmonokomponentinsulin (det vill säga högrenat) har identifierats, i förhållande till immunsystemet är skillnaden enligt många studier minimal.

Hjälpkomponenter som används vid produktionen av insulin

Flaskan med läkemedlet innehåller en lösning som inte bara innehåller hormonet insulin utan också andra föreningar. Var och en av dem spelar sin egen specifika roll:

• förlängning av effekten av läkemedlet;
• desinfektion av lösningen;
• förekomsten av buffertegenskaper hos lösningen och upprätthållande av ett neutralt pH (syra-basbalans).

Förlänger verkan av insulin

För att skapa långverkande insulin tillsätts en av två föreningar till en lösning av vanligt insulin: zink eller protamin. Beroende på detta kan alla insuliner delas in i två grupper:

• protamininsuliner – protafan, insulin basal, NPH, humulin N;
• zinkinsuliner – insulin-zinksuspension mono-tard, lente, humulin-zink.

Protamin är ett protein, men biverkningar som allergier mot det är mycket sällsynta.

För att skapa en neutral lösningsmiljö tillsätts en fosfatbuffert till den. Man måste komma ihåg att insulin som innehåller fosfater är strängt förbjudet att kombineras med insulin-zinksuspension (IZS), eftersom zinkfosfat faller ut och effekten av zinkinsulin förkortas på det mest oförutsägbara sättet.

Desinficerande komponenter

Vissa av de föreningar som enligt farmakoteknologiska kriterier redan ska ingå i läkemedlet har en desinficerande effekt. Dessa inkluderar kresol och fenol (båda har en specifik lukt), samt metylparabensoat (metylparaben), som inte har någon lukt.

Införandet av något av dessa konserveringsmedel orsakar den specifika lukten av vissa insulinpreparat. Alla konserveringsmedel i de mängder som de finns i insulinpreparat har ingen negativ effekt.

Protamininsuliner innehåller vanligtvis kresol eller fenol. Fenol kan inte tillsättas till ICS-lösningar, eftersom det förändrar de fysiska egenskaperna hos hormonpartiklarna. Dessa läkemedel inkluderar metylparaben. Zinkjoner i lösning har också en antimikrobiell effekt.

Tack vare detta flerstegs antibakteriella skydd med hjälp av konserveringsmedel förhindras utvecklingen av möjliga komplikationer som kan orsakas av bakteriell kontaminering när en nål upprepade gånger sticks in i en flaska med en lösning.

På grund av närvaron av en sådan skyddsmekanism kan patienten använda samma spruta för subkutana injektioner av läkemedlet i 5 till 7 dagar (förutsatt att han är den enda som använder sprutan). Dessutom gör konserveringsmedel det möjligt att inte använda alkohol för att behandla huden före injektion, utan endast om patienten injicerar sig själv med en spruta med en tunn nål (insulin).

Kalibrering av insulinsprutor

I de första insulinpreparaten innehöll en ml lösning endast en enhet av hormonet. Senare ökades koncentrationen. De flesta insulinpreparat i flaskor som används i Ryssland innehåller 40 enheter per 1 ml lösning. Flaskorna är vanligtvis märkta med symbolen U-40 eller 40 enheter/ml.

De är avsedda för utbredd användning just för sådant insulin och är kalibrerade enligt följande princip: när en person drar 0,5 ml av en lösning med en spruta, får han 20 enheter, 0,35 ml motsvarar 10 enheter, och så vidare.

Varje märke på sprutan är lika med en viss volym, och patienten vet redan hur många enheter denna volym innehåller. Således är kalibreringen av sprutor en kalibrering enligt läkemedlets volym, utformad för användning av U-40-insulin. 4 enheter insulin finns i 0,1 ml, 6 enheter i 0,15 ml av läkemedlet och så vidare upp till 40 enheter, vilket motsvarar 1 ml lösning.

I vissa länder används insulin, varav 1 ml innehåller 100 enheter (U-100). För sådana läkemedel tillverkas speciella insulinsprutor, som liknar de som diskuterats ovan, men de har en annan kalibrering.

Den tar hänsyn till exakt denna koncentration (den är 2,5 gånger högre än standarden). I detta fall förblir insulindosen för patienten naturligtvis densamma, eftersom den tillfredsställer kroppens behov av en specifik mängd insulin.

Det vill säga, om patienten tidigare använde läkemedlet U-40 och injicerade 40 enheter av hormonet per dag, bör han få samma 40 enheter när han injicerar insulin U-100, men administrera det i en mängd som är 2,5 gånger mindre. Det vill säga att samma 40 enheter kommer att finnas i 0,4 ml lösning.

