Istoricul insulinei

  • Analize

Istoricul insulinei

Poate cel mai important și cel mai frecvent utilizat medicament hormonal în practica medicală este insulina. Insulina umană - un hormon sintetizat de celulele beta ale pancreasului - joacă un rol imens în procesele de funcționare normală a corpului uman.

Cea mai importantă funcție este aceea de a furniza celulelor corpului principalul material energetic, glucoza.

Dacă insulina nu este suficientă, celulele nu sunt capabile să absoarbă glucoza, se acumulează în sânge, iar țesuturile și organele se confruntă cu foamete energetice. Cu o lipsă de insulină, se dezvoltă o boală gravă, cum ar fi diabetul zaharat.

Până la începutul secolului XX. pacienții cu diabet zaharat au murit la vârsta copiilor sau tinere, din diferite complicații ale bolii lor, aproape nimeni nu a reușit să trăiască mai mult de 5-7 ani după debutul bolii.

Rolul pancreasului în dezvoltarea diabetului zaharat a devenit cunoscut numai la sfârșitul secolului al XIX-lea. În 1869, în Berlin, un student medical de 22 de ani, Paul Langergans, a studiat structura pancreasului cu microscop și a atras atenția asupra celulelor necunoscute anterior care formează grupuri distribuite uniform pe toată glanda, dar funcția acestor celule, denumită mai târziu insulele din Langerhans, a rămas necunoscut.

Ulterior, Ernst Lako a emis ipoteza că pancreasul este implicat în procesele de digestie. În 1889, fiziologul german Oscar Minkowski a încercat să dovedească faptul că valoarea pancreasului în digestie este contracționată. Pentru aceasta, a stabilit un experiment în care a îndepărtat o glandă la un câine sănătos. La câteva zile după începerea experimentului, asistentul Minkowski, care monitoriza starea animalelor de laborator, a atras atenția asupra numărului mare de muște care au zburat peste urina unui câine experimental.

După examinarea urinei, el a descoperit că un câine lipsit de pancreas secretă zahărul cu urină. Aceasta a fost prima observație care a legat activitatea pancreasului și dezvoltarea diabetului. În 1901, Eugene Opie a demonstrat că diabetul zaharat este cauzat de tulburări în structura pancreasului, și anume distrugerea completă sau parțială a insulelor din Langerhans.

Primul care a reușit să izoleze insulina și să-l aplice cu succes la tratarea pacienților a fost fiziologul canadian Frederick Banting. Încercarea de a crea un remediu pentru un om de știință diabetic a împins evenimentele tragice - doi dintre prietenii săi au murit din cauza diabetului. Chiar și înainte de Banting, mulți cercetători, înțelegând rolul pancreasului în dezvoltarea diabetului zaharat, au încercat să izoleze o substanță care ar afecta în mod direct nivelurile de zahăr din sânge, dar toate încercările s-au încheiat cu eșec.

Aceste eșecuri au fost, de asemenea, datorate faptului că enzimele pancreatice (în principal, tripsina) au reușit cel puțin să descompună moleculele de proteină de insulină înainte ca acestea să poată fi izolate din extractul țesutului glandei. În 1906, Georg Ludwig Zeltser a reușit să obțină un anumit succes în reducerea nivelului de glucoză din sângele câinilor experimentali cu ajutorul unui extract pancreatic, dar nu a reușit să își continue activitatea. Scott, în 1911, la Universitatea din Chicago, a folosit un extract apos de pancreas și a observat o ușoară scădere a glicozuriei la animalele experimentale, însă nu a putut convinge supraveghetorul de importanța cercetării sale și, în curând, aceste experimente au fost întrerupte.

Același efect a fost demonstrat de Israel Kleiner în 1919, dar nu a finalizat lucrarea datorită începutului primului război mondial.

O lucrare similară din 1921 a fost publicată de profesorul de fiziologie al Școlii de Medicină din România Nicola Paulesco, iar mulți, inclusiv în România, îl consideră pionier al insulinei. Cu toate acestea, meritul izolării insulinei și al utilizării sale cu succes aparține tocmai lui Frederick Banting.

Banting a lucrat ca lector în cadrul Departamentului de Anatomie și Fiziologie la o universitate din Canada, sub supravegherea profesorului John MacLeod, care a fost apoi considerat un specialist în diabet. Banting a încercat să obțină atrofia pancreasului prin bandajele canalelor excretoare (canale) timp de 6-8 săptămâni, menținând insulele Langerhans neschimbate față de efectele enzimelor pancreatice și pentru a obține un extract pur din celulele acestor insulițe.

Pentru a efectua acest experiment, au fost necesare un laborator, asistenți și câini experimentali, pe care Banting nu le aveau.

Pentru ajutor, sa adresat profesorului John MacLeod, care era conștient de eșecurile din trecut în obținerea hormonilor pancreatici. Prin urmare, el nu la lăsat în primul rând la laboratorul său. Cu toate acestea, Banting nu sa retras și, în primăvara anului 1921, ia cerut din nou lui MacLeod să lucreze în laborator timp de cel puțin două luni. De vreme ce MacLeod urma să meargă în Europa și laboratorul era liber, a fost de acord. Ca asistent la Banting, elevului din anul 5 a fost dat lui Charles Best, care a studiat bine metodele de determinare a zahărului din sânge și a urinei.

Pentru a efectua un experiment care a necesitat cheltuieli mari, Banting a trebuit să-și vândă aproape toată proprietatea.

Mai mulți câini au fost legați de canalele pancreasului, după care au început să aștepte atrofia. La 27 iulie 1921, un extract de pancreas atrofiat a fost administrat unui câine cu un pancreas aflat la distanță situat în precomă. După câteva ore, câinele a avut o scădere a zahărului din sânge și a urinei, iar acetona a dispărut.

Apoi extractul de pancreas a fost introdus pentru a doua oară, și a trăit încă 7 zile. Poate că câinele ar fi trăit mai mult, dar cercetătorii nu aveau exces, deoarece insulina din pancreasul câinilor era extrem de forțată de muncă și de lungă durată.

Ulterior, Banting și Best au început să obțină un extract din pancreasul vițeilor nenăscuți, în care enzimele digestive nu fuseseră încă produse, dar o cantitate suficientă de insulină a fost deja sintetizată. Cantitatea de insulină este suficientă pentru a menține câinele experimental în viață timp de până la 70 de zile. MacLeod, care sa întors din Europa până atunci, a devenit treptat interesat de munca lui Banting and Best și a conectat tot personalul de laborator la acesta. Banting, care inițial a numit extractul pancreatic obținut, Isletin, la sugestia lui MacLeod, ia redenumit insulina (din insula latină.

Producția de insulină a continuat cu succes. La 14 noiembrie 1921, Banting și Best au raportat rezultatele cercetărilor lor la o reuniune a Clubului Fiziologic Jurnal al Universității din Toronto. O lună mai târziu, un raport a urmat în Statele Unite, la Societatea Americană de Fiziologie din New Haven.

Cantitatea de extract obținut din pancreasul bovinelor sacrificate în abator a început să crească rapid și a fost necesar un specialist pentru a asigura purificarea fină a insulinei. În acest scop, la sfârșitul anului 1921, MacLeod a adus la lucru faimosul biochimist James Collip, care a obținut foarte repede rezultate bune în purificarea insulinei. În ianuarie 1922, Banting și Best au început primele studii clinice de insulină la om.

La început, oamenii de știință au injectat fiecare câte 10 unități de insulină, apoi un voluntar, care era un băiat de 14 ani, Leonard Thompson, care suferea de diabet. Prima injecție a fost făcută lui la data de 11 ianuarie 1922, dar nu a avut succes, deoarece extractul nu a fost suficient de purificat, ceea ce a dus la apariția alergiilor. Pentru următoarele 11 zile, Collip a lucrat din greu în laborator pentru a îmbunătăți extractul, iar pe 23 ianuarie a fost dat băiatului cea de-a doua injecție de insulină.

După introducerea insulinei, băiatul a început să se recupereze rapid - a fost prima persoană care a fost salvată de insulină. În curând, Banting și-a salvat prietenul, medicul Joe Gilchrist, de la moartea venită.

