loader

Põhiline

Tüsistused

Mis teeb insuliini

Insuliin on peamiseks ravimiks I tüüpi diabeediga patsientide raviks. Mõnikord kasutatakse seda ka patsiendi haigusseisundi stabiliseerimiseks ja selle heaolu parandamiseks teise tüüpi haiguste korral. See aine on oma olemuselt hormoon, mis suudab väikestes annustes mõjutada süsivesikute ainevahetust. Tavaliselt tekitab pankreas piisavas koguses insuliini, mis aitab säilitada füsioloogilist veresuhkru taset. Kuid tõsiste sisesekretsioonisüsteemide korral on insuliini süstimine ainsaks patsiendile abiks. Kahjuks ei saa seda võtta suu kaudu (pillide kujul), sest see hävib täielikult seedetraktis ja kaotab selle bioloogilise väärtuse.

Insuliini võimalused meditsiinipraktikas kasutamiseks

Paljud diabeedijuhid mõtlesid vähemalt kunagi mõelnud, mis teeb insuliini, mida kasutatakse meditsiinilistel eesmärkidel? Tänapäeval saadakse kõige sagedamini seda ravimit kasutades geenitehnoloogia ja biotehnoloogia meetodeid, kuid mõnikord ka loomsete toorainete abil.

Loomset päritolu toorainega saadud ravimid

Selle hormooni saamine sigade ja veiste pankreast on vana tehnoloogia, mida kasutatakse täna harva. See on tingitud ravimi madalast kvaliteedist, selle kalduvusest põhjustada allergilisi reaktsioone ja ebapiisavat puhastustase. Fakt on see, et kuna hormoon on valguine, koosneb see teatud kogusest aminohapetest.

20. sajandi alguses ja 20. sajandi keskel, kus sarnaseid ravimeid ei olnud, isegi selline insuliin muutus meditsiinilise läbimurde saavutamiseks ja võimaldas diabeetikute ravimist uuele tasemele. Selle meetodiga saadud hormoonid vähendasid veresuhkru taset, kuigi nad põhjustasid sageli kõrvaltoimeid ja allergiaid. Ravimi aminohapete ja lisandite koostise erinevused mõjutavad patsientide seisundit, see ilmnes eriti haavatavamate patsientide kategoorias (lapsed ja eakad inimesed). Veel üks põhjus sellise insuliini halva tolerantsi järele on ravimi (proinsuliini) inaktiivne prekursor, mis oli ravimi selles variandis võimatu vabaneda.

Tänapäeval on paranenud seedeinsuliinid, mis on nendest ebasoodsatest tingimustest vabad. Need on saadud sealiha pankreast, kuid pärast seda töödeldakse neid täiendavalt ja puhastatakse. Need on mitmeosalised ja sisaldavad abiaineid.

Sellised ravimid on patsientidel palju paremini talutavad ja praktiliselt ei põhjusta kõrvaltoimeid, nad ei inhibeeri immuunsüsteemi ega vähenda veresuhkru taset. Tänapäeval ei kasutata veiste infusiooni meditsiinis võõrast struktuuri tõttu, see kahjustab inimese keha immuunsüsteemi ja teisi süsteeme.

Geneetiliselt muundatud insuliin

Iniminsuliini, mida kasutatakse diabeetikutele, toodetakse tööstuslikul skaalal kahel viisil:

  • sigade insuliini ensümaatiline töötlemine;
  • kasutades geneetiliselt modifitseeritud Escherichia coli või pärmi tüvesid.

Sigade insuliini molekulide füüsikalis-keemiline muutus spetsiifiliste ensüümide toimel muutub inimese insuliiniga identseks. Saadud preparaadi aminohapete koostis ei erine inimese loodusliku hormooni koostisest. Tootmisprotsessis läbib ravimi suur kliirens, mistõttu see ei põhjusta allergilisi reaktsioone ega muid ebasoovitavaid ilminguid.

Enamasti saadakse insuliini modifitseeritud (geneetiliselt modifitseeritud) mikroorganismide abil. Biotehnoloogilisi meetodeid kasutades baktereid või pärmi modifitseeritakse nii, et nad suudavad insuliini ise toota.

Selle insuliini saamiseks on olemas kaks meetodit. Esimene põhineb kahe üksikute mikroorganismide tüvede (liikide) kasutamisel. Igaüks neist sünteesib ainult ühte hormoon-DNA molekuli ahelat (neist on kaks ja need on kokku keeratud keeratud). Siis on need ahelad ühendatud ja saadud lahuses on juba võimalik eraldada insuliini aktiivsed vormid sellistest, millel ei ole mingit bioloogilist tähtsust.

Teine meetod Escherichia coli või pärmi valmistamiseks kasutatavate ravimite saamiseks põhineb asjaolul, et mikroob esmalt toodab inaktiivset insuliini (see tähendab, et selle prekursoriks on proinsuliin). Seejärel aktiveeritakse ja aktiveeritakse ensüümravi abil ravimit.

Kõik need protsessid on tavaliselt automaatsed, õhk ja kõik ampullide ja viaalidega kokkupuutuvad pinnad on steriilsed ja seadmetega ühendatud liinid on suletud.

Biotehnoloogia meetodid võimaldavad teadlastel mõelda diabeedi probleemi alternatiivsetele lahendustele. Näiteks on praeguseks tehtud pankrease kunstlike beeta-rakkude tootmise prekliinilised uuringud, mida on võimalik saada geenitehnoloogia meetoditega. Võimalik, et tulevikus kasutatakse neid elundi funktsioneerimise parandamiseks haigetel inimestel.

Lisakomponendid

Tänapäeva maailmas on abiaineteta insuliini tootmine peaaegu võimatu ette kujutada, sest see võib parandada selle keemilisi omadusi, pikendada toimeaega ja saavutada kõrge puhtusastmega aine.

Selle omaduste kohaselt saab kõiki täiendavaid koostisosi jagada järgmistesse klassidesse:

  • pikendajad (ained, mida kasutatakse pikema toimeajaga ravimi tagamiseks);
  • desinfitseerivad koostisained;
  • stabilisaatorid, tänu millele hoitakse ravimi lahuses optimaalset happelisust.

Pikemad toidulisandid

On pikenenud insuliine, mille bioloogiline aktiivsus kestab 8 kuni 42 tundi (sõltuvalt ravimi rühma). See toime saavutatakse spetsiaalsete ainete lisamisega - pikendajad süstelahusesse. Sel eesmärgil kasutatakse kõige sagedamini üht neist ühenditest:

Valgud, mis pikendavad ravimi toimet, läbivad üksikasjaliku puhastamise ja on vähese allergeensusega (nt protamiin). Tsingi soolad ei kahjusta ka insuliini aktiivsust ega inimese heaolu.

Antimikroobsed koostisosad

Insuliini koostises on desinfektsioonivahendid vajalikud selleks, et säilitamise ja kasutamise ajal ei korvitaks mikroobset taimestikku. Need ained on säilitusained ja tagavad ravimi bioloogilise aktiivsuse ohutuse. Lisaks, kui patsient süstib ühe pudeli hormooni ainult enda juurde, võib see ravim kesta mitu päeva. Tänu kvaliteetsetele antibakteriaalsetele komponentidele ei pea ta kasutamata ravimit ära viskama, sest teoreetiline võimalus mikroobide paljunemiseks lahuses on.