Tyvärr känner inte alla läkare, och särskilt de med diabetes, till detta. De första svårigheterna började när några av patienterna gick över till att använda insulininjektorer (pennsprutor), som använder pennfyllningar (speciella patroner) som innehåller U-40-insulin.

Om du fyller en sådan spruta med en lösning märkt U-100, till exempel till nivån 20 enheter (det vill säga 0,5 ml), kommer denna volym att innehålla så många som 50 enheter av läkemedlet.

Varje gång man fyller vanliga sprutor med insulin U-100 och tittar på enhetsgränserna kommer en person att ta en dos som är 2,5 gånger större än den som visas vid denna markering. Om varken läkaren eller patienten märker detta fel i tid, är det stor sannolikhet att utveckla allvarlig hypoglykemi på grund av en konstant överdos av läkemedlet, vilket ofta händer i praktiken.

Å andra sidan finns det ibland insulinsprutor som är kalibrerade specifikt för U-100-läkemedlet. Om en sådan spruta av misstag fylls med den vanliga U-40-lösningen, kommer insulindosen i sprutan att vara 2,5 gånger mindre än den som är skriven nära motsvarande märke på sprutan.

Som ett resultat kan en till synes oförklarlig ökning av blodsocker inträffa. Faktum är att allt är ganska logiskt - för varje koncentration av läkemedlet måste du använda en lämplig spruta.

I vissa länder, som Schweiz, fanns en noggrant genomtänkt plan enligt vilken en kompetent övergång till insulinpreparat märkta U-100 genomfördes. Men detta kräver nära kontakt med alla intresserade: läkare av många specialiteter, patienter, sjuksköterskor från alla avdelningar, apotekare, tillverkare, myndigheter.

I vårt land är det mycket svårt att byta alla patienter till att endast använda U-100 insulin, eftersom detta med största sannolikhet kommer att leda till en ökning av antalet fel vid bestämning av dosen.

Kombinerad användning av kortverkande och långverkande insuliner

I modern medicin behandlas diabetes mellitus, särskilt typ 1, vanligtvis med en kombination av två typer av insulin - kortverkande och långverkande.

Det skulle vara mycket bekvämare för patienter om läkemedel med olika verkningslängd kunde kombineras i en spruta och administreras samtidigt för att undvika dubbelpunktion av huden.

Många läkare vet inte vad som avgör möjligheten att blanda olika insuliner. Detta är baserat på den kemiska och galeniska (bestämd av sammansättningen) kompatibiliteten hos långverkande och kortverkande insuliner.

Det är mycket viktigt att när man blandar två typer av läkemedel, den snabba insättande av verkan av kortverkande insulin inte förlängs eller försvinner.

Det har bevisats att ett kortverkande läkemedel kan kombineras i en injektion med protamininsulin, och starten av kortverkande insulin fördröjs inte eftersom lösligt insulin inte binder till protamin.

I det här fallet spelar tillverkaren av läkemedlet ingen roll. Till exempel kan den kombineras med humulin N eller protafan. Dessutom kan blandningar av dessa läkemedel lagras.

Beträffande zink-insulinpreparat är det sedan länge fastställt att insulin-zinksuspension (kristallin) inte kan kombineras med kortverkande insulin, eftersom det binder till överskott av zinkjoner och omvandlas till långverkande insulin, ibland delvis.

Vissa patienter injicerar först ett kortverkande läkemedel, utan att ta bort nålen under huden, ändrar riktningen något och injicerar zinkinsulin genom den.

En hel del vetenskapliga studier har utförts på denna administreringsmetod, så det kan inte uteslutas att i vissa fall, med denna injektionsmetod, kan ett komplex av zink-insulin och ett kortverkande läkemedel bildas under huden, vilket leder till försämrad absorption av det senare.

Därför är det bättre att administrera kortverkande insulin helt separat från zinkinsulin, för att göra två separata injektioner i områden av huden som ligger på ett avstånd av minst 1 cm från varandra. Detta är inte bekvämt, vilket inte kan sägas om standarddosen.

Kombinerade insuliner

Nu producerar läkemedelsindustrin kombinationsläkemedel som innehåller kortverkande insulin tillsammans med protamininsulin i en strikt definierad andel. Sådana läkemedel inkluderar:

• mixtard,
• skådespelare,
• insuman com.

De mest effektiva kombinationerna är de där förhållandet mellan kort- och långverkande insulin är 30:70 eller 25:75. Detta förhållande anges alltid i bruksanvisningen för varje specifikt läkemedel.

Sådana läkemedel är bäst lämpade för personer som håller en konstant diet och har regelbunden fysisk aktivitet. Till exempel används de ofta av äldre patienter med typ 2-diabetes.

Kombinerade insuliner är inte lämpliga för så kallad "flexibel" insulinbehandling, när det finns ett behov av att ständigt ändra doseringen av kortverkande insulin.