Vestea despre prima utilizare reușită a insulinei pe 23 ianuarie 1922 a devenit o senzație internațională. Banting și colegii săi au înviat literalmente sute de persoane cu diabet zaharat, în special cele cu forme severe. El a scris multe scrisori care solicita salvarea de la boala, a venit la el în laborator. Cu toate acestea, în acel moment au existat multe deficiențe - preparatul de insulină nu a fost suficient de standardizat, nu a existat nici un mijloc de autocontrol și doza de insulină a trebuit măsurată aproximativ prin ochi. Prin urmare, reacțiile hipoglicemice ale organismului au apărut adesea atunci când nivelul de glucoză a scăzut sub nivelul normei.

Totuși, a continuat îmbunătățirea insulinei și introducerea acesteia în practica medicală zilnică.

Universitatea din Toronto a inceput sa vanda licente de productie de insulina pentru diverse companii farmaceutice, iar pana in 1923 acest hormon a devenit disponibil tuturor diabeticii.

Lily (SUA) și Novo Nordisk (Danemarca), care sunt încă lideri în acest domeniu, au primit permisiunea de a produce medicamente. Banting în 1923. Universitatea din Toronto a acordat titlul de doctor de știință, a fost ales profesor. De asemenea, a fost deschis un departament special de cercetare medicală pentru Banting și Best, cărora li s-au atribuit salarii foarte mari.

În 1923, Banting și McLeod au primit Premiul Nobel pentru Fiziologie și Medicină, pe care l-au împărtășit în mod voluntar cu Best și Collip.

În 1926, cercetătorul medical Abel a reușit să sintetizeze insulina într-o formă cristalină. După 10 ani, cercetătorul danez Hagedorn a primit insulină prelungită (extinsă), iar 10 ani mai târziu, a fost creat protamin Hagerdon neutru, care rămâne încă unul dintre cele mai populare tipuri de insulină.

Compoziția chimică a insulinei a fost stabilită de biologul britanic molecular Frederick Sanger, care a câștigat premiul Nobel pentru acest lucru în 1958. Insulina a devenit prima proteină, a cărei secvență de aminoacizi a fost complet decodificată.

Structura spațială a moleculei de insulină a fost stabilită utilizând metoda difracției cu raze X în anii 1990. Dorothy Crouft Hodgkin, care a primit și Premiul Nobel.

După ce Banting a primit insulină bovină, s-au efectuat experimente cu insulină obținută din glandele pancreatice ale porcilor și vaci, precum și alte animale (de exemplu, balene și pești).

O moleculă de insulină umană este compusă din 51 de aminoacizi. Insulina de porc diferă de ea doar într-un singur aminoacid, acidul de vaca în trei, ceea ce nu îi împiedică să normalizeze nivelurile de zahăr destul de bine. Cu toate acestea, insulina de origine animală are un dezavantaj semnificativ - într-o proporție semnificativă de pacienți provoacă o reacție alergică. Prin urmare, au fost necesare eforturi suplimentare pentru îmbunătățirea insulinei. În 1955, structura insulinei umane a fost descifrată, iar munca intensă a început pe izolarea sa.

Pentru prima dată a fost posibil în 1981 de către oamenii de știință americani Gilbert și Lomedico. Oarecum mai târziu, a fost obținută insulină, obținută din drojdie de brutărie prin inginerie genetică. Insulina a fost prima dintre proteinele umane sintetizate în 1978 de bacteria modificată genetic E. coli. A fost de la el în biotehnologie a început o nouă eră. Din 1982, compania americană Genentech a început vânzarea de insulină umană sintetizată într-un bioreactor. Această insulină nu are efect alergic asupra corpului uman.

Istoria insulinei este una dintre cele mai remarcabile povesti despre descoperirile extraordinare din farmacologie. Importanța descoperirii și sintezei insulinei este deja demonstrată prin faptul că au fost premiate trei premii Nobel pentru a lucra cu această moleculă. Diabetul zaharat continuă să fie o boală incurabilă până în prezent, doar injecțiile constante de medicină magică pot salva viețile pacienților.

Cu toate acestea, perfecțiunea în producerea de insulină nu a fost încă realizată, are efecte secundare (de exemplu, lipodistrofia are loc la locul injectării etc.), prin urmare eforturile de îmbunătățire sau de modificare a calității insulinelor sintetizate sunt în curs de desfășurare.

Istoria creării insulinei;

Poate cel mai important și cel mai frecvent utilizat medicament hormonal în practica medicală este insulina. Insulina umană, un hormon sintetizat de celulele beta ale pancreasului, joacă un rol imens în procesele de funcționare normală a corpului uman.

Cea mai importantă funcție este aceea de a furniza celulelor corpului principalul material energetic, glucoza.

Dacă insulina nu este suficientă, celulele nu sunt capabile să absoarbă glucoza, se acumulează în sânge, iar țesuturile și organele se confruntă cu foamete energetice. Cu o lipsă de insulină, se dezvoltă o boală gravă, cum ar fi diabetul zaharat.

Până la începutul secolului XX. pacienții cu diabet zaharat au murit la vârsta copiilor sau tinere, din diferite complicații ale bolii lor, aproape nimeni nu a reușit să trăiască mai mult de 5-7 ani după debutul bolii.

Rolul pancreasului în dezvoltarea diabetului zaharat a devenit cunoscut numai la sfârșitul secolului al XIX-lea. În 1869, la Berlin, un student medical de 22 de ani, Paul Langergans, a studiat structura pancreasului cu microscop și a atras atenția asupra celulelor necunoscute anterior care au format grupuri distribuite uniform pe toată glanda, dar funcția acestor celule, denumită mai târziu insulele Langerhans, a rămas necunoscut.

Ulterior, Ernst Lako a emis ipoteza că pancreasul este implicat în procesele de digestie. În 1889, fiziologul german Oscar Minkowski a încercat să dovedească faptul că valoarea pancreasului în digestie este contracționată. Pentru aceasta, a stabilit un experiment în care a îndepărtat o glandă la un câine sănătos. La câteva zile după începerea experimentului, asistentul Minkowski, care monitoriza starea animalelor de laborator, a atras atenția asupra numărului mare de muște care au zburat peste urina unui câine experimental.

După examinarea urinei, el a descoperit că un câine lipsit de pancreas secretă zahărul cu urină. Aceasta a fost prima observație care a legat activitatea pancreasului și dezvoltarea diabetului. În 1901, Eugene Opie a demonstrat că diabetul zaharat este cauzat de tulburări în structura pancreasului, și anume distrugerea completă sau parțială a insulelor din Langerhans.

Primul care a reușit să izoleze insulina și să-l aplice cu succes la tratarea pacienților a fost fiziologul canadian Frederick Banting. Încercarea de a crea un remediu pentru un om de știință diabetic a împins evenimentele tragice - doi dintre prietenii săi au murit din cauza diabetului. Chiar și înainte de Banting, mulți cercetători, înțelegând rolul pancreasului în dezvoltarea diabetului zaharat, au încercat să izoleze o substanță care ar afecta în mod direct nivelurile de zahăr din sânge, dar toate încercările s-au încheiat cu eșec.

Aceste eșecuri au fost, de asemenea, datorate faptului că enzimele pancreatice (în principal, tripsina) au reușit cel puțin să descompună moleculele de proteină de insulină înainte ca acestea să poată fi izolate din extractul țesutului glandei. În 1906, Georg Ludwig Zeltser a reușit să obțină un anumit succes în reducerea nivelului de glucoză din sângele câinilor experimentali cu ajutorul unui extract pancreatic, dar nu a reușit să își continue activitatea. Scott, în 1911, la Universitatea din Chicago, a folosit un extract apos de pancreas și a observat o ușoară scădere a glicozuriei la animalele experimentale, însă nu a putut convinge supraveghetorul de importanța cercetării sale și, în curând, aceste experimente au fost întrerupte.

Același efect a fost demonstrat de Israel Kleiner în 1919, dar nu a finalizat lucrarea datorită începutului primului război mondial.

O lucrare similară din 1921 a fost publicată de profesorul de fiziologie al Școlii de Medicină din România Nicola Paulesco, iar mulți, inclusiv în România, îl consideră pionier al insulinei. Cu toate acestea, meritul izolării insulinei și al utilizării sale cu succes aparține tocmai lui Frederick Banting.