Insuliini tootmisel võib kasutada desinfitseerivaid komponente:

Teatavad desinfektsioonivahendid sobivad iga tüüpi insuliini tootmiseks. Nende koostoimet hormooniga tuleb uurida prekliiniliste uuringute staadiumis, kuna säilitusaine ei tohi häirida insuliini bioloogilist aktiivsust ega muul viisil selle omadusi kahjustada.

Säilitusainete kasutamine enamikul juhtudel võimaldab teil hormooni naha alla minna ilma eelneva ravita alkoholiga või muude antiseptikumidega (tootja juhendis mainib seda tavaliselt). See lihtsustab ravimi manustamist ja vähendab ettevalmistavate protseduuride arvu enne süstimist ise. Kuid see soovitus kehtib ainult siis, kui lahust süstitakse õhukese nõelaga üksikut insuliini süstalt.

Stabilisaatorid

Vaja on stabilisaatoreid, et hoida lahuse pH kindlaksmääratud tasemel. Ravimi säilimine, selle aktiivsus ja keemiliste omaduste stabiilsus sõltuvad happesuse tasemest. Suhkurtõvega süstimise hormooni tootmisel kasutatakse selleks tavaliselt fosfaate.

Tsingi puhul insuliiniga pole lahuse stabilisaatoreid alati vaja, sest metalliioonid aitavad säilitada vajalikku tasakaalu. Kui neid kasutatakse ikka, kasutatakse fosfaatide asemel muid keemilisi ühendeid, kuna nende ainete kombinatsioon põhjustab sadestumist ja ravimi sobimatust. Kõigile stabilisaatoritele määratud oluline omadus on ohutus ja suutmatus sisestada mis tahes reaktsioone insuliiniga.

Patsientide endokrinoloog peab tegelema diabeedi süstivate ravimite valimisega iga konkreetse patsiendi jaoks. Insuliini ülesanne ei ole mitte ainult normaalse veresuhkru taseme säilitamine, vaid ka teiste elundite ja süsteemide kahjustamine. Ravim peab olema keemiliselt neutraalne, madala allergiaga ja eelistatavalt taskukohane. Samuti on see üsna mugav, kui valitud toimivat insuliini saab teiste versioonidega segada.

Insuliin

Insuliini kasutuselevõtt peetakse kõige tõhusamaks viisiks glükoosi taseme normaliseerimiseks inimveres. Kunstlikult sünteesitud hormoon aitab toime tulla liigse suhkru sisaldusega kehas.

Insuliini tüübid eristuvad toime kestuse, päritolu ja mõju alusel kehas.

Iseloomulike toimete kestus on:

  1. Lühiajalise insuliini manustatakse enne sööki subkutaanselt või intramuskulaarselt ning see algab 15 minuti pärast. Toime kestus on 6-8 tundi, sõltuvalt manustatud annusest.
  2. Keskmise kestusega insuliin hakkab kehas kehtima 1-3 tundi pärast söömist. Kokkupuuteperiood on 10-24 tundi.
  3. Insuliini pikaajaline kokkupuude avaldab keha suhteliselt pikka aega. Patsient süstib annust üks või kaks korda päevas. Hormoon algab neli tundi pärast süstimist.
  4. Ülipeegatud insuliin viiakse toidule toidus keha ja hakatakse rakendama 15 minutit pärast süstimist.

Kui insuliinravi on vajalik, et rangelt järgida hormooni kasutuselevõtu konkreetset skeemi, keskendudes selle tegevuse ajaperioodile.

Päritolu järgi on insuliin:

  1. Loomade veiste hormoon - põhjustab sageli allergilisi reaktsioone inimese hormooni järsu erinevuse tõttu.
  2. Seemnehormoon on iniminsuliiniga enam identne ja seda kasutatakse sageli meditsiinis.
  3. Iniminsuliini imiteerimine on toodetud Escherichia coli või sünteesitud sealiha hormoonist. Sellisel juhul on allergeen saadud hormoonist.

Vastavalt puhastusastmele eristatakse:

  • Traditsiooniline insuliin, mis põhjustab ebatõhusate puhastusmeetodite tõttu sageli allergilisi reaktsioone.
  • Monopne insuliin puhastatakse spetsiaalsete filtrite abil, mis vähendavad hormonaalset lisandite hulka.
  • Monokomponentne insuliin peetakse kõige efektiivsemaks ja seda iseloomustab hormooni peaaegu täielik puhastamine lisanditest.

Hoolimata puhastuse tasemest on allergilise reaktsiooni vältimiseks oluline kasutada hormooni tootjalt.

Insuliini tüübi valimisel tuleb patsiendil juhinduda vanusest, erilisest eluviisist ja isiklikest harjumustest. Patsient peaks kaaluma, kui sageli ta kavatseb süstida, kas on võimalik regulaarselt mõõta suhkru taset kehas, milline on kehas standardne füüsiline koormus. Samuti valitakse insuliin sõltuvalt organismi vastusest hormoonile, kui kiiresti ravim imendub ja toime tippub.

Insuliini tüübid

Insuliini preparaadid erinevad puhastusastmest; kättesaamise allik (veised, sealiha, inimene); insuliinilahusele lisatavad ained (toime pikenemine, bakteriostaadid jne); kontsentratsioon; pH väärtus; võimalus segada ICD SDI-ga.

Insuliini preparaadid varieeruvad allikast. Sigade ja veiste insuliin erineb inimese aminohappest: veis - kolm aminohapet ja sealiha - üks. Pole üllatav, et veiste insuliiniga ravimisel ilmnevad kõrvaltoimed sagedamini kui sigade või iniminsuliini ravis. Need reaktsioonid on väljendatud immunoloogilises insuliiniresistentsuses, insuliiniallergias, lipodüstroofias (subkutaanse rasva muutmine süstekohas).

Vaatamata veiste insuliini ilmsetele puudustele on see maailmas endiselt laialt levinud. Kuid puudused veise insuliini immunoloogiliste terminid on ilmne: see ei ole sugugi nii ei soovitata patsientidel äsja diagnoositud diabeet, rasedad või lühiajaliste insuliinravi, näiteks perioperatiivsel perioodil. Veiste infusiooni negatiivsed omadused säilivad ka sigade segus kasutamisel, seetõttu ei tohiks nende kategooria patsientide raviks kasutada ka segi (veiste) insuliine.

Iniminsuliini preparaadid keemilise struktuuri jaoks on täiesti identsed inimese insuliiniga.

Iniminsuliini hankimise biosünteetilise meetodi põhiprobleemiks on lõppsaaduse täielik puhastamine väikestest mikroorganismide lisanditest ja nende ainevahetusproduktidest. Uued kvaliteedikontrolli meetodid tagavad, et eespool nimetatud tootjate biosünteetilised insuliinid ei sisalda kahjulikke lisandeid; seega on nende puhastusastmed ja glükoositaseme langetamise efektiivsus kõige kõrgemad nõuded ja peaaegu samad. Need soovimatud kõrvaltoimed sõltuvad lisanditest, neil ei ole insuliini.

Praegu kasutatakse meditsiinipraktikas kolme tüüpi insuliine:

- lühiajaline kiire mõju;

- tegevuse keskmine kestus;

- pikka toimega aeglane toime.