Detta bör till exempel göras när man ändrar mängden kolhydrater i maten, minskar eller ökar fysisk aktivitet osv. I detta fall förblir dosen av basalinsulin (långverkande) praktiskt taget oförändrad.

För närvarande, enligt WHO (World Health Organization), finns det cirka 110 miljoner människor i världen som lider av diabetes. Och denna siffra kan fördubblas under de kommande 25 åren. Diabetes är en fruktansvärd sjukdom som orsakas av en funktionsstörning i bukspottkörteln, som producerar hormonet insulin, vilket är nödvändigt för ett normalt utnyttjande av kolhydrater som finns i maten. I de inledande stadierna av sjukdomen är det tillräckligt att använda förebyggande åtgärder, regelbundet övervaka blodsockernivån och konsumera mindre godis. Emellertid är insulinbehandling indicerad för 10 miljoner patienter; de injicerar droger av detta hormon i blodet. Sedan tjugotalet av förra seklet har insulin isolerat från bukspottkörteln hos grisar och kalvar använts för dessa ändamål. Animaliskt insulin liknar humant insulin, skillnaden är att i grisinsulinmolekylen, till skillnad från humaninsulin, i en av kedjorna ersätts aminosyran treonin med alanin. Man tror att dessa mindre skillnader kan orsaka allvarliga problem med njurarnas funktion, synstörningar och allergier hos patienter). Dessutom, trots den höga reningsgraden, kan möjligheten av överföring av virus från djur till människor inte uteslutas. Och slutligen växer antalet personer med diabetes så snabbt att det inte längre är möjligt att förse alla behövande med animaliskt insulin. Och detta är en mycket dyr medicin.

Insulin isolerades först från bovin pankreas 1921 av F. Banting och C. Best. Den består av två polypeptidkedjor förbundna med två disulfidbindningar. Polypeptidkedja A innehåller 21 aminosyrarester och kedja B innehåller 30 aminosyrarester, insulinets molekylvikt är 5,7 kDa. Nedan är aminosyrasekvensen för humant insulin:

Gli-Ile-Val-Glu-Gli-Cis-Tre-Ser-Ile-Cis-S-Lei-Tir-Gli-Lei-Gli-Lei-Glu-Asn-

Fen-Val-Asn-Gli-Gis-Lei-Cis-Glu-Ser-Gis-Lei-Val-Glu-Ala-Lei-Tir-Lei-Val-Cis-Glu-Glu-

Fen-Val-Asn-Gli-Gis-Gis-Lei-Cis-Glu-Ser-Gis-Lei-Val-Glu-Ala-Lei-Tir-Lei-Val-Cis-Glu-Glu

Trp-Lis-Pro-Trp-Tyr-Fen-Fen-Glu-Ark

Strukturen av insulin är ganska konservativ. Aminosyrasekvensen för humant insulin och många djur skiljer sig endast med 1-2 aminosyror. Hos fiskar, jämfört med djur, är B-kedjan större och innehåller 32 aminosyrarester.

Dess kostnad var mycket hög. För att få 100 g kristallint insulin krävs 800-1000 kg bukspottkörtel, och en körtel av en ko väger 200 - 250 gram. Detta gjorde insulin dyrt och svårtillgängligt för ett brett spektrum av diabetiker.

Genteknik, född i början av 70-talet, har gjort stora framsteg idag. Genteknik förvandlar bakterie-, jäst- och däggdjursceller till "fabriker" för storskalig produktion av vilket protein som helst. Detta gör det möjligt att i detalj analysera strukturen och funktionerna hos proteiner och använda dem som läkemedel. För närvarande har Escherichia coli (E. coli) blivit en leverantör av så viktiga hormoner som insulin och somatotropin.

År 1978 producerade forskare från Genentech först insulin i en speciellt framtagen stam av Escherichia coli. Insulin består av två polypeptidkedjor A och B, 20 och 30 aminosyror långa. När de är förbundna med disulfidbindningar bildas nativt dubbelkedjigt insulin. Det har visat sig att det inte innehåller E. coli-proteiner, endotoxiner och andra föroreningar, inte ger biverkningar som animaliskt insulin och skiljer sig inte från det i biologisk aktivitet. Därefter syntetiserades proinsulin i E. coli-celler, för vilka en DNA-kopia syntetiserades på en RNA-mall med användning av omvänt transkriptas. Efter rening av det resulterande proinsulinet delades det upp i naturligt insulin, medan stadierna av extraktion och isolering av hormonet minimerades. Från 1000 liter odlingsvätska kan upp till 200 gram av hormonet erhållas, vilket motsvarar mängden insulin som utsöndras från 1600 kg av bukspottkörteln hos en gris eller ko.