Banting a lucrat ca lector în cadrul Departamentului de Anatomie și Fiziologie la o universitate din Canada, sub supravegherea profesorului John MacLeod, care a fost apoi considerat un specialist în diabet. Banting a încercat să obțină atrofia pancreasului prin bandajele canalelor excretoare (canale) timp de 6-8 săptămâni, menținând insulele Langerhans neschimbate față de efectele enzimelor pancreatice și pentru a obține un extract pur din celulele acestor insulițe.

Pentru a efectua acest experiment, au fost necesare un laborator, asistenți și câini experimentali, pe care Banting nu le aveau.

Pentru ajutor, sa adresat profesorului John MacLeod, care era conștient de eșecurile din trecut în obținerea hormonilor pancreatici. Prin urmare, el nu la lăsat în primul rând la laboratorul său. Cu toate acestea, Banting nu sa retras și, în primăvara anului 1921, ia cerut din nou lui MacLeod să lucreze în laborator timp de cel puțin două luni. De vreme ce MacLeod urma să meargă în Europa și laboratorul era liber, a fost de acord. În calitate de asistent, Banting a primit cel de-al cincilea an de licență, Charles Best, care a studiat metodele de determinare a sângelui și zahărului din urină.

Pentru a efectua un experiment care a necesitat cheltuieli mari, Banting a trebuit să-și vândă aproape toată proprietatea.

Mai mulți câini au fost legați de canalele pancreasului, după care au început să aștepte atrofia. La 27 iulie 1921, un extract de pancreas atrofiat a fost administrat unui câine cu un pancreas aflat la distanță situat în precomă. După câteva ore, câinele a avut o scădere a zahărului din sânge și a urinei, iar acetona a dispărut.

Apoi extractul de pancreas a fost introdus pentru a doua oară, și a trăit încă 7 zile. Poate că câinele ar fi trăit mai mult, dar cercetătorii nu aveau exces, deoarece insulina din pancreasul câinilor era extrem de forțată de muncă și de lungă durată.

Ulterior, Banting și Best au început să obțină un extract din pancreasul vițeilor nenăscuți, în care enzimele digestive nu fuseseră încă produse, dar o cantitate suficientă de insulină a fost deja sintetizată. Cantitatea de insulină este suficientă pentru a menține câinele experimental în viață timp de până la 70 de zile. MacLeod, care sa întors din Europa până atunci, a devenit treptat interesat de munca lui Banting and Best și a conectat tot personalul de laborator la acesta. Banting, care inițial a numit extractul pancreatic obținut, Isletin, la sugestia lui MacLeod, ia redenumit insulina (din insula latină.

Producția de insulină a continuat cu succes. La 14 noiembrie 1921, Banting și Best au raportat rezultatele cercetărilor lor la o reuniune a Clubului Fiziologic Jurnal al Universității din Toronto. O lună mai târziu, un raport a urmat în Statele Unite, la Societatea Americană de Fiziologie din New Haven.

Cantitatea de extract obținut din pancreasul bovinelor sacrificate în abator a început să crească rapid și a fost necesar un specialist pentru a asigura purificarea fină a insulinei. În acest scop, la sfârșitul anului 1921, MacLeod a adus la lucru faimosul biochimist James Collip, care a obținut foarte repede rezultate bune în purificarea insulinei. În ianuarie 1922, Banting și Best au început primele studii clinice de insulină la om.

La început, oamenii de știință au injectat fiecare câte 10 unități de insulină, apoi un voluntar, care era un băiat de 14 ani, Leonard Thompson, care suferea de diabet. Prima injecție a fost făcută lui la data de 11 ianuarie 1922, dar nu a avut succes, deoarece extractul nu a fost suficient de purificat, ceea ce a dus la apariția alergiilor. Pentru următoarele 11 zile, Collip a lucrat din greu în laborator pentru a îmbunătăți extractul, iar pe 23 ianuarie a fost dat băiatului cea de-a doua injecție de insulină.

După introducerea insulinei, băiatul a început să se recupereze rapid - a fost prima persoană care a fost salvată de insulină. În curând, Banting și-a salvat prietenul, medicul Joe Gilchrist, de la moartea venită.

Vestea despre prima utilizare reușită a insulinei pe 23 ianuarie 1922 a devenit o senzație internațională. Banting și colegii săi au înviat literalmente sute de persoane cu diabet zaharat, în special cele cu forme severe. El a scris multe scrisori care solicita salvarea de la boala, a venit la el în laborator. Cu toate acestea, în acel moment au existat multe deficiențe - preparatul de insulină nu a fost suficient de standardizat, nu a existat nici un mijloc de autocontrol și doza de insulină a trebuit măsurată aproximativ prin ochi. Prin urmare, reacțiile hipoglicemice ale organismului au apărut adesea atunci când nivelul de glucoză a scăzut sub nivelul normei.

Totuși, a continuat îmbunătățirea insulinei și introducerea acesteia în practica medicală zilnică.

Universitatea din Toronto a inceput sa vanda licente de productie de insulina pentru diverse companii farmaceutice, iar pana in 1923 acest hormon a devenit disponibil tuturor diabeticii.

Lily (SUA) și Novo Nordisk (Danemarca), care sunt încă lideri în acest domeniu, au primit permisiunea de a produce medicamente. Banting în 1923. Universitatea din Toronto a acordat titlul de doctor de știință, a fost ales profesor. De asemenea, a fost deschis un departament special de cercetare medicală pentru Banting și Best, cărora li s-au atribuit salarii foarte mari.

În 1923, Banting și McLeod au primit Premiul Nobel pentru Fiziologie și Medicină, pe care l-au împărtășit în mod voluntar cu Best și Collip.

În 1926, cercetătorul medical Abel a reușit să sintetizeze insulina într-o formă cristalină. După 10 ani, cercetătorul danez Hagedorn a primit insulină prelungită (extinsă), iar 10 ani mai târziu, a fost creat protamin Hagerdon neutru, care rămâne încă unul dintre cele mai populare tipuri de insulină.

Compoziția chimică a insulinei a fost stabilită de biologul britanic molecular Frederick Sanger, care a câștigat premiul Nobel pentru acest lucru în 1958. Insulina a devenit prima proteină, a cărei secvență de aminoacizi a fost complet decodificată.

Structura spațială a moleculei de insulină a fost stabilită utilizând metoda difracției cu raze X în anii 1990. Dorothy Crouft Hodgkin, care a primit și Premiul Nobel.

După ce Banting a primit insulină bovină, s-au efectuat experimente cu insulină obținută din glandele pancreatice ale porcilor și vaci, precum și alte animale (de exemplu, balene și pești).

O moleculă de insulină umană este compusă din 51 de aminoacizi. Insulina de porc diferă de ea doar într-un singur aminoacid, acidul de vaca în trei, ceea ce nu îi împiedică să normalizeze nivelurile de zahăr destul de bine. Cu toate acestea, insulina de origine animală are un dezavantaj semnificativ - într-o proporție semnificativă de pacienți provoacă o reacție alergică. Prin urmare, au fost necesare eforturi suplimentare pentru îmbunătățirea insulinei. În 1955, structura insulinei umane a fost descifrată, iar munca intensă a început pe izolarea sa.

Pentru prima dată a fost posibil în 1981 de către oamenii de știință americani Gilbert și Lomedico. Oarecum mai târziu, a fost obținută insulină, obținută din drojdie de brutărie prin inginerie genetică. Insulina a fost prima dintre proteinele umane sintetizate în 1978 de bacteria modificată genetic E. coli. A fost de la el în biotehnologie a început o nouă eră. Din 1982, compania americană Genentech a început vânzarea de insulină umană sintetizată într-un bioreactor. Această insulină nu are efect alergic asupra corpului uman.

Istoria insulinei este una dintre cele mai remarcabile povesti despre descoperirile extraordinare din farmacologie. Importanța descoperirii și sintezei insulinei este deja demonstrată prin faptul că au fost premiate trei premii Nobel pentru a lucra cu această moleculă. Diabetul zaharat continuă să fie o boală incurabilă până în prezent, doar injecțiile constante de medicină magică pot salva viețile pacienților.

Cu toate acestea, perfecțiunea în producerea de insulină nu a fost încă realizată, are efecte secundare (de exemplu, lipodistrofia are loc la locul injectării etc.), prin urmare eforturile de îmbunătățire sau de modificare a calității insulinelor sintetizate sunt în curs de desfășurare.