Tabel 1. Kommertsinsuliinipreparaatide omadused

Näited (kaubanimed)

Metüülparabeen m-kresoolfenool

NaCl glütseriin Na (H) PO4 Na-atsetaat

Inimene Pork Bull

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS Injõuline insuliin (NSVL, enam ei toodeta)

Inimene Pork Bull

Protafan-NM, Humulin-N Protafan-MS Protamiini-insuliin (NSVL, enam toodetud)

Inimene Pork Bull

Monotard-NM, Humulini-tsink Monotard-MS, Lente-MS Lente

Lühitoimeline insuliini (ICD) - normaalinsuliiniga - on lühikese lahustuvad neutraalse pH juures, kristalne tsinkinsuliin mille tagajärjel tekib 15 minuti jooksul pärast subkutaanset manustamist ja kestab 5-7 tundi.

Esimene pikaajaline insuliin (SDI) loodi 30. sajandi lõpul, nii et patsiendid saaksid süstida vähem harvemini, kui nad kasutasid üksinda, kui võimalik, kord päevas. Toime kestuse suurendamiseks muudetakse kõiki teisi insuliini preparaate ja lahustatakse neutraalses keskkonnas, moodustades suspensiooni. Need sisaldavad protamiini fosfaatpuhvris - protamiin-tsink-insuliinis ja NPH-s (neutraalne protamiin Hagedorn) - NPH-insuliinis või erinevates kontsentratsioonides tsinki atsetaatpuhvris - ultralenteinsuliinis, lindil, septitilistes.

Keskmise kestusega insuliini preparaadid sisaldavad protamiini, mis on keskmine m valk. 4400, rikkalikult arginiin ja pärineb vikerforellist. Kompleksi moodustamiseks on vaja protamiini ja insuliini 1:10 suhet. Pärast subkutaanset manustamist hävitavad proteolüütilised ensüümid protamiini, võimaldades insuliini imendumist.

NPH-insuliin ei muuda sellega segatud regulaarse insuliini farmakokineetilist profiili. NPH-insuliin on eelistatav insuliinlindile kui regulaarse insuliini sisaldavate terapeutiliste segu keskmise toime kestuse komponendiks.

Fosfaatpuhvris on kõik insuliinid hõlpsasti kristallid tsingiga, kuid ainult veiste insuliini kristallid on piisavalt hüdrofoobsed, et anda ultralente jaoks iseloomulik insuliin aeglase ja püsiva vabanemisega. Sigade insuliini tsinkkristallid lahustuvad kiiremini, toime avaldub varem, toime kestus on lühem. Seepärast ei ole ultralente'i, mis sisaldab ainult sigade insuliini, ravimit. Ühekomponentne seas asuv insuliin toodetakse insuliini suspensiooni, insuliini neutraalse, insuliini isofaani, insuliinaminamiiniidi nime all.

lindi Insuliin - segu 30% semilente insuliini (amorfne sade tsinkinsuliin ioonid atsetaatpuhvris efekti, mis hajutab suhteliselt kiiresti) 70% insuliin ultralente (halvasti lahustuv, kristalne tsinkinsuliin võttes aeglane toime algus ja pikendatud toime). Need kaks komponenti pakuvad kombinatsiooni suhteliselt kiire imendumise ja stabiilse pikaajalise toimega, muutes insuliini lindi sobivaks terapeutiliseks aineks.

Insuliini tüübid ja selle valmistamise meetodid

Kõik teema tööde rakendused, graafilised materjalid, valemid, tabelid ja joonised: insuliini tüübid ja selle omandamise meetodid (teema: Meditsiin) on arhiivis, mida saab meie veebisaidilt alla laadida. Alustades selle töö lugemist (liikudes brauseri kerimisriba allapoole) nõustute avatud litsentsi Creative Commons Attribution 4.0 Worldwide (CC BY 4.0) tingimustega.

essee teemal "Meditsiin" teemal: insuliini tüübid ja selle saamise meetodid; mõiste ja tüübid, liigitus ja struktuur, 2016-2017, 2018.

  • SISSEJUHATUS
  • 1. Insuliini tüübid
  • 2. Insuliini saamine
  • Järeldus
  • Viited
  • SISSEJUHATUS
  • Insulimn (Lat. Insula - saar) - peptiidhormoon, moodustub kõhunäärme Langerhansi saarerakkude beeta-rakkudes. See on mitmetahuline toime ainevahetusele peaaegu kõigis kudedes.
  • Insuliini põhiülesanne on tagada glükoosi molekulide rakumembraanide läbilaskvus. Lihtsustatud kujul võime öelda, et lõpuks jagatakse mitte ainult süsivesikud, vaid ka mis tahes toitaineid glükoosiks, mida kasutatakse teiste süsiniku sisaldavate molekulide sünteesimiseks, ning see on ainus kütuse liik rakulistele elektrijaamadele - mitokondrid. Ilma insuliinita langeb rakumembraani läbilaskvus glükoosiks 20 korda ja rakud surevad näljastumise tõttu ja veres lahustunud liigne suhkur mürgitab keha.
  • I tüüpi diabeedi patogeneesi võtmeelement on beeta-rakkude hävitamisest tingitud insuliini sekretsiooni kahjustus - absoluutne insuliinipuudus. Insuliini toimet kudedes - suhteline insuliinipuudus - on oluline koht 2. tüüpi diabeedi kujunemisel.
  • Insuliini avastamise ajalugu on seotud vene arsti nimetusega I.M. Sobolev (19. sajandi II poolaasta), kes tõestas, et suhkru taset inimveres reguleerib kõhunäärme spetsiifiline hormoon.
  • 1922. aastal viidi esmakordselt loomade pankreasest eraldatud insuliin kümneaastasesse diabeetikust poisse. tulemus ületas kõik ootused ja aasta hiljem vabastas Ameerika firma Eli Lilly esimese loominsuliini valmistise.
  • Pärast järgmiste aastate esimese tööstusliku insuliini partii saamist läbis see suur isolatsiooni ja puhastamise viis. Selle tulemusena sai hormoon kättesaadavaks 1. tüüpi diabeediga patsientidele.
  • 1935. aastal optimeeris Taani teadlane Hagedorn optimaalse insuliini toimet organismis, pakkudes välja pikaajalise ravimi.
  • Esimesed insuliini kristallid saadi 1952. aastal ja 1954. aastal dekodeeris inglise keemia biokeemik G.Senger insuliini struktuuri. Hormooni puhastamismeetodite väljatöötamine teistest hormonaalsetest ainetest ja insuliini lagunemise toodetest võimaldas saada homogeenset insuliini, mida nimetatakse ühekomponendiliseks insuliiniks.
  • 70ndate alguses. Nõukogude teadlased A. Yudaev ja S. Shvachkin kavandasid insuliini keemilist sünteesi, kuid selle sünteesi rakendamine tööstuslikus ulatuses oli kallis ja kahjumlik.
  • Tulevikus suurenes insuliinide puhastamise tase järk-järgult, mis vähendas insuliiniallergiate põhjustatud probleeme, neerufunktsiooni kahjustusi, nägemishäireid ja immuunsusresistentsust. Kõige efektiivsem hormoon oli vajalik suhkurtõve asendusraviks - homoloogseks insuliiniks, st inimese insuliiniks.
  • 80 aastat edusammud molekulaarbioloogias lasti sünteesitakse E.coli mõlemas ahelas iniminsuliini, mis seejärel ühendatakse bioloogiliselt aktiivne molekul, hormoon, ja Institute of Bioorgaanika rekombinantse insuliini valmistada kasutades geneetiliselt muundatud E. coli tüved.
  • Afiinsuskromatograafia kasutamine vähendas märgatavalt suurema molekulmassiga insuliini sisaldavate saastavate valkude sisaldust. Selliste valkude hulka kuuluvad proinsuliin ja osaliselt lõhustatud proinsuliinid, mis on võimelised indutseerima antiinsuliini antikehade produktsiooni.
  • Iniminsuliini kasutamine ravi alguses vähendab allergiliste reaktsioonide esinemist. Iniminsuliin imendub kiiremini ja ravimi vormist hoolimata on lühem toimeaeg kui loomsetel insuliinidel. Iniminsuliinid on vähem immunogeenid kui sigad, eriti veise- ja seasisesed insuliinid.
1. Insuliini tüübid

Insuliini preparaadid erinevad puhastusastmest; kättesaamise allik (veised, sealiha, inimene); insuliinilahusele lisatavad ained (toime pikenemine, bakteriostaadid jne); kontsentratsioon; pH väärtus; võimalus segada ICD SDI-ga.