Hos djur och människor syntetiseras insulin i β-celler i Largehans öar. Generna som kodar för detta protein hos människor är lokaliserade i den korta armen av kromosom 11. Moget insulin mRNA består av 330 nukleotider, vilket motsvarar 110 aminosyrarester. Detta är mängden av dem som innehåller insulinprekursorn - preproinsulin. Den består av en polypeptidkedja, i vars N-ände det finns en signalpeptid (24 aminosyror), och mellan A- och B-kedjorna finns en C-peptid som innehåller 35 aminosyrarester.

Processen för insulinmognad börjar i ciscernerna i det endoplasmatiska retikulumet, där signalpeptiden klyvs från N-terminalen under inverkan av signalasenzymet. Därefter, i Golgi-apparaten, under inverkan av endopeptidaser, skärs C-peptid ut och moget insulin bildas. På transsidan av Golgi-apparaten kombineras det nyligen syntetiserade hormonet med zink och bildar supramolekylära strukturer (tri-, tetra-, penta- och hexamerer), som sedan flyttas till sekretoriska granuler.

De senare separeras från Golgi-apparaten, flyttar till det cytoplasmatiska membranet, associerar med det och insulin utsöndras i blodomloppet. Hastigheten för hormonutsöndring bestäms av koncentrationen av glukos och Ca 2+ joner i blodet. Adrenalin hämmar frisättningen av insulin, och hormoner som TSH och ACTH främjar tvärtom dess utsöndring. I blodet finns insulin i två former: fritt och bundet till proteiner, främst med transferrin och α 2 - globulin. Halveringstiden för insulin är cirka fem minuter, och sönderfallet börjar i blodet, eftersom Röda blodkroppar innehåller insulinreceptorer och ett ganska aktivt insulinnedbrytande system. Erytrocytinsulinas är ett Ca-beroende tiolproteinas som fungerar tillsammans med glutation-insulin-irans-hydrogenas, som klyver disulfidbindningar mellan insulinets två polypeptidkedjor.

Insulinfragmentering och nedbrytning sker främst i levern, njurarna och moderkakan.

Insulinfragment har biologisk aktivitet och är involverade i ett antal metaboliska processer. En av insulinets huvudfunktioner är regleringen av transporten av glukos, aminosyror, joner och andra metaboliter till cellerna i levern, njurarna, fettvävnaden i andra organ. Verkningsmekanismen för detta hormon skiljer sig från den för andra peptidhormoner och är unik i regleringen av metaboliska processer. Insulinreceptorn är en tetramer som består av två α- och två β-subenheter, varav en har tyroxinasaktivitet. Insulin bildar ett hormon-receptorkomplex när det interagerar med a-subenheter belägna på ytan av det cytoplasmatiska membranet. Konformationsförändringar i tetrameren leder till aktivering av den transmembrana β-subenheten av receptorn, som har tyrosinkinasaktivitet. Aktivt tyrosinkinas kan fosforylera membranproteiner.Membrankanaler bildas genom vilka glukos och andra metaboliter tränger in i cellerna. Fritt insulin under inverkan av vävnadsinsulinas bryts ner i sju fraktioner, varav fem har biologisk aktivitet.

Dessutom stimulerar insulin ett antal biosyntetiska processer: syntesen av nukleotider, nukleinsyror, glykolysenzymer och pentosfosfatcykeln och glykogen. I fettvävnad aktiverar insulin bildningen av acetyl Co A och fettsyror. Det är en av inducerarna av syntesen av kolesterol, glycerol och glyceratkinas.

Mutationer i strukturen av insulingenen, störningar av post-transkriptionella och post-translationella bearbetningsmekanismer leder till bildandet av defekta insulinmolekyler och, som en konsekvens, störning av metaboliska processer som regleras av detta hormon. Som ett resultat utvecklas en allvarlig sjukdom - diabetes mellitus.

Utvecklingen av teknologi för produktion av artificiellt insulin är verkligen en triumf för genetiker. Först, med hjälp av speciella metoder, bestämdes strukturen av molekylen av detta hormon, sammansättningen och sekvensen av aminosyror i den. 1963 syntetiserades insulinmolekylen med hjälp av biokemiska metoder. Det visade sig dock vara svårt att genomföra en så dyr och komplex syntes, inklusive 170 kemiska reaktioner, i industriell skala.