Informații interesante despre descoperirea insulinei

Primul medicament de insulină, care a reușit să salveze viața umană, a fost introdus într-un adolescent bolnav în 1922. Ea a fost făcută din pancreasul unei vaci și, înainte de a obține medicamentul, au durat câteva secole de muncă, descoperiri și intrigi, dar mulți se cer despre cine a deschis insulina, chiar dacă autorii au câștigat Premiul Nobel.

studiu

Oamenii știu despre diabet zaharat încă din vremea Greciei antice: observând că apa din corpul pacientului nu se estompează, persoana este în sete constant, Areteus din Cappadocia numit boala "diabayno" - "trecând prin". La începutul secolului al XX-lea s-au cunoscut multe despre diabet zaharat și câinii au jucat un rol important în acest sens. Experimentele s-au desfășurat cu cruzime: animalele au îndepărtat pancreasul, după care oamenii de știință au observat creșterea zahărului în organism (cantitatea de glucoză din urină a fost determinată și simptomele bolii au fost monitorizate). Deci, sa dovedit că diabetul este direct legat de pancreas.

Un om de stiinta din Rusia, Leonid Sobolev, a fost primul care a descoperit ca nu tot pancreasul este responsabil pentru dezvoltarea diabetului, ci doar o parte a celulelor (insulele Langerhans). A făcut acest lucru în 1900, după ce a legat canalul excretor al pancreasului de câine, ceea ce a condus la atrofia sa, dar din moment ce insulele din Langerhans au rămas intacte, animalul nu a dezvoltat diabet. Deși omul de știință din Rusia se mișca în direcția cea bună, el a murit fără a finaliza cercetarea.

Ulterior, oamenii de știință au stabilit că dezvoltarea bolii este afectată de lipsa de substanțe biologic active care sunt produse în aceste celule și contribuie la absorbția glucozei în organism și la producerea acesteia (în 1916, Charpy-Schafer german a dat numele acestor substanțe: cuvântul latin "insula".

Ideea că diabetul poate fi tratat prin administrarea externă a insulinei a apărut aproape imediat după ce a fost descoperit, dar toate experimentele nu au reușit. Ia hormonul în forma sa pură nu a funcționat și când a înghițit drogul a fost distrus de acțiunea sucurilor digestive.

Prima sinteză a insulinei ar putea face cercetătorul francez GLay. El a injectat în canalele pancreasului uleiului de câine, ceea ce a condus la atrofia organului, în timp ce insulele din Langerhans au rămas intacte. Din glanda atrofică, Gley a făcut întinderea și a injectat câinele, care a dezvoltat diabet datorită pancreasului eliminat. Animalul nu a murit în timp ce medicamentul a fost injectat în corpul ei.

Gley nu a atras nici o semnificație descoperirii sale, a făcut descrieri detaliate ale cercetării, iar în 1905 a depus Societatea biologică din Paris pentru depozitare, unde au adunat praf de mulți ani într-un seif.

sinteză

Se crede oficial că prima persoană care a descoperit cum să facă sinteza de insulină a fost un canadian, Frédéric Banting, care și-a împărtășit ideea cu profesorul John MacLeod: pentru efectuarea de experimente a fost nevoie de un laborator cu echipament bun, iar MacLeod ar putea să o ofere. La început, profesorul a refuzat să aloce spațiu pentru experimente și a fost de acord numai pentru motivul că urma să călătorească în Europa și nu avea nevoie în mod deosebit de laborator.

Așadar, participarea la dezvoltare a fost minimă și a spus că, până la întoarcerea sa din vacanță, toată lucrarea ar trebui să se finalizeze, adică două luni mai târziu (oamenii de știință nu au respectat termenul stabilit de MacLeod, profesorul întors a vrut să-i expulzeze din laborator, dar a reușit să-l convingă). Ajutând Banting a luat unul dintre cei mai promițători studenți medicali ai lui Charles Best, care era foarte interesat de ideea de sinteză a insulinei.

Primele experimente au fost efectuate de Banting și Best pe câini. Au primit un extras din pancreasul atrofiat al câinelui (au durat aproximativ două luni), după care au dat o injecție unui animal de comă care a eliminat glanda sa. Faptul că se află pe calea cea bună, a devenit clar după ce animalul a trăit șapte zile mai mult de la injectare, lăsând coma, când medicamentul a fost injectat și a căzut în el, dacă nu sa administrat nici o injecție. În acest timp, oamenii de știință au măsurat în mod constant nivelurile de glucoză. A fost pentru prima dată când cineva a ieșit dintr-o comă diabetică (la acel moment nu se știa despre cercetarea francezilor).

Intriga a început mai târziu: oamenii de știință nu au eliberat un brevet și au transferat dreptul de a deschide universitatea. MacLeod, după ce a înțeles importanța descoperirii, a lansat o activitate activă, a atras toți angajații promițători și a început să producă medicamente pentru insulină. Un rol deosebit a jucat acest lucru biochimistul John Collip: el a reușit să facă astfel încât să nu mai fie nevoie de ligaturarea canalelor și de timpul de așteptare până la atrofia pancreasului.

Oamenii de știință și-au schimbat atenția de la câini la vaci și după un timp sa descoperit că embrionii au mult mai multe insule din Langerhans decât animalele adulte. Rezultatele cu fiecare experiență au fost din ce în ce mai reușite, iar oamenii de știință au reușit să prelungească viața câinelui la șaptezeci de zile. În 1922, medicamentul a fost administrat în primul rând unui băiat care a murit și la readus la viață.

premiu

După aceea, MacLeod a făcut un raport la o întâlnire a Asociației medicilor americani, transformându-l ca și cum ar fi făcut descoperirea. În același timp, a început să promoveze activ drogul, deoarece avea legături pentru acest lucru. El încă nu putea să tacă despre rolul lui Banting, dar rolul altor oameni de știință a fost minimizat. Din acest motiv, Premiul Nobel pentru descoperirea insulinei a fost acordat numai lui și lui Banting.

Faptul că MacLeod a câștigat premiul, iar Best a fost în afara muncii, Basting nu a fost de acord și a început să spună public despre modul în care s-au desfășurat experimentele, despre rolul lui MacLeod, fără să uităm să menționăm ce bastoane au pus în roțile eminentului om de știință. Un scandal imens a condus la faptul că nimeni nu a primit premiul și mai târziu a fost împărțit între patru oameni de știință: Basting împărțit cu Best, Mcleod cu Collip.

După ce a aflat despre acest premiu, cercetătorul francez Gray a decis să demonstreze că a fost autorul invenției, pentru care notele sale au fost scoase în prezența martorilor. El sa liniștit numai după ce Hermann Minkowski, care sa născut în Lituania, că atunci era membru al Rusiei, dar a trăit și a lucrat în Germania, a spus despre posibilitatea de a aduce un francez în instanță pentru a ascunde informații care ar putea salva mai mult de o viață o mie de oameni.

Producerea de droguri

Din anul 1926, producția de insulină a fost pusă pe scară largă, a fost fabricată de companii farmaceutice de renume și recent produce oțel în Rusia. La început, hormonul a fost făcut din pancreasul bovinelor, dar a cauzat adesea alergii, deoarece nu a coincis cu cei trei aminoacizi umane.

Apoi au început să facă insulină de porc (diferența într-un aminoacid), pe care corpul uman le absoarbe mai bine, dar alergii sunt, de asemenea, posibile. Prin urmare, sa decis producerea de insulină sintetică, care ar fi un analog complet al omului. Aici ingineria genetică a venit la salvare, mai presus de toate biochimia.

Înainte de aceasta, trebuie remarcat faptul că toate proteinele sunt polimeri asamblați din fragmente de aminoacizi. În același timp, numai aminoacizii sunt implicați în formarea polimerilor necesari producerii de insulină, care au numai un atom de carbon între gruparea carboxil și gruparea amino.

Deși există mulți aminoacizi, doar 51 de resturi de aminoacizi participă la formarea insulinei, astfel încât hormonul este una dintre cele mai scurte lanțuri de proteine.

Pentru a obține insulina, aminoacizii trebuie să fie conectați într-o ordine strict definită (în caz contrar, puteți obține o moleculă care nu are nimic de-a face cu ceea ce produce un organism viu), ceea ce sa făcut în timpul experimentelor.