Insuliini preparaadid varieeruvad allikast. Sigade ja veiste insuliin erineb inimese aminohappest: veis - kolm aminohapet ja sealiha - üks. Pole üllatav, et veiste insuliiniga ravimisel ilmnevad kõrvaltoimed sagedamini kui sigade või iniminsuliini ravis. Need reaktsioonid on väljendatud immunoloogilises insuliiniresistentsuses, insuliiniallergias, lipodüstroofias (subkutaanse rasva muutmine süstekohas).

Vaatamata veiste insuliini ilmsetele puudustele on see maailmas endiselt laialt levinud. Kuid puudused veise insuliini immunoloogiliste terminid on ilmne: see ei ole sugugi nii ei soovitata patsientidel äsja diagnoositud diabeet, rasedad või lühiajaliste insuliinravi, näiteks perioperatiivsel perioodil. Veiste infusiooni negatiivsed omadused säilivad ka sigade segus kasutamisel, seetõttu ei tohiks nende kategooria patsientide raviks kasutada ka segi (veiste) insuliine.

Iniminsuliini preparaadid keemilise struktuuri jaoks on täiesti identsed inimese insuliiniga.

Iniminsuliini hankimise biosünteetilise meetodi põhiprobleemiks on lõppsaaduse täielik puhastamine väikestest mikroorganismide lisanditest ja nende ainevahetusproduktidest. Uued kvaliteedikontrolli meetodid tagavad, et eespool nimetatud tootjate biosünteetilised insuliinid ei sisalda kahjulikke lisandeid; seega on nende puhastusastmed ja glükoositaseme langetamise efektiivsus kõige kõrgemad nõuded ja peaaegu samad. Need soovimatud kõrvaltoimed sõltuvad lisanditest, neil ei ole insuliini.

Praegu kasutatakse meditsiinipraktikas kolme tüüpi insuliine:

- lühiajaline kiire mõju;

- tegevuse keskmine kestus;

- pikka toimega aeglane toime.

Tabel 1. Kommertsinsuliinipreparaatide omadused

Insuliini tüübid

Sisu

1. Insuliini tüübid

2. Insuliini saamine

Insuliin (Lat. Insula saarest) on pegidhormoon, mis moodustub Langerhansi pankrease saarerakkude beeta-rakkudes. See on mitmetahuline toime ainevahetusele peaaegu kõigis kudedes.

Insuliini põhiülesanne on tagada glükoosi molekulide rakumembraanide läbilaskvus. In lihtsustatud kujul, siis võib öelda, et mitte ainult süsivesikuid, vaid ka mis tahes toitaineid lõppkokkuvõttes lõhustatakse glükoosiks, mida kasutatakse sünteesi teiste süsinikku sisaldavad molekulid, ning see on ainus tüüpi kütuseelemendiga elektrijaamad - mitokondrid. Ilma insuliinita langeb rakumembraani läbilaskvus glükoosiks 20 korda ja rakud surevad näljastumise tõttu ja veres lahustunud liigne suhkur mürgitab keha.

I tüüpi diabeedi patogeneesi võtmeelement on beeta-rakkude hävitamisest tingitud insuliini sekretsiooni kahjustus - absoluutne insuliinipuudus. Insuliini toimet kudedes - suhteline insuliinipuudus - on oluline koht 2. tüüpi diabeedi kujunemisel.

Insuliini avastamise ajalugu on seotud vene arsti nimetusega I.M. Sobolev (19. sajandi II poolaasta), kes tõestas, et suhkru taset inimveres reguleerib kõhunäärme spetsiifiline hormoon.

1922. aastal viidi esmakordselt loomade pankreasest eraldatud insuliin kümneaastasesse diabeetikust poisse. tulemus ületas kõik ootused ja aasta hiljem vabastas Ameerika firma Eli Lilly esimese loominsuliini valmistise.

Pärast järgmiste aastate esimese tööstusliku insuliini partii saamist läbis see suur isolatsiooni ja puhastamise viis. Selle tulemusena sai hormoon kättesaadavaks 1. tüüpi diabeediga patsientidele.

1935. aastal optimeeris Taani teadlane Hagedorn optimaalse insuliini toimet organismis, pakkudes välja pikaajalise ravimi.

Esimesed insuliini kristallid saadi 1952. aastal ja 1954. aastal dekodeeris inglise keemia biokeemik G.Senger insuliini struktuuri. Hormooni puhastamismeetodite väljatöötamine teistest hormonaalsetest ainetest ja insuliini lagunemise toodetest võimaldas saada homogeenset insuliini, mida nimetatakse ühekomponendiliseks insuliiniks.

70ndate alguses. Nõukogude teadlased A. Yudaev ja S. Shvachkin kavandasid insuliini keemilist sünteesi, kuid selle sünteesi rakendamine tööstuslikus ulatuses oli kallis ja kahjumlik.

Tulevikus suurenes insuliinide puhastamise tase järk-järgult, mis vähendas insuliiniallergiate põhjustatud probleeme, neerufunktsiooni kahjustusi, nägemishäireid ja immuunsusresistentsust. Kõige efektiivsem hormoon oli vajalik suhkurtõve asendusraviks - homoloogseks insuliiniks, st inimese insuliiniks.

80 aastat edusammud molekulaarbioloogias lasti sünteesitakse E.coli mõlemas ahelas iniminsuliini, mis seejärel ühendatakse bioloogiliselt aktiivne molekul, hormoon, ja Institute of Bioorgaanika rekombinantse insuliini valmistada kasutades geneetiliselt muundatud E. coli tüved.

Afiinsuskromatograafia kasutamine vähendas märgatavalt suurema molekulmassiga insuliini sisaldavate saastavate valkude sisaldust. Selliste valkude hulka kuuluvad proinsuliin ja osaliselt lõhustatud proinsuliinid, mis on võimelised indutseerima antiinsuliini antikehade produktsiooni.

Iniminsuliini kasutamine ravi alguses vähendab allergiliste reaktsioonide esinemist. Iniminsuliin imendub kiiremini ja ravimi vormist hoolimata on lühem toimeaeg kui loomsetel insuliinidel. Iniminsuliinid on vähem immunogeenid kui sigad, eriti veise- ja seasisesed insuliinid.

1. Insuliini tüübid

Insuliini preparaadid erinevad puhastusastmest; kättesaamise allik (veised, sealiha, inimene); insuliinilahusele lisatavad ained (toime pikenemine, bakteriostaadid jne); kontsentratsioon; pH väärtus; võimalus segada ICD SDI-ga.