Därför lades tyngdpunkten i vidare forskning på att utveckla teknologi för biologisk syntes av hormonet i mikrobiella celler, för vilken hela arsenalen av genteknikmetoder användes. Genom att känna till sekvensen av aminosyror i insulinmolekylen, beräknade forskarna vad sekvensen av nukleotider i genen som kodar för detta protein bör vara för att erhålla den önskade sekvensen av aminosyror. De "hopsatte" en DNA-molekyl från individuella nukleotider i enlighet med en viss sekvens, "tillsatte" till den de reglerande element som var nödvändiga för genuttryck i den prokaryota organismen E. coli, och integrerade denna konstruktion i mikrobens genetiska material. Som ett resultat kunde bakterien producera två kedjor av insulinmolekylen, som senare kunde kombineras med hjälp av en kemisk reaktion för att producera en komplett insulinmolekyl.

Slutligen lyckades forskare utföra biosyntesen av proinsulinmolekylen, och inte bara dess individuella kedjor, i E. coli-celler. Efter biosyntes kan proinsulinmolekylen omvandlas i enlighet därmed (disulfidbindningar bildas mellan kedjorna A och B), och förvandlas till en insulinmolekyl. Denna teknik har betydande fördelar, eftersom de olika stadierna av extraktion och frisättning av hormonet reduceras till ett minimum. Under utvecklingen av denna teknologi isolerades proinsulinbudbärar-RNA. Med hjälp av den som mall, syntetiserades en DNA-molekyl komplementär till den med hjälp av enzymet omvänt transkriptas, som var en nästan exakt kopia av den naturliga insulingenen. Efter att ha sytt de nödvändiga regulatoriska elementen till genen och överfört konstruktionen till det genetiska materialet av E. coli

Det blev möjligt att producera insulin i en mikrobiologisk fabrik i obegränsade mängder. Dess tester visade nästan fullständig identitet med naturligt humant insulin. Det är mycket billigare än animaliskt insulin och orsakar inga komplikationer.

Somatotropin är ett mänskligt tillväxthormon som utsöndras av hypofysen. En brist på detta hormon leder till hypofysdvärgväxt. Om somatotropin administreras i doser på 10 mg per kg kroppsvikt tre gånger i veckan, kan ett barn som lider av brist på ett år växa 6 cm. Tidigare erhölls det från kadaveriskt material, från ett lik: 4 - 6 mg somatotropin i termer av slutlig farmaceutisk produkt. Således var de tillgängliga mängderna av hormonet begränsade, dessutom var hormonet som erhölls med denna metod heterogent och kunde innehålla långsamt växande virus. 1980 utvecklade företaget "Genentec" en teknik för produktion av somatotropin med hjälp av bakterier, som saknade dessa nackdelar. 1982 erhölls humant tillväxthormon i odling av E. coli och djurceller vid Pasteur Institute i Frankrike, och 1984 började industriell produktion av insulin i Sovjetunionen. Vid produktionen av interferon används både E. coli, S. cerevisae (jäst) och en kultur av fibroblaster eller transformerade leukocyter. Säkra och billiga vacciner erhålls också med liknande metoder.

Rekombinant DNA-teknologi bygger på produktion av mycket specifika DNA-sonder, som används för att studera uttrycket av gener i vävnader, lokaliseringen av gener på kromosomer och identifiera gener med relaterade funktioner (till exempel hos människor och kyckling). DNA-sonder används också vid diagnos av olika sjukdomar.

Rekombinant DNA-teknik har möjliggjort en okonventionell proteingen-metod som kallas omvänd genetik. I detta tillvägagångssätt isoleras ett protein från en cell, genen för detta protein klonas och den modifieras, vilket skapar en mutant gen som kodar för en förändrad form av proteinet. Den resulterande genen införs i cellen. Om det uttrycks kommer cellen som bär det och dess ättlingar att syntetisera det förändrade proteinet. På så sätt kan defekta gener korrigeras och ärftliga sjukdomar behandlas.

Om hybrid-DNA förs in i ett befruktat ägg kan transgena organismer produceras som uttrycker den muterade genen och skickar den vidare till sin avkomma. Genetisk transformation av djur gör det möjligt att fastställa rollen för enskilda gener och deras proteinprodukter både i regleringen av aktiviteten hos andra gener och i olika patologiska processer. Med hjälp av genteknik har linjer av djur som är resistenta mot virussjukdomar skapats, liksom djurraser med egenskaper som är fördelaktiga för människor. Till exempel gjorde mikroinjektion av rekombinant DNA innehållande den bovina somatotropingenen i en kaninzygote det möjligt att erhålla ett transgent djur med hyperproduktion av detta hormon. De resulterande djuren hade uttalad akromegali.

Nu är det till och med svårt att förutse alla möjligheter som kommer att förverkligas under de närmaste decennierna.

Föreläsning 5. Integrerad förädling av biologiska råvaror

Integrerad bearbetning av biologiska råvaror förstås som en uppsättning tekniska processer (teknologier) som syftar till att erhålla produkter av olika karaktär från en källa. En sådan källa kan vara biomassan från industriella mikroorganismer, alger, växt- och djurceller och jordbruksavfall.