După ceva timp, cu ajutorul ingineriei genetice și al biochimiei, oamenii de știință au reușit să organizeze producția de insulină, plasând într-un mediu nutritiv special tulpini de drojdie și E. coli modificate genetic capabile să producă insulină umană modificată genetic. Cantitatea substanței produse a fost atât de mare încât oamenii de știință sunt înclinați să creadă că o astfel de diluție hormonală va înlocui în curând insulina de origine animală.

depozitare

Conform datelor oficiale, numărul de diabetici din Rusia depășește trei milioane de oameni, atât de multă atenție este acordată producției de insulină. În prezent, în Rusia a fost dezvoltată o tehnologie pentru producerea de insulină modificată genetic. Dar numărul de medicamente produse de Rusia pentru un astfel de număr de pacienți nu este suficient. Prin urmare, pe lângă insulina eliberată în Rusia, țara cumpără un număr mare de medicamente în străinătate, oferind condițiile necesare pentru depozitarea insulinei în depozite.

Referindu-se la stocarea insulinei în Rusia, trebuie remarcat faptul că un flacon nedeschis poate fi depozitat, de obicei, timp de aproximativ doi până la trei ani. Pentru a vă asigura că insulina nu se deteriorează, este foarte important să respectați condițiile de păstrare a insulinei. Înainte de a depozita insulina, este necesar să se țină seama de faptul că temperatura ideală de depozitare este între 6 și 8 ° C.

Depozitarea insulinei este de dorit pe ușa laterală, departe de congelator (înghețarea este inacceptabilă, deoarece structura sa se schimbă). Cu câteva ore înainte de injectare și diluare, trebuie să-l scoateți din frigider și să țineți la temperatura camerei.

Flaconul deschis este păstrat la temperatura camerei (până la 25 ° C), departe de lumina soarelui și de dispozitivele de încălzire. Utilizați nu mai mult de patru săptămâni. Dacă soluția a devenit tulbure, a apărut un precipitat, nu este bun și trebuie eliminat.

Istoricul insulinei care a inventat insulina

În ceea ce mă privește, orice diabetic ar trebui să știe istoria bolii. Această cunoaștere oferă un sentiment complet de control asupra bolii, precum și o face mai gravă în ceea ce privește tratamentul acesteia. Prin urmare, astăzi vom vorbi despre insulină - principalul hormon care controlează nivelul zahărului. În acest articol, vom analiza întreaga cronologie a studiului insulinei de la detectarea ei (descoperirea insulinei) la producția industrială.

Începutul cercetării...

Primele cercetări referitoare la insulină au apărut în 1869. Un tânăr om de știință a investigat pancreasul cu ajutorul unui microscop care a apărut recent în el. El a atras atenția asupra acumulărilor ciudate de celule. Mai târziu, vor fi numite insulele Langerhans. Apoi nu știa de ce există, doar a sugerat că sunt necesare pentru reglarea digestiei. Paul Langergans și-a dedicat teza de doctorat acestor celule.

Douăzeci de ani mai târziu, în 1889, un anumit fiziolog Oskar Minkowski a decis să respingă toate cercetările asupra pancreasului și să demonstreze că nu are nicio legătură cu digestia. A îndepărtat glanda de la câine, dar după câteva zile a observat că zahărul și zahărul au fost eliberați împreună cu urina. Apoi, pentru prima dată oamenii de știință au legat pancreasul de diabet. Apropo, Minkowski nu a devenit niciodată renumit în cercurile științifice și nu a făcut descoperiri mai importante. Poate că nu a acceptat niciodată faptul că a răpit animalele sărace...

Insulina descoperire

În 1900, L.V. Sobolev a confirmat științific că insulele din Langerhans secretă un anumit hormon care reglează procesele carbohidraților din organism. El a propus, de asemenea, o metodă de obținere a acestui hormon de la animale nou-născute, deoarece insulele lor sunt foarte bine dezvoltate. Pentru cei mai curioși, faptul că Sobolev a lucrat în același laborator cu Pavlov însuși ar fi interesant. Prea strânsă lumea științifică care nu spune...

În deceniile următoare, mulți oameni de știință au încercat să obțină un tratament pentru diabetul zaharat de la hormonul pancreatic (atunci insulina nu a apărut). Conducătorii științifici care nu au crezut în seriozitatea cercetării au împiedicat un cercetător, Kleiner să fie împiedicat de primul război mondial, cercetătorul român Paulesco a publicat cercetările sale, dar nu a avansat mai departe în metodele de izolare a acestuia.

Numai în 1922, un grup de oameni de știință de la Universitatea din Toronto a reușit să facă prima injecție de insulină la un băiat de 14 ani cu diabet zaharat. Acest lucru a fost precedat de ani de experimente pe câini, care s-au bazat pe cercetarea lui Sobolev. Oamenii de știință care au făcut această descoperire științifică au fost numiți Banting, Mcleod, Best, și Collip.

Istoricul insulinei. Uită-te la trecut

Potrivit Federației Internaționale a Diabetului cu diabet zaharat, în prezent există 542.000 de copii sub 14 ani, 415 de milioane de adulți, iar până în 2040, numărul persoanelor cu diabet zaharat este estimat la 642 milioane 1.

Creșterea numărului de persoane cu diabet zaharat este cu siguranță asociată cu schimbări în stilul de viață (scăderea activității fizice), obiceiurile alimentare (consumul de alimente bogate în carbohidrați ușor digerabili, grăsimi animale), dar, în același timp, arată că datorită descoperirii moderne a reducerii zahărului medicamentele, crearea metodelor de control al bolii, dezvoltarea de algoritmi pentru diagnosticarea și tratarea complicațiilor diabetului zaharat, speranța de viață a persoanelor cu diabet zaharat a crescut de asemenea, fără a mai menționa îmbunătățirea calității EU ETS.

Oamenii știu despre diabetul zaharat timp de 3,5 mii de ani (după cum se știe, primul tratat care descrie boala, Papyrusul egiptean Herbes, datează din 1500 î.Hr.), dar numai aproximativ 90 au apărut în tratamentul acestei boli grave. ani în urmă, când diabetul, inclusiv primul tip, a încetat să mai fie o condamnare la moarte.

Cerințe preliminare pentru crearea insulinei

Încă din secolul al XIX-lea, în timpul autopsiei pacienților care au decedat de diabet, sa observat că în toate cazurile pancreasul a fost grav afectat. În Germania, în 1869, Paul Langergans a descoperit că în țesuturile pancreatice există anumite grupuri de celule care nu sunt implicate în producerea de enzime digestive.

În 1889, în Germania, fiziologul Oscar Minkowski și doctorul Joseph von Mehring au demonstrat experimental că îndepărtarea pancreasului la câini duce la apariția diabetului. Acest lucru le-a permis să presupună că pancreasul secretă o anumită substanță responsabilă de controlul metabolic al organismului 2. Ipotezele Minkowski și Mehring au găsit confirmări noi și noi și, începând cu primul deceniu al secolului XX, studiind relația dintre diabetul și insulele pancreatice insulă Langerhans, descoperirea secreției endocrine a demonstrat că o anumită substanță secretată de celulele insulelor Langerhans joacă un rol de lider în reglarea metabolismului carbohidraților 3. Ideea a apărut că, dacă această substanță este izolată, ea poate fi utilizată pentru a trata diabetul, totuși rezultatele continuării experimentelor lui Minkowski și Merking, când un extract a fost administrat câinilor după îndepărtarea pancreasului, care în unele cazuri a dus la o scădere a glicozuriei, iar introducerea extractului în sine a provocat o creștere a temperaturii și a altor efecte secundare.

Cercetătorii europeni și americani, cum ar fi Georg Sulzer, Nicola Paulesko 4, Israel Kleiner, au practicat introducerea extractului pancreatic la pacienții diabetici, dar din cauza numărului mare de efecte secundare și a problemelor legate de finanțare, nu au reușit să finalizeze experimentele.