Insuliini preparaadid varieeruvad allikast. Sigade ja veiste insuliin erineb inimese aminohappest: veis - kolm aminohapet ja sealiha - üks. Pole üllatav, et veiste insuliiniga ravimisel ilmnevad kõrvaltoimed sagedamini kui sigade või iniminsuliini ravis. Need reaktsioonid on väljendatud immunoloogilises insuliiniresistentsuses, insuliiniallergias, lipodüstroofias (subkutaanse rasva muutmine süstekohas).

Vaatamata veiste insuliini ilmsetele puudustele on see maailmas endiselt laialt levinud. Kuid puudused veise insuliini immunoloogiliste terminid on ilmne: see ei ole sugugi nii ei soovitata patsientidel äsja diagnoositud diabeet, rasedad või lühiajaliste insuliinravi, näiteks perioperatiivsel perioodil. Veiste infusiooni negatiivsed omadused säilivad ka sigade segus kasutamisel, seetõttu ei tohiks nende kategooria patsientide raviks kasutada ka segi (veiste) insuliine.

Iniminsuliini preparaadid keemilise struktuuri jaoks on täiesti identsed inimese insuliiniga.

Iniminsuliini hankimise biosünteetilise meetodi põhiprobleemiks on lõppsaaduse täielik puhastamine väikestest mikroorganismide lisanditest ja nende ainevahetusproduktidest. Uued kvaliteedikontrolli meetodid tagavad, et eespool nimetatud tootjate biosünteetilised insuliinid ei sisalda kahjulikke lisandeid; seega on nende puhastusastmed ja glükoositaseme langetamise efektiivsus kõige kõrgemad nõuded ja peaaegu samad. Need soovimatud kõrvaltoimed sõltuvad lisanditest, neil ei ole insuliini.

Praegu kasutatakse meditsiinipraktikas kolme tüüpi insuliine:

- lühiajaline kiire mõju;

- tegevuse keskmine kestus;

- pikka toimega aeglane toime.

Tabel 1. Kommertsinsuliinipreparaatide omadused

Näited (kaubanimed)

Metüülparabeen m-kresoolfenool

NaCl glütseriin Na (H) PO4 Na-atsetaat

Inimene Pork Bull

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS Injõuline insuliin (NSVL, enam ei toodeta)

Inimene Pork Bull

Protafan-NM, Humulin-N Protafan-MS Protamiini-insuliin (NSVL, enam toodetud)

Inimene Pork Bull

Monotard-NM, Humulini-tsink Monotard-MS, Lente-MS Lente

Lühiajalise toimega insuliin (ICD) - regulaarne insuliin - on lühiajaline kristalliline tsink-insuliin, mis lahustub neutraalse pH juures, mille toime areneb 15 minuti jooksul pärast nahaalust manustamist ja kestab 5-7 tundi.

Esimene pikaajaline insuliin (SDI) loodi 30. sajandi lõpul, nii et patsiendid saaksid süstida vähem harvemini, kui nad kasutasid üksinda, kui võimalik, kord päevas. Toime kestuse suurendamiseks muudetakse kõiki teisi insuliini preparaate ja lahustatakse neutraalses keskkonnas, moodustades suspensiooni. Need sisaldavad protamiini fosfaatpuhvris - protamiin-tsink-insuliinis ja NPH-s (neutraalne protamiin Hagedorn) - NPH-insuliinis või erinevates kontsentratsioonides tsinki atsetaatpuhvris - ultralenteinsuliinis, lindil, septitilistes.

Keskmise kestusega insuliini preparaadid sisaldavad protamiini, mis on keskmine m valk. 4400, rikkalikult arginiin ja pärineb vikerforellist. Kompleksi moodustamiseks on vaja protamiini ja insuliini 1:10 suhet. Pärast subkutaanset manustamist hävitavad proteolüütilised ensüümid protamiini, võimaldades insuliini imendumist.

NPH-insuliin ei muuda sellega segatud regulaarse insuliini farmakokineetilist profiili. NPH-insuliin on eelistatav insuliinlindile kui regulaarse insuliini sisaldavate terapeutiliste segu keskmise toime kestuse komponendiks.

Fosfaatpuhvris on kõik insuliinid hõlpsasti kristallid tsingiga, kuid ainult veiste insuliini kristallid on piisavalt hüdrofoobsed, et anda ultralente jaoks iseloomulik insuliin aeglase ja püsiva vabanemisega. Sigade insuliini tsinkkristallid lahustuvad kiiremini, toime avaldub varem, toime kestus on lühem. Seepärast ei ole ultralente'i, mis sisaldab ainult sigade insuliini, ravimit. Ühekomponentne seas asuv insuliin toodetakse insuliini suspensiooni, insuliini neutraalse, insuliini isofaani, insuliinaminamiiniidi nime all.

lindi Insuliin - segu 30% semilente insuliini (amorfne sade tsinkinsuliin ioonid atsetaatpuhvris efekti, mis hajutab suhteliselt kiiresti) 70% insuliin ultralente (halvasti lahustuv, kristalne tsinkinsuliin võttes aeglane toime algus ja pikendatud toime). Need kaks komponenti pakuvad kombinatsiooni suhteliselt kiire imendumise ja stabiilse pikaajalise toimega, muutes insuliini lindi sobivaks terapeutiliseks aineks.

2. Insuliini saamine

Iniminsuliini saab valmistada neljal viisil:

1) täielik keemiline süntees;

2) inimese kõhunäärme ekstraheerimine (mõlemad meetodid ei sobi ebaefektiivsuse tõttu: esimese meetodi ebapiisav arendamine ja toormaterjalide puudumine massimaterjaliks teise meetodi abil);

3) poolsünteetiline meetod, kasutades treoniiniga seenesest insuliinina ensüüm-keemilist asendust aminohappe alaniini B-ahela positsioonis 30;

4) geenitehnoloogia tehnoloogia biosünteesimeetod. Viimased kaks meetodit võimaldavad saada kõrge puhtusastmega iniminsuliini.

Praegu saadakse iniminsuliin peamiselt kahel viisil: sealiha insuliini muutes sünteetilis-ensümaatilisel meetodil ja geenitehnoloogia meetodil.

Insuliin oli esimene valk kaubanduslikel eesmärkidel, kasutades rekombinantse DNA tehnoloogiat. Geneetiliselt muundatud iniminsuliini saamiseks on kaks peamist lähenemisviisi.

Esimesel juhul tekivad eraldi (erinevad tootjarühmad) mõlemad ahelad, millele järgneb molekuli kokkulugemine (disulfiidsildade moodustumine) ja isovormide eraldamine.

Teises preparaadis on prekursor (proinsuliin), millele järgneb ensüümiline lõhustamine trüpsiini ja karboksüpeptidaas B-ga hormooni aktiivseks vormiks. Kõige rohkem eelistatakse praegu kasutatakse insuliini Prekursoriteks kindlustades õige sulgemisele disulfiidsildasid (puhul eraldi vastuvõttev chains ülekantavad järjestikuste denatureerimistsükliga, renaturatsiooni ja isovormi eristamine).

Mõlemas lähenemises on võimalik alustada algmaterjali (A ja B ahelaid või proinsuliini) või hübriidvalkude osana. Lisaks A- ja B-ahelatele või proinsuliinile võib hübriidvalkude koostis esineda:

- valgu kandja, mis tagab hübriidvalgu transportimise rakkude või kultuurisöötmes periplasmaatilises ruumis;

- afiinsuse komponent, mis hõlbustab oluliselt hübriidvalgu valimist.