Samtidigt är det viktigt att kostnaden för alla produkter av komplex bearbetning av råvaror är lägre än summan av kostnaderna för varje typ av kommersiell produkt som erhålls i produktionen, med hänsyn tagen till kostnaderna för miljöåtgärder. Detta är särskilt viktigt vid bearbetning av biologiska råmaterial, vilket inkluderar naturliga biopolymerer av protein-, kolhydrat-, lipid- och nukleotidnatur. Celler som innehåller dem i betydande mängder är av intresse för komplex bearbetning, eftersom de gör det möjligt att isolera värdefulla produkter från dem, främst för livsmedel och medicinska ändamål.

Skillnader i de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos naturliga biopolymerer förutbestämmer valet av tekniska metoder för deras isolering och rening. Till exempel kan djupet av komplex bearbetning av mikrobiologiska råvaror vara annorlunda. Teknikerna som används i den måste vara flexibla och volymen av produkter måste möta marknadens behov. Vid bearbetning av mikrobiell massa för att erhålla lipidprodukter används bakterier, jäst, mikroskopiska svampar och alger. Polynukleotid- och proteinprodukter erhålls från biomassan av bakterier och jäst.

I den biotekniska produktionen av produkter är basen utrustning, särskilt utrustning förknippad med jäsningsstadiet, eftersom den bestämmer sammansättningen och egenskaperna hos bioprodukter och odlingsvätska. Dessutom är det i de flesta fall i jäsningsstadiet som de viktigaste ekonomiska indikatorerna för bioteknisk produktion och konkurrenskraften för de resulterande bioprodukterna fastställs.

Det finns olika bioteknologiska metoder för att intensifiera jäsningen: användning av en mer aktiv producentstam, hårdvaruförbättring, optimering av sammansättningen av näringsmediet och odlingsförhållanden, användning av biostimulanter, emulgeringsmedel, etc. Alla är kapabla att säkerställa maximal produktivitet i den biotekniska processen och öka utbytet av slutprodukten.

Samtidigt har utrustningen det mest betydande inflytandet på jäsningsprocessens karaktär och dess slutliga tekniska indikatorer. Med tanke på mångfalden av jäsningsapparater som för närvarande används i biokemisk produktion, kan vi dra slutsatsen att i alla reaktorer sker vissa fysikaliska processer (hydrodynamisk, termisk och massöverföring), med hjälp av vilka optimala förhållanden skapas för den faktiska biokemiska omvandlingen av ämnet ( biokemisk reaktion).

För att utföra dessa fysikaliska processer är den biokemiska reaktorn utrustad med standardstrukturelement, som också används i stor utsträckning i kemiska apparater för att själva utföra fysiska processer (omrörare, kontaktanordningar, värmeväxlare, dispergeringsmedel, etc.). En fermentator av vilken design som helst måste uppfylla de grundläggande kraven för cellodlingsprocessen: säkerställa tillförsel av näringsämnen till varje cell, avlägsnande av metaboliska produkter, säkerställa upprätthållande av optimala driftsparametrar, den erforderliga nivån av luftning, blandning, en hög nivå av automation etc.

Biokemins betydelse inom bioteknik

Grundläggande biokemi är grunden för många biologiska vetenskaper, såsom genetik, fysiologi, immunologi, mikrobiologi. Framsteg inom cell- och genteknik under de senaste åren har avsevärt fört biokemin närmare zoologi och botanik. Biokemi är av stor betydelse för sådana vetenskaper som farmakologi och farmaci. Biologisk kemi studerar olika strukturer på cell- och organismnivå. Grunden för livet är en uppsättning kemiska reaktioner som säkerställer ämnesomsättningen. Således kan biokemi anses vara det grundläggande språket i alla biologiska vetenskaper. För närvarande har både biologiska strukturer och metaboliska processer, tack vare användningen av effektiva metoder, studerats ganska väl. Många grenar inom biokemin har utvecklats så intensivt de senaste åren att de har vuxit till självständiga vetenskapliga riktningar och discipliner. Först och främst kan vi notera bioteknik, genteknik, biokemisk genetik, miljöbiokemi, kvant- och rymdbiokemi, etc. Biokemins roll är stor för att förstå essensen av patologiska processer och de molekylära verkningsmekanismerna för medicinska substanser.