Ideea lui Frederick Banting

În 1920, Frederick Banting, un chirurg în vârstă de 22 de ani, a încercat să-și deschidă practica într-un mic oraș canadian și, în trecut, a predat la Universitatea din Western Ontario. Luni, 31 octombrie, Banting trebuia să le spună elevilor despre metabolismul carbohidraților - un subiect în care el însuși nu era puternic, iar pentru a fi mai bine pregătit, Banting a citit un articol recent al lui M. Barron, descris în seara târzie duminică, în care a descris blocada pancreasului ductal calculi biliari și atrofia rezultată a celulelor acinare (celule responsabile pentru funcția exocrină) 2. În aceeași noapte, Banting și-a scris ideea: "Bandajul canalelor pancreatice la câini. Asteptati-va la atrofia acinelor, izolati secretul de celulele insulelor pentru a facilita glucozuria. "5 Astfel, Banting sa dus la Universitatea din Toronto, alma mater, unde sa adresat profesorului John MacLeod, unul dintre cei mai importanti experti in metabolismul carbohidratilor. Deși profesorul a acceptat ideea de Banting fără entuziasm, el a desemnat un laborator cu un minim de echipament și 10 câini pentru chirurg. Asistentul Banting a devenit studentul lotului Charles Best. În vara anului 1921, experimentul a început.

Banting și Best și-au început cercetarea prin eliminarea pancreasului la câini. La unele animale, cercetătorii au îndepărtat pancreasul, în altele au ligat canalul pancreatic și au îndepărtat glandul după ceva timp. Apoi, pancreasul atrofiat a fost plasat într-o soluție hipertonică și înghețat. Substanța obținută ca rezultat al acestei dezghețări a fost administrată câinilor cu un pancreas îndepărtat și o clinică de diabet. Cercetătorii au înregistrat o scădere a nivelului de glucoză, îmbunătățind bunăstarea animalului. Profesorul MacLeod a fost impresionat de rezultatele obținute și a decis să continue să lucreze pentru a dovedi că extractul pancreatic al Banting și Best funcționează într-adevăr.

Noile rezultate ale experimentelor cu utilizarea pancreasului bovinelor au făcut posibilă înțelegerea faptului că este posibil să se facă fără procedura complicată de ligare a ductului pancreatic.

La sfarsitul anului 1921, Bertin Collip, un biochimist, sa alaturat echipei de cercetare. Prin aceasta, folosind precipitații fracționate cu diferite concentrații de alcool și alte metode de purificare, s-au obținut extracte de insule pancreatice, care ar putea fi introduse în siguranță în corpul uman. Este o substanță eficace și netoxică și a fost utilizată în primele studii clinice 6.

Studii clinice

La început, Banting și Best au experimentat insulina pe care au primit-o. Ca rezultat al introducerii medicamentului, ambele s-au simțit slabe, amețite, dar nu s-au observat efecte toxice ale medicamentului.

Primul pacient cu diabet zaharat care a primit insulină la 11 ianuarie 1922. a devenit un băiat de 14 ani, Leonard Thompson. După prima injecție de 15 ml de insulină, nu au existat modificări semnificative ale stării pacientului, nivelul glucozei din sânge și din urină a scăzut ușor, în plus, pacientul a dezvoltat un abces steril. O injectare repetată a fost efectuată pe 23 ianuarie și, ca răspuns la nivelul de glucoză din sânge al pacientului, a fost normalizat, conținutul de glucoză și cetone în urină a scăzut, băiatul a observat însuși o îmbunătățire a propriei sale stări de sănătate 7.

Unul dintre primii pacienți care au primit insulină a fost fiica șefului Curții Supreme a SUA, Elizabeth Heges Goshet. In mod surprinzator, inainte de a incepe tratamentul cu insulina, a avut diabet zaharat timp de 4 ani, iar tratamentul care ia permis sa traiasca pana astazi a fost o dieta acerba (aproximativ 400 kcal pe zi). Elizabeth a trăit terapia cu insulină până când avea 73 de ani și avea trei copii.

Premiul Nobel

În 1923, Comitetul Nobel a acordat Banting și MacLeod premiul în domeniul fiziologiei și al medicinei, sa întâmplat la doar 18 luni de la primul raport privind drogul, la reuniunea Asociației Medicilor Americani. Această decizie a exacerbat relația deja dificilă dintre oamenii de știință, pentru că Banting credea că contribuția lui McLeod la invenția de insulină a fost foarte exagerată, potrivit lui Banting, premiul ar fi trebuit împărțit între el și asistentul său Best. Pentru a restabili justiția, Banting și-a împărțit partea de premiu cu Best și MacLeod cu biochimistul Collip 8.

Brevetul pentru crearea de insulină, deținut de Banting, Best și Collip, oamenii de știință au vândut pentru 3 dolari la Universitatea din Toronto. În august 1922, a fost încheiat un acord de cooperare cu compania farmaceutică Eli Lilly și C o, care a contribuit la stabilirea producției de medicamente pe scară industrială.

Au trecut mai mult de 90 de ani de la inventarea insulinei. Drogurile acestui hormon sunt îmbunătățite, începând cu 1982, pacienții au primit deja insulină umană, iar în anii '90 au apărut analogi de insulină umană - medicamente cu durată diferită de acțiune, dar trebuie să ne amintim de cei care au stat la originea acestui medicament, care salvează milioane de oameni în fiecare zi. oameni.

Istoricul descoperirii insulinei

Insulina ca un hormon peptidic produs în celulele beta ale insulelor pancreatice din Langerhans. Asigurarea permeabilității membranelor celulare pentru moleculele de glucoză ca funcție principală. Clasificarea preparatelor din insulină și primirea acestora.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplă. Utilizați formularul de mai jos.

Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

introducere

Insulimn (din Insula Latului - insulă) - un hormon peptidic, se formează în celulele beta ale insulelor din Langerhans ale pancreasului. Ea are un efect multilateral asupra metabolismului în aproape toate țesuturile.

Principala funcție a insulinei este de a asigura permeabilitatea membranelor celulare pentru moleculele de glucoză. Într-o formă simplificată, putem spune că nu numai carbohidrații, ci și eventualii nutrienți sunt în cele din urmă împărțiți în glucoză, care este folosită pentru a sintetiza alte molecule care conțin carbon și este singurul tip de combustibil pentru centralele celulare - mitocondriile. Fără insulină, permeabilitatea membranei celulare la glucoză scade de 20 de ori, iar celulele mor din cauza foametei, iar zahărul în exces dizolvat în sânge otrăvește corpul.

Insuficiența secreției de insulină datorată distrugerii celulelor beta - deficit de insulină absolută - este un element-cheie în patogeneza diabetului zaharat de tip 1. Încălcarea efectului insulinei asupra deficienței de insulină a țesutului - are un loc important în dezvoltarea diabetului de tip 2.

Istoricul descoperirii insulinei

Istoria descoperirii insulinei este asociată cu numele medicului rus I.M. Sobolev (a doua jumătate a secolului al XIX-lea), care a demonstrat că nivelul zahărului din sângele uman este reglementat de un hormon special al pancreasului.

În 1922, insulina izolată din pancreasul unui animal a fost introdusă inițial pentru un băiat diabetic de zece ani. rezultatul a depășit toate așteptările, iar un an mai târziu, compania americană Eli Lilly a lansat primul preparat de insulină animală.

După primirea primului lot industrial de insulină în următorii câțiva ani, a fost parcurs un mod uriaș de izolare și purificare. Ca rezultat, hormonul a devenit disponibil pentru pacienții cu diabet zaharat de tip 1. insulina membrana pancreasului hormonal

În 1935, cercetătorul danez Hagedorn a optimizat acțiunea insulinei în organism prin propunerea unui medicament prelungit.

Primele cristale de insulină au fost obținute în 1952, iar în 1954, biochimistul englez G.Senger a descifrat structura insulinei. Dezvoltarea metodelor de purificare a hormonului de la alte substanțe hormonale și produse de degradare a insulinei a făcut posibilă obținerea unei insuline omogene, denumită insulină monocomponentă.

La începutul anilor '70. Oamenii de știință sovietici A. Yudaev și S. Shvachkin au propus sinteza chimică a insulinei, însă implementarea acestei sinteze pe scară industrială a fost costisitoare și neprofitabilă.

În viitor, a existat o îmbunătățire progresivă a gradului de purificare a insulinei, ceea ce a redus problemele cauzate de alergii la insulină, afectarea funcției renale, afectarea vizuală și rezistența la insulină imună. Cel mai eficient hormon a fost necesar pentru terapia de substituție în diabetul zaharat - insulina omologă, adică insulina umană.