Samal ajal võivad mõlemad komponendid olla samaaegselt hübriidvalgu koostises. Lisaks võib hübriidvalkude loomisel kasutada mitmetähenduslikkuse põhimõtet (see tähendab, et hübriidvalgul on olemas mitmeid sihtmärk-polüpeptiidi koopiaid), mis võimaldab oluliselt suurendada sihtmärgiks oleva produkti saagist.

Ühendkuningriigis sünteesiti mõlemad inimese insuliini ahelad, kasutades E. coli, mis seejärel ühendati bioloogiliselt aktiivse hormooni molekuliga. Selleks, et üheelmelised organismid sünteesiksid oma ribosoomi insuliini molekule, on vaja seda varustada vajaliku programmiga, st hormooni geeniga tutvumiseks.

Keemiliselt saadakse geen, mis programmeerib biosünteesi eellasendina insuliini või kahte geeni, programmeerides eraldi insuliini ahela A ja B biosünteesi.

Järgmine etapp on insuliini prekursori geeni (või eraldi geenide geeni) lisamine laboratoorsetes tingimustes kasvatatud E. coli spetsiifilise tüve E. coli genoomi. See ülesanne toimub geenitehnoloogia abil.

Plasmiid eraldatakse E. coli-st vastava restriktsiooniensüümiga. Sünteetiline geen sisestatakse plasmiidi (kloonimine funktsionaalselt aktiivse C-terminaalse osaga β-galaktosidaasi E. coli). Selle tulemusena omandab E. coli võime sünteesida galaktosidaasi ja insuliini sisaldavat valkude ahelat. Sünteesitud polüpeptiidid lõhustatakse ensüümilt keemiliselt ja puhastatakse seejärel. Bakterites sünteesitakse iga bakteriraku kohta ligikaudu 100 000 insuliini molekuli.

E. coli poolt toodetud hormonaalset ainet määrab geen, mis sisestatakse üherakulise organismi genoomi. Kui kloonitud geeni insuliin eellase, bakter sünteesib insuliini eellaste mis allutatakse seejärel töödeldes restriktaase lõhustama prepitida eraldades C-peptiidi, saades seeläbi bioloogiliselt aktiivseid insuliini.

Puhastatud iniminsuliini saamiseks töödeldakse biomassist eraldatud hübriidvalk keemilise-ensümaatilise muundamise ja vastava kromatograafilise puhastamisega (primaarne, geelist läbitav, anioonivahetus).

RAS-i Instituudis saadi rekombinantset insuliini geneetiliselt muundatud E.coli tüvede abil. Prekursor, kasvatatud biomassist vabaneb preproinsuliini sisaldav hübriidvalk, mis on ekspresseeritud koguses 40% kogu rakulist valku. Selle muutmist insuliini vitroosuschestvlyaetsya samas järjekorras nagu in vivo - juhtiv lõigatud polüpeptiidi, preproinsuliiniks muundatakse insuliini oksüdeeriva sulfitoliza järgneb redutseeriv lõpp kolme disulfiidaheldused ühendavad isoleerimine ja ensümaatilise C-peptiidi. Pärast mitmeid kromatograafilisi puhastusi, kaasa arvatud ioonvahetus, geel ja HPLC, saadakse kõrge puhtusega ja loodusliku aktiivsusega iniminsuliin.

Kasutada võib tüve, mis sisaldab fusioonvalku ekspresseerivat plasmiidi sisestatud nukleotiidjärjestust, mis koosneb lineaarse proinsuliini ja Staphylococcus aureuse valgu fragmendist, mis on kinnitatud selle N-otsa kaudu metioniinijäägi kaudu.

Rekombinantse tüve rakkude küllastunud biomassi kasvatamine tagab hübriidvalgu tootmise alguse, mille isolatsioon ja järjestikune transformatsioon torus viib insuliini.

Teine võimalus on samuti võimalik: bakteriaalses ekspressioonisüsteemis leiab aset füsioosne rekombinantne valk, mis koosneb inimese proinsuliinist ja polühistidiini sabast, mis on seotud metioniinijäägiga. See isoleeritakse, kasutades kaleaat-kromatograafiat, kasutades Ni-agaroosi kolonne sisestamise kehadest ja lagundatakse tsüanogeenbromiidiga.

Eraldatud valk on S-sulfoonitud. Kaardistamise ja massispektromeetrilist analüüsi saadud proinsuliin puhastati ioonvahetuskromatograafiaga Anioonivahetajateks ja RP (pöördfaas) HPLC (kõrgsurvevedelikkromatograafia) näitas disulfiidsildasid, mis vastab disulfiidsildasid natiivse inimese proinsuliin.

Hiljuti on pööratud suurt tähelepanu rekombinantse insuliini hankimise menetluse lihtsustamisele geenitehnoloogia meetodite abil. Näiteks on võimalik saada liitvalku, mis koosneb lüsiinijäägi kaudu proinsuliini N-otsa külge kinnitatud interleukiin-2 liiderpeptiidist. Valk on efektiivselt ekspresseeritud ja lokaliseeritud inklusioonkehadesse. Pärast eraldamist lõhustatakse proteiin trüpsiiniga insuliini ja C-peptiidi saamiseks.

Saadud insuliin ja C-peptiid puhastati RP-HPLC-ga. Termotuumasünteesi struktuuride loomisel on kandjavalgu massi suhe sihtmärk-polüpeptiidile väga märkimisväärne. C-peptiidid on ühendatud pea-saba põhimõttega, kasutades selleks Sfi I restriktsioonisaidil kandvaid aminohapete vahelisi vahendeid ja kahte arginiini jääki spetsiari alguses ja lõpus, et järgnevalt trüpsiiniks valku eraldada. HPLC lõhustamisproduktid näitavad, et C-peptiidi lõhustamine on kvantitatiivne ja see võimaldab kasutada multimeersete sünteetiliste geenide meetodit, et toota sihtmärk-polüpeptiide tööstuslikul skaalal.

Järeldus

Suhkruhaigus on krooniline haigus, mida põhjustab absoluutne või suhteline insuliinipuudus. Seda iseloomustab hüpoglükeemia ja glükosuuria süsivesikute sügav ainevahetus, samuti mitmesuguste geneetiliste ja väliste faktorite tagajärjel tekkinud ainevahetushäired.

Praeguseks on insuliin radikaalseks ja enamasti ainus viis suhkurtõvega inimeste elu ja puuete säilitamiseks. Enne insuliini vastuvõtmist ja juurutamist kliinikusse aastatel 1922-1923. I tüüpi suhkrutõvega patsiendid ootasid surmajuhtumit ühe kuni kahe aasta jooksul alates haiguse ilmnemisest hoolimata kõige nõrgemate toitumiste kasutamisest. I tüüpi suhkurtõbe põdevatel patsientidel on vaja insuliini elueaga asendusravi. Üleminek insuliini korrapärase kasutuselevõtu tõttu põhjustab tüsistuste kiiret arengut ja patsiendi peatset surma.