Alla levande organismer består av celler och deras metaboliska produkter. Detta bevisades 1838 av M. Schleiden och T. Schwann, som postulerade att växt- och djurorganismer är uppbyggda av celler ordnade i en viss ordning. 20 år senare formulerade R. Virchow grunderna för cellteorin och påpekade att alla levande celler härrör från tidigare levande celler. Därefter utvecklades cellteorin och kompletterades i takt med att kognitionsmetoderna förbättrades. Varje cell är en separat funktionell enhet som har ett antal specifika egenskaper, beroende på dess natur. Mikroorganismer representeras av enskilda celler eller deras kolonier, och flercelliga organismer, såsom djur eller högre växter, består av miljarder celler kopplade till varandra. Cellen är en sorts fabrik där olika och samordnade kemiska processer utförs, precis som i en riktig fabrik har cellen ett kontrollcenter, ytor för övervakning av vissa reaktioner och regleringsmekanismer. Cellen tar även emot råvaror som förädlas till färdiga produkter och avfall som slängs ut ur cellen.

Celler syntetiserar ständigt ämnen som är nödvändiga för deras vitala funktioner. Dessa ämnen används alltmer inom industri och medicin. Vissa av dem är unika och kan inte erhållas genom kemisk syntes.

Insulin är ett bukspottkörtelhormon som spelar en viktig roll i kroppen. Det är detta ämne som främjar adekvat absorption av glukos, som i sin tur är den huvudsakliga energikällan och även ger näring till hjärnvävnaden.

Diabetiker som tvingas ta hormonet genom injektion funderar förr eller senare på vad insulin är tillverkat av, hur ett läkemedel skiljer sig från ett annat och hur artificiella analoger av hormonet påverkar en persons välbefinnande och funktionella potential hos organ och system.

Skillnader mellan olika typer av insulin

Insulin är ett livsviktigt läkemedel. Människor som lider av diabetes kan inte klara sig utan detta botemedel. Det farmakologiska utbudet av läkemedel för diabetiker är relativt brett.

Läkemedlen skiljer sig från varandra i många aspekter:

Varje år i världen producerar ledande läkemedelsföretag kolossala mängder "konstgjort" hormon. Insulintillverkare i Ryssland bidrog också till utvecklingen av denna industri.

Varje år konsumerar diabetiker runt om i världen över 6 miljarder enheter insulin. Med tanke på de negativa trenderna och den snabba ökningen av antalet patienter med diabetes kommer behovet av insulin bara att öka.

Källor för att få hormonet

Inte alla vet vad insulin för diabetiker är tillverkat av, men ursprunget till detta mest värdefulla läkemedel är verkligen intressant.

Modern insulinproduktionsteknik använder två källor:

• Djur. Läkemedlet erhålls genom att behandla bukspottkörteln hos nötkreatur (mindre vanligt), såväl som hos grisar. Bovint insulin innehåller så många som tre "extra" aminosyror, som är främmande i sin biologiska struktur och ursprung för människor. Detta kan orsaka utvecklingen av ihållande allergiska reaktioner. Svininsulin kan särskiljas från det mänskliga hormonet med endast en aminosyra, vilket gör det mycket säkrare. Beroende på hur insulin produceras och hur noggrant den biologiska produkten renas, kommer graden i vilken läkemedlet accepteras av människokroppen att bero;
• Mänskliga analoger. Produkter i denna kategori tillverkas med den mest sofistikerade tekniken. Ledande läkemedelsföretag har etablerat produktion av humant insulin i bakterier för medicinska ändamål. Enzymatisk transformationsteknik används i stor utsträckning för att erhålla halvsyntetiska hormonella produkter. En annan teknologi involverar användningen av innovativa gentekniker för att erhålla unika DNA-rekombinanta insulinformuleringar.

Hur insulin erhölls: farmaceuters första försök

Läkemedel som erhållits från animaliska källor betraktas som läkemedel framställda med gammal teknik. Läkemedel anses vara av relativt låg kvalitet på grund av otillräcklig rening av slutprodukten. I början av 20-talet av förra seklet blev insulin, trots att det orsakade svåra allergier, ett verkligt "farmakologiskt mirakel" som räddade livet på insulinberoende människor.

De första frisättningarna av läkemedlen var också svåra att tolerera på grund av närvaron av proinsulin i kompositionen. Hormoninjektioner tolererades särskilt dåligt av barn och äldre. Med tiden avlägsnades denna förorening (proinsulin) genom mer noggrann rening av kompositionen. De övergav bovint insulin helt, eftersom det nästan alltid orsakade biverkningar.

Vad är insulin gjort av: viktiga nyanser

I moderna terapeutiska regimer för patienter används båda typerna av insulin: både animaliskt och mänskligt ursprung. Den senaste utvecklingen gör det möjligt att producera produkter med högsta reningsgrad.

Tidigare kunde insulin innehålla ett antal oönskade föroreningar:

Tidigare kunde sådana "tillskott" orsaka allvarliga komplikationer, särskilt hos patienter som tvingades ta stora doser av läkemedlet.