În anii '80, progresele în biologia moleculară au făcut posibilă sintetizarea lanțurilor de insulină umană folosind E.coli, care au fost apoi legate într-o moleculă de hormon biologic activ, iar insulina recombinantă a fost obținută la Institutul de Chimie Bioorganică al Academiei Ruse de Științe folosind E.coli.

Utilizarea cromatografiei de afinitate a redus semnificativ conținutul de proteine ​​contaminante cu o greutate moleculară mai mare decât insulina în preparat. Astfel de proteine ​​includ proinsulină și proinsuline parțial clivate, care sunt capabile să inducă producerea de anticorpi antiinzulinici.

Utilizarea insulinei umane de la începutul terapiei minimizează apariția reacțiilor alergice. Insulina umană este absorbită mai rapid și, indiferent de forma medicamentului, are o durată mai scurtă de acțiune decât cea a insulinei animale. Insulinele umane sunt mai puțin imunogeni decât carnea de porc, în special insulinele bovine și porcine amestecate.

Tipurile de insulină

Preparatele de insulină diferă în funcție de gradul de purificare; sursa de primire (bovine, porcine, om); substanțe adăugate la soluția de insulină (prelungirea acțiunii sale, bacteriostatice etc.); concentrare; Valoarea pH-ului; posibilitatea de a amesteca ICD cu SDI.

Preparatele pe bază de insulină variază în funcție de sursă. Porcul și insulina bovină diferă de compoziția de aminoacizi umane: bovină în trei aminoacizi și porcină într-una. Nu este surprinzător faptul că, în tratamentul cu insulină bovină, reacțiile adverse se dezvoltă mult mai frecvent decât în ​​tratamentul cu insulină umană porcină sau umană. Aceste reacții sunt exprimate în rezistență imunologică la insulină, alergie la insulină, lipodistrofie (modificarea grăsimii subcutanate la locul injectării).

În ciuda dezavantajelor evidente ale insulinei bovine, ea este încă utilizată pe scară largă în lume. Și totuși, din punct de vedere imunologic, deficiențele insulinei bovine sunt evidente: în niciun caz nu este recomandat să se prescrie la pacienții cu diabet zaharat nou diagnosticat, femeile însărcinate sau pentru terapia cu insulină pe termen scurt, de exemplu, în perioada perioperatorie. Calitățile negative ale insulinei bovine sunt, de asemenea, conservate atunci când sunt utilizate într-un amestec cu porcine, astfel încât insulinele mixte (porcine și bovine) să nu fie utilizate, de asemenea, pentru tratamentul acestor categorii de pacienți.

Preparatele de insulină umană pentru structura chimică sunt complet identice cu insulina umană.

Principala problemă a metodei biosintetice de obținere a insulinei umane este purificarea completă a produsului final din cele mai mici impurități ale microorganismelor utilizate și ale produselor lor metabolice. Noile metode de control al calității asigură că insulina biosintetică umană este lipsită de orice impurități nocive; astfel, gradul de purificare și eficiența scăderii glucozei îndeplinesc cele mai înalte cerințe și sunt aproape la fel. Orice efecte secundare nedorite, în funcție de impurități, aceste medicamente nu au insulină.

În prezent, trei tipuri de insuline sunt utilizate în practica medicală:

- cu rază scurtă de acțiune, cu debut rapid de efect;

- durata medie a acțiunii;

- acționează pe termen lung cu efect lent.

Tabelul 1. Caracteristicile preparatelor comerciale de insulină

Exemple (nume comerciale)

Metilparaben m-Cresol Fenol

NaCI Glicerină Na (H) PO4 Na Acetat

Uman. Carne de porc

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS Insulină pentru injecții (URSS, care nu mai este produsă)

Uman. Carne de porc

Protafan-NM, Humulin-N Protafan-MS Protamină-insulină (URSS, nu mai este produsă)

Uman. Carne de porc

Monotard-NM, Humulin-zinc Monotard-MS, Lente-MS Lente

Insulina cu acțiune scurtă (ICD) - insulină regulată - este o insulină cristalină cu durată scurtă de acțiune care este solubilă la pH neutru, efectul căruia se dezvoltă în 15 minute după administrarea subcutanată și durează 5-7 ore.

Prima insulină prelungită (SDI) a fost creată la sfârșitul anilor 30, astfel încât pacienții să poată face injecții mai puțin frecvent decât atunci când utilizau ICD singur, dacă este posibil o dată pe zi. Pentru a crește durata acțiunii, toate celelalte preparate de insulină sunt modificate și, când sunt dizolvate într-un mediu neutru, formează o suspensie. Acestea conțin protamină în tampon fosfat - protamin zinc-insulină și NPH (protamin Hagedorn neutru) - insulină NPH sau concentrații diferite de zinc în tampon acetat - insulină ultralente, bandă, șaptetile.

Produsele pe bază de insulină pe termen mediu conțin protamină, care este o proteină de m medie. 4400, bogat în arginină și derivat din lapte de păstrăv curcubeu. Pentru formarea complexului este necesar un raport de protamină și insulină 1:10. după administrarea subcutanată, enzimele proteolitice distrug protamina, permițând absorbția insulinei.

NPH-insulina nu modifică profilul farmacocinetic al insulinei regulate amestecate cu aceasta. NPH-insulina este preferabilă ca bandă de insulină ca o componentă a duratei medii de acțiune în amestecurile terapeutice care conțin insulină regulată.

În tamponul fosfat, toate insulinele formează cu ușurință cristale cu zinc, dar numai cristalele de insulină bovină sunt suficient de hidrofobe pentru a asigura eliberarea lentă și constantă a insulinei caracteristice ultralente. Cristalele de zinc ale insulinei porcine se dizolvă mai repede, efectul apare mai devreme, durata acțiunii este mai scurtă. Prin urmare, nu există nici un ultralente medicament care să conțină numai insulină porcină. Monocomponentul de insulină porcină este produs sub denumirea de suspensie de insulină, insulină neutră, insulină izofan, insulină aminoquinuridă.

Banda de insulină este un amestec de insulină de 30% din semilantul (precipitatul de insulină amorfă cu ioni de zinc în tampon acetat, efectul căruia se disipează relativ repede) cu 70% din insulina ultralente (zinc insulină cristalină insuficient solubilă, care are un debut întârziat și un efect prelungit). Aceste două componente oferă o combinație cu o absorbție relativ rapidă și o acțiune stabilă pe termen lung, făcând banda de insulină un agent terapeutic convenabil.

Producția de insulină

Insulina umană poate fi produsă în patru moduri:

1) sinteza chimică completă;

2) extracția din pancreasul unei persoane (ambele metode nu sunt adecvate din cauza ineficienței: dezvoltarea insuficientă a primei metode și lipsa materiilor prime pentru producția de masă prin a doua metodă);

3) printr-o metodă semisintetică utilizând o substituție chimică enzimatică la poziția 30 a catenei B a alaninei aminoacide în insulina de porc cu treonină;

4) metoda biosintetică pentru tehnologia ingineriei genetice. Ultimele două metode permit obținerea de insulină umană de înaltă puritate.

În prezent, insulina umană se obține în principal în două moduri: prin modificarea insulinei de porc printr-o metodă sintetică-enzimatică și printr-o metodă de inginerie genetică.

Insulina a fost prima proteină obținută în scopuri comerciale utilizând tehnologia ADN recombinant. Există două abordări principale pentru obținerea de insulină umană modificată genetic.

În primul caz, separat (diferitele tulpini producătoare) produce ambele lanțuri urmate de plierea moleculei (formarea de punți disulfidice) și separarea izoformelor.

În al doilea, preparatul sub formă de precursor (proinsulină) urmat de scindarea enzimatică cu tripsină și carboxipeptidază B în forma activă a hormonului. Cea mai preferată în prezent este obținerea de insulină ca precursor, asigurând închiderea corectă a punților disulfidice (în cazul producerii separate a lanțurilor, se efectuează cicluri succesive de denaturare, separarea izoformelor și renaturarea).