Praegu on diabeet levimuse poolest 3. kohas pärast südame-veresoonkonna ja onkoloogilisi haigusi. Maailma Terviseorganisatsiooni andmetel on suhkrutõve levimus täiskasvanud elanikkonna hulgas enamikus maailma piirkondades 2-5% ja kalduvus suurendada patsientide arvu peaaegu kaks korda iga 15 aasta järel. Hoolimata tervishoiu valdkonnas tehtud edusammudest on insuliinist sõltuvate patsientide arv igal aastal suurenenud ja praegusel ajal on Venemaal vaid umbes 2 miljonit inimest.

Kodumaise inimese geneetilise insuliini ravimite loomine avab uued võimalused mitmete suhkrutõve probleemide lahendamiseks, et päästa miljoneid diabeet inimesi.

  1. Biotehnoloogia: õpik ülikoolidele / ed. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M., kõrgkool, 1987, lk 15-25.
  2. Geneetiline insener inimese insuliin. Kromatograafilise lahutamise efektiivsuse parandamine, kasutades bifunktsionaalsuse põhimõtet. / Romanchikov, A.B., Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, A.M., Vulfson, A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997 - 23, No. 2
  3. Glick B., Pasternak J. Molekulaarne biotehnoloogia. Põhimõtted ja kohaldamine. M.: Mir, 2002.
  4. Egorov N. S., Samuilov V. D. Mikroorganismide tööstuslike tüvede moodustamise tänapäevased meetodid // Biotehnoloogia. KN. 2. M.: Kõrgkool, 1988. 208 lk.
  5. Trüpsiini ja karboksüpeptidaas B immobilisatsioon modifitseeritud ränidioksiidil ja nende kasutamine rekombinantse inimese proinsuliini muundamiseks insuliiniks. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Chem.-Pharmacy. J., 1995, 29, No. 1, pp. 61-64.
  6. Molekulaarbioloogia. Valkude struktuur ja funktsioon. / Stepanov V. M. // Moskva keskkool, 1996.
  7. Farmatseutiline biotehnoloogia alused: õppereis / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov-on-Don.: Phoenix; Tomsk: kirjastus NTL, 2006.
  8. Insuliini fragmentide süntees ja nende füüsikalis-keemiliste ja immunoloogiliste omaduste uurimine. / 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.

Insuliini tüübid ja selle valmistamise meetodid

Teave - meditsiin, kehaline kasvatus, tervishoid

Muud materjalid antud valdkonnas Meditsiin, füüsiline kultuur, tervishoid

Kasutatavate mikroorganismide ja nende metaboolsete toodete perekond. Uued kvaliteedikontrolli meetodid tagavad, et eespool nimetatud tootjate biosünteetilised insuliinid ei sisalda kahjulikke lisandeid; seega on nende puhastusastmed ja glükoositaseme langetamise efektiivsus kõige kõrgemad nõuded ja peaaegu samad. Need soovimatud kõrvaltoimed sõltuvad lisanditest, neil ei ole insuliini.

Praegu kasutatakse meditsiinipraktikas kolme tüüpi insuliine:

- lühiajaline kiire mõju;

- tegevuse keskmine kestus;

- pikka toimega aeglane toime.

Tabel 1. Kommertsinsuliinipreparaatide omadused

Insuliini tüüp Sünonüümid Extender Konserveerivad puhvrid / soolad Tüübid Näited (kaubanimed) Lühiajaline toime "Lihtne", lahustuv Ei Metüülparabeen m-kresool Fenool NaCl Glütseriin Na (H) PO4 Na-atsetaat Inim. Seedlane Actrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Actrapid-MS Insuliin süstimiseks (NSVL, enam ei toodeta) NPH (NPH) isofan Protamine m-kresool-fenooltsütseriin Na (H) PO4 inimene. Sealiha Bovy Protafan-NM, Humulin-N Protafan-MS Protamiin-insuliin (NSVL, enam ei toodeta) Tape Insuliin-tsink-suspensioon (segatud) Tsink Metüülparabeen NaCl Na-atsetaat-atsetaat. Pork Bull Monotard-NM, Humulin-tsink Monotard-MS, Lente-MS Lente Ultra-lint Insuliin-tsink-suspensioon (kristall) Tsink Metüülparabeen NaCl Na-atsetaat-atsetaat. Veise Ultralente Ultrathard

Lühiajalise insuliini (ICD) regulaarne insuliin on lühiajaline kristalne tsink-insuliin, mis lahustub neutraalse pH juures, mille toime areneb 15 minuti jooksul pärast nahaalust manustamist ja kestab 5-7 tundi.

Esimene pikaajaline insuliin (SDI) loodi 30. sajandi lõpul, nii et patsiendid saaksid süstida vähem harvemini, kui nad kasutasid üksinda, kui võimalik, kord päevas. Toime kestuse suurendamiseks muudetakse kõiki teisi insuliini preparaate ja lahustatakse neutraalses keskkonnas, moodustades suspensiooni. Need sisaldavad protamiini fosfaatpuhvris, protamiin-tsink-insuliinis ja NPH-s (neutraalne protamiin Hagedorn) NPH insuliinis või erinevates kontsentratsioonides tsinki atsetaatpuhvris, ultralentaalselt insuliinis, lindil, septitilistes.

Keskmise kestusega insuliini preparaadid sisaldavad protamiini, mis on keskmine m valk. 4400, rikkalikult arginiin ja pärineb vikerforellist. Kompleksi moodustamiseks on vaja protamiini ja insuliini 1:10 suhet. Pärast subkutaanset manustamist hävitavad proteolüütilised ensüümid protamiini, võimaldades insuliini imendumist.

NPH-insuliin ei muuda sellega segatud regulaarse insuliini farmakokineetilist profiili. NPH-insuliin on eelistatav insuliinlindile kui regulaarse insuliini sisaldavate terapeutiliste segu keskmise toime kestuse komponendiks.

Fosfaatpuhvris on kõik insuliinid hõlpsasti kristallid tsingiga, kuid ainult veiste insuliini kristallid on piisavalt hüdrofoobsed, et anda ultralente jaoks iseloomulik insuliin aeglase ja püsiva vabanemisega. Sigade insuliini tsinkkristallid lahustuvad kiiremini, toime avaldub varem, toime kestus on lühem. Seepärast ei ole ultralente'i, mis sisaldab ainult sigade insuliini, ravimit. Ühekomponentne seas asuv insuliin toodetakse insuliini suspensiooni, insuliini neutraalse, insuliini isofaani, insuliinaminamiiniidi nime all.

Insuliinlind on segu 30% insuliinist semilentse (insuliini amorfne sade tsinkioonidega atsetaatpuhvris, mille toime hajub suhteliselt kiiresti) koos 70% insuliini ultralente'ga (halvasti lahustuv kristalne tsink-insuliin, millel on hilinenud toime ja pikaajaline toime). Need kaks komponenti pakuvad kombinatsiooni suhteliselt kiire imendumise ja stabiilse pikaajalise toimega, muutes insuliini lindi sobivaks terapeutiliseks aineks.

2. Insuliini saamine

Iniminsuliini saab valmistada neljal viisil:

1) täielik keemiline süntees;

2) inimese kõhunäärme ekstraheerimine (mõlemad meetodid ei sobi ebaefektiivsuse tõttu: esimese meetodi ebapiisav arendamine ja toormaterjalide puudumine massimaterjaliks teise meetodi abil);

3) poolsünteetiline meetod, kasutades treoniiniga seenesest insuliinina ensüüm-keemilist asendust aminohappe alaniini B-ahela positsioonis 30;

4) geenitehnoloogia tehnoloogia biosünteesimeetod. Viimased kaks meetodit võimaldavad saada kõrge puhtusastmega iniminsuliini.

Praegu saadakse iniminsuliin peamiselt kahel viisil: sealiha insuliini muutes sünteetilis-ensümaatilisel meetodil ja geenitehnoloogia meetodil.

Insuliin oli esimene valk kaubanduslikel eesmärkidel, kasutades rekombinantse DNA tehnoloogiat. Geneetiliselt muundatud iniminsuliini saamiseks on kaks peamist lähenemisviisi.

Esimesel juhul tekivad eraldi (erinevad tootjarühmad) mõlemad ahelad, millele järgneb molekuli kokkulugemine (disulfiidsildade moodustumine) ja isovormide eraldamine.

Teises preparaadis on prekursor (proinsuliin), millele järgneb ensüümiline lõhustamine trüpsiini ja karboksüpeptidaas B-ga hormooni aktiivseks vormiks. Enim eelistatud on insuliini saamine eelmise näol

ekzamen _-_ itog

Võttes arvesse topoloogiat ja / või funktsiooni, jagatakse makrofaagid veel elanikeks, eksudatiivid (põletikulise eksudaadi makrofaagid), aktiveeritud, indutseeritud.

Monotsüüdid, makrofaagid ja nende prekursorid ühendatakse nn mononukleaarsesse fagotsüütide süsteemi (SMF). Geneerogeograafiat (kreeka keeles Genea - sündi, sugupuu, logosid - arutelu) vererakkude uuritakse üsna sügavalt.

Leukotsüüdid ja muud imetajarakud, eriti viirusega nakatumata, ei anna ühe interferooni, vaid rohkem, mis ühendatakse interferoonide perekonda, mis inhibeerivad produktiivset viiruse replikatsioonitsükli. Seepärast on nad viiruslike nakkuste vastase kaitse esimene rida.

Kuid interferoone ei tuvastata normaalsetes (uninduktsioonita) rakkudes. Interferooni molekulide suurused on aminohapete ja molekulmasside arvul lähemal, kuigi teiste märkide järgi on need erinevad; interferoonid β ja γ on glükoproteiinid, interferoon α on valk.

Interferoonid on rakuproteiinid ja seetõttu on nad liigispetsiifilised, see tähendab, et igal loomaliigil on oma interferoon, kuid ei ole viirusespetsiifiline. Kombineeritud viirusnakkuse korral väldib üks viirus teineteist esimese viiruse interferoonide tõttu - viirusliku interferentsi nähtuse tõttu. Mõnikord on selle liigi spetsiifilisus väga kitsas, näiteks kana, pardi, hiire ja roti jaoks, kuid mitte ristlõikeliselt lindude ja näriliste rühmadel või rühmade vahel. Kuid on ka erandeid - inimese interferoon kaitseb karja rakud paremini kui lehma interferoon.

Inimese interferoonid a ja β pärinevad enamasti leukotsüütidest, B-lümfoblastidest ja mesenhümaalse päritoluga sidekoe rakkudest - fibroblastid vastuseks viiruslikule infektsioonile. Interferoon u nimetati varem immuniseerimiseks või tüüp 2; see on moodustatud mittenogeenide vastaselt negatiivsete lümfoidrakkude T-lümfoblastide poolt ja spetsiifiliste antigeenide korral stimuleeritud sensibiliseeritud lümfotsüütidega.

Interferooni superinduktsiooni saab saavutada polüC-rakkude töötlemisega tsükloheksimiidiga (proteiini sünteesi inhibiitor) ja 5 tunni pärast aktiinomütsiiniga D. Interferooni induktsiooni mehhanismid pole veel täielikult teada ning raskesti seletatav, miks näiteks kaheahelaline RNA stimuleerib interferooni moodustumist ja kaheahelaline DNA ei oma sarnast mõju.

Praktikas eraldatakse iferferoon-α leukotsüütidest värskelt isoleeritud inimese vere madala kiirusega tsentrifuugimisega. Leukotsüüdid viiakse keskkonda, mis sisaldab inimese seerumit või piimakaseiini, intermediaalse viiruse (Sendai viirus või Newcastle'i haiguse viirus) söötmes, hoitakse üleöö, seejärel eraldatakse leukotsüüdid tsentrifuugimise teel, interferoonogeen viirus inaktiveeritakse mõne vastuvõetava meetodiga. Supernatant (ladina keeles. Supernatanid - pinnal ujuvad) või supernatant on natiivne interferoon. See külmkuivatatakse ja vabaneb ampullides. See on poorne, hallikaspruun pulber, mis on vees kergesti lahustuv. Lahustatud ravim on roosakaspunakarvaline ja kergelt opalestseeruv. Looduslikust interferoonist saab kontsentreeritud interferooni puhastada kolonnis kromatograafiaga sefadeksidel. Saadud preparaat kuivatatakse pärast kuivatamist halli-valge värvusega poorse pulbri kujul, mis hästi vees lahustub. Mõlemad interferoonid peavad olema steriilsed.

Ravimite aktiivsus määratakse tiitrimisega primaarsete rakukultuuride, näiteks inimese embrüo naha ja lihaskoe vesikulaarse stomatiidi viirusega. Natiivse interferooni viirusevastane aktiivsus (nn spetsiifiline aktiivsus) peaks olema vähemalt 32 ühikut, kontsentreeritud 100 ühikut. Interferooni puhastamiseks saab kasutada väga efektiivset vedelikkromatograafiat.

P Interferrn valmistati fibroblastid kasvatati monokihtkultuuri, indutseeritud põlli: polyc kohalolekul tsükloheksimiidile ja aktinomütsiin D. Tüüpiliselt interferoonid toodetakse väikestes kogustes (umbes 1 mg 10 liitri koekultuuri vedelik) ja lisaks ka pärast 48-72 tundi tootja rakud surevad. Seepärast kuulub leukotsüütide interferooni tootmine kalli ja majanduslikult väikese tasuvuse kategooriasse.

Interferooni molekulis on kaks konservatiivset domeeni - üks on NH2 otsas ja teine ​​COOH-i otsas. Esimene aitab ilmselt retseptoriga seonduda rakkude pinnal, teine ​​aga muudab seda seondumist ja vahendab teisi bioloogilisi funktsioone.

Interferoonid on α, β ja on immunoloogiliselt erinevad ja näiteks α-antiseerum ei inaktiveeri heteroloogseid interferoone.

Interferoonidel on kahte tüüpi bioloogilist aktiivsust - viirusevastast ja anti-rakku. Viiruste puhul on kolme interferooni toime tõhusus võrreldav, kuid interferoon on rakkude suhtes aktiivsem ja kasvajarakkudega võrreldes aktiivsem kui tavaliste rakkude puhul.

Praktikas kasutatakse interferoone viirusnakkustes, reumatoidartriidis (interferoon, immunopatoloogias ja onkoloogias).

41. Inimese kasvuhormoon. Bioloogilise aktiivsuse mehhanism ja meditsiinipraktikas kasutatavad väljavaated. Tootjate projekteerimine. Somatotropiini saamine.

Somatotropiin (või inimese kasvuhormooni kasvuhormoon) sekreteeritakse eesmise hüpofüüsi kaudu. Esmakordselt eraldati ja puhastati 1963. aastal hüpofüüsi. Selle defitsiit põhjustab haigust - hüpofüüsi kääbuspõletik (1 juhtum 5000 inimese kohta