Förbättrade mediciner är fria från oönskade föroreningar. Om vi ​​betraktar insulin av animaliskt ursprung är den bästa produkten monopeak-produkten, som produceras med produktion av en "topp" av det hormonella ämnet.

Varaktighet av farmakologisk effekt

Produktionen av hormonella läkemedel har etablerats i flera riktningar samtidigt. Beroende på hur insulinet tillverkas avgör hur länge det håller.

Följande typer av droger särskiljs:

Ultrakortverkande läkemedel

Ultrakortverkande insuliner verkar bokstavligen under de första sekunderna efter administrering av läkemedlet. Toppen av verkan inträffar efter 30 – 45 minuter. Den totala exponeringstiden för patientens kropp överstiger inte 3 timmar.

Typiska representanter för gruppen: Lizpro och Aspart. I den första versionen produceras insulin genom att omarrangera aminosyrarester i hormonet (vi pratar om lysin och prolin). På så sätt minimeras risken för att hexamerer uppstår under produktionen. På grund av det faktum att sådant insulin snabbt bryts ner i monomerer, åtföljs inte processen för absorption av läkemedlet av komplikationer och biverkningar.

Aspart framställs på liknande sätt. Den enda skillnaden är att aminosyran prolin ersätts med asparaginsyra. Läkemedlet bryts snabbt ner i människokroppen till ett antal enkla molekyler och absorberas omedelbart i blodet.

Kortverkande droger

Kortverkande insuliner presenteras i buffertlösningar. De är speciellt avsedda för subkutana injektioner. I vissa fall tillåts ett annat administreringssätt, men sådana beslut kan endast fattas av en läkare.

Läkemedlet börjar "verka" efter 15 – 25 minuter. Den maximala koncentrationen av ämnet i kroppen observeras 2 - 2,5 timmar efter injektionen.

I allmänhet påverkar läkemedlet patientens kropp i cirka 6 timmar. Insuliner av denna kategori skapas för behandling av diabetiker på sjukhus. De låter dig snabbt ta bort en person från ett tillstånd av akut hyperglykemi, diabetisk prekom eller koma.

Medellångverkande insulin

Läkemedlen kommer långsamt in i blodomloppet. Insulin produceras enligt ett standardförfarande, men sammansättningen förbättras i slutskedet av produktionen. För att öka deras hypoglykemiska effekt läggs speciella förlängande ämnen - zink eller protamin - till kompositionen. Oftast presenteras insulin i form av suspensioner.

Långverkande insulin

Långverkande insuliner är de modernaste farmakologiska produkterna idag. Den mest populära drogen är Glargine. Tillverkaren har aldrig dolt vad humaninsulin för diabetiker är gjord av. Med hjälp av DNA-rekombinant teknologi är det möjligt att skapa en exakt analog av hormonet som syntetiseras av bukspottkörteln hos en frisk person.

För att erhålla slutprodukten utförs en extremt komplex modifiering av hormonmolekylen. Byt ut asparagin mot glycin och tillsätt argininrester. Läkemedlet används inte för att behandla komatösa eller prekomatösa tillstånd. Det ordineras endast subkutant.

Hjälpämnenas roll

Det är omöjligt att föreställa sig produktionen av någon farmakologisk produkt, särskilt insulin, utan användning av speciella tillsatser.

Hjälpkomponenter hjälper till att förbättra läkemedlets kemiska egenskaper, samt uppnå maximal renhetsgrad av kompositionen.

Enligt deras klasser kan alla tillsatser för insulininnehållande läkemedel delas in i följande kategorier:

1. Ämnen som förutbestämmer förlängningen av läkemedel;
2. Desinficerande komponenter;
3. Syrastabilisatorer.

Förlängare

För att förlänga exponeringstiden för patienten tillsätts förlängande läkemedel till insulinlösningen.

Används oftast:

Antimikrobiella komponenter

Antimikrobiella komponenter förlänger hållbarheten för mediciner. Närvaron av desinficerande komponenter hjälper till att förhindra spridning av mikrober. Dessa ämnen är genom sin biokemiska natur konserveringsmedel som inte påverkar själva läkemedlets aktivitet.

De mest populära antimikrobiella tillsatserna som används vid insulinproduktion är:

Varje specifikt läkemedel använder sina egna speciella tillsatser. Deras interaktion med varandra studeras med nödvändighet i detalj i det prekliniska skedet. Huvudkravet är att konserveringsmedlet inte ska störa läkemedlets biologiska aktivitet.

Ett högkvalitativt och skickligt utvalt desinfektionsmedel gör att du inte bara kan bibehålla kompositionens sterilitet under en lång period, utan till och med göra intradermala eller subkutana injektioner utan att först desinficera hudvävnaden. Detta är extremt viktigt i extrema situationer när det inte finns tid att behandla injektionsstället.