În ambele abordări, este posibil atât obținerea individuală a componentelor de pornire (lanțuri A și B sau proinsulină), cât și ca parte a proteinelor hibride. În plus față de lanțurile A și B sau proinsulină, pot fi prezente în compoziția proteinelor hibride:

- o proteină purtător care transportă proteina de fuziune în spațiul periplasmic al celulei sau al mediului de cultură;

- afinitate, facilitând în mare măsură selectarea unei proteine ​​hibride.

În același timp, ambele componente pot fi prezente simultan în compoziția proteinei hibride. În plus, atunci când se creează proteine ​​hibride, poate fi utilizat principiul multidimensionalității (adică mai multe copii ale polipeptidei țintă sunt prezente în proteina hibridă), ceea ce face posibilă creșterea semnificativă a randamentului produsului țintă.

În Marea Britanie, ambele lanțuri de insulină umană au fost sintetizate utilizând E.coli, care au fost apoi legate la o moleculă de hormon biologic activ. Pentru ca un organism unicelular să sintetizeze moleculele de insulină pe ribozomii săi, este necesar să îi furnizeze programul necesar, adică să introducă gena hormonală.

Obțineți din punct de vedere chimic precursorul de biosinteză a genei de programare a insulinei sau a două gene, programând separat biosinteza lanțurilor de insulină A și B.

Următoarea etapă este includerea genei pentru precursorul de insulină (sau genele lanțului separat) în genomul E. coli, o tulpină specială de E. coli cultivată în condiții de laborator. Această sarcină este realizată de ingineria genetică.

O plasmidă cu o enzimă de restricție adecvată este izolată din E. coli. Gena sintetică este inserată în plasmidă (clonând cu partea C-terminală activă din E. coli β-galactozidază). Ca rezultat, E. coli dobândește capacitatea de a sintetiza un lanț proteic constând din galactozidază și insulină. Polipeptidele sintetizate sunt clivate chimic din enzimă și apoi sunt purificate. În bacterii, aproximativ 100.000 de molecule de insulină sunt sintetizate pe celula bacteriană.

Natura substanței hormonale produsă de E. coli este determinată de introducerea genei în genomul organismului unicelular. Dacă gena precursor de insulină este clonată, bacteria sintetizează precursorul de insulină, care este supus apoi tratamentului cu enzime de restricție pentru a îndepărta preprietatea prin izolarea peptidei C, rezultând insulină biologică activă.

Pentru obținerea insulinei umane purificate, proteina hibridă izolată din biomasă este supusă transformării chimice enzimatice și purificării cromatografice adecvate (frontală, permeație la gel, schimb de anioni). Insulina recombinantă a fost obținută la Institutul de RAS utilizând tulpini E.coli fabricate genetic. Un precursor, o proteină hibridă exprimată în cantitate de 40% din proteina celulară totală, care conține preproinsulină, este eliberată din biomasa cultivată. Transformarea sa în insulină in vitro este efectuată în aceeași secvență ca și in vivo - polipeptida lider este separată, preproinsulina este transformată în insulină prin etapele de sulfitoliză oxidativă urmată de închiderea reductivă a trei legături disulfidice și izolarea enzimatică a legării peptidei C. După o serie de purificări cromatografice, incluzând schimbul de ioni, gel și HPLC (cromatografie lichidă de înaltă performanță), se obține insulină umană de înaltă puritate și activitate naturală.

Se poate utiliza o tulpină cu o secvență nucleotidică încorporată în plasmă care exprimă o proteină de fuziune, care constă din proinsulină liniară și fragmentul A de proteină Staphylococcus aureus atașat la capătul său N-terminal.

Cultivarea biomasei saturate a celulelor din tulpina recombinantă asigură începerea producției de proteină hibridă, izolarea și transformarea secvențială a acesteia în tub duce la insulină.

O altă modalitate este, de asemenea, posibilă: într-un sistem de expresie bacteriană se evidențiază o proteină recombinantă de fuziune constând din proinsulină umană și o coadă de polistidină atașată de ea printr-un rest de metionină. Se izolează folosind cromatografia de chelat pe coloane de Ni-agaroză din corpurile de incluziune și se digeră cu bromură de cian.

Proteina izolată este S-sulfonată. Analiza de cartografiere și spectrometrie de masă a proinsulinei obținute, purificată prin cromatografie cu schimb de ioni pe schimbător de anioni și RP (în fază inversă) HPLC (cromatografie lichidă de înaltă performanță), prezintă prezența podurilor disulfidice corespunzătoare punților disulfurice ale proinsulinei umane native.

Recent, sa acordat o atenție deosebită simplificării procedurii de producere a insulinei recombinante prin metode de inginerie genetică. De exemplu, este posibil să se obțină o proteină de fuziune constând din peptida lider a interleukinei 2 atașată la capătul N-terminal al proinsulinei prin intermediul unui reziduu de lizină. Proteina este exprimată în mod eficient și localizată în corpurile de incluziune. După izolare, proteina este scindată cu tripsină pentru a produce insulină și peptidă C.

Insulina și peptida C rezultată au fost purificate prin RP HPLC. Atunci când se creează structuri de fuziune, raportul de masă dintre proteina purtătoare și polipeptida țintă este foarte semnificativ. C-peptidele sunt conectate prin principiul capului-coadă folosind distanții de aminoacizi care poartă situsul de restricție SfiI și două resturi de arginină la începutul și la sfârșitul distanțierului pentru scindarea ulterioară a proteinei cu tripsină. Produsele de clivare HPLC arată că scindarea peptidei C este cantitativă și acest lucru face posibilă utilizarea metodei genelor sintetice multimerice pentru a obține polipeptide țintă la scară industrială.

concluzie

Diabetul zaharat este o boală cronică cauzată de o deficiență insulinică absolută sau relativă. Aceasta se caracterizează printr-o tulburare metabolică profundă a carbohidraților cu hiperglicemie și glucozurie, precum și alte tulburări metabolice ca urmare a unui număr de factori genetici și externi.

Insulina până în prezent servește ca un radical și, în cele mai multe cazuri, singura modalitate de a menține viața și dizabilitatea persoanelor cu diabet zaharat. Înainte de primirea și introducerea de insulină la clinică în 1922-1923. Pacienții cu diabet zaharat de tip I au așteptat un rezultat letal timp de unu până la doi ani de la debutul bolii, în ciuda utilizării celor mai slabe diete. Pacienții cu diabet zaharat tip I au nevoie de terapie de substituție pe toată durata vieții cu insulină. Terminarea din diferite motive pentru introducerea regulată a insulinei duce la dezvoltarea rapidă a complicațiilor și la decesul iminent al pacientului.

În prezent, diabetul în ceea ce privește prevalența se află pe locul 3 după bolile cardiovasculare și oncologice. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, prevalența diabetului în rândul populației adulte în majoritatea regiunilor lumii este de 2-5% și există o tendință de creștere a numărului de pacienți de aproape două ori la fiecare 15 ani. În ciuda progreselor evidente în domeniul sănătății, numărul pacienților dependenți de insulină crește în fiecare an, iar în prezent în Rusia doar 2 milioane de persoane.

Crearea de medicamente de insulină genetică umană umană deschide noi posibilități pentru rezolvarea multor probleme de diabetologie din Rusia pentru a salva viețile a milioane de oameni cu diabet zaharat.

1. Biotehnologia: manual pentru universități / ed. NS Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Școala superioară, 1987, pp. 15-25.

2. Insulina umană din inginerie genetică. Îmbunătățirea eficienței separării cromatografice folosind principiul bifuncționalității. / Romanchikov, A.B., Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, A.M., Vulfson, A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997-23, No. 2

3. Egorov N. S., Samuilov V. D. Metode moderne de creare a tulpinilor industriale de microorganisme // Biotehnologie. Voi. 2. M.: Școala superioară, 1988. 208 p.

4. Imobilizarea tripsinei și a carboxipeptidazei B pe silice modificate și utilizarea lor în conversia proinsulinei umane recombinante la insulină. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Produse farmaceutice chimice. J., 1995-29, Nr. 1, pp. 61-64.

5. Bazele biotehnologiei farmaceutice: ghid de studiu / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov-pe-Don: Phoenix; Tomsk: Editura NTL, 2006.

6. Sinteza fragmentelor de insulină și studiul proprietăților lor fizico-chimice și imunologice. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997-23, No. 12, pp. 953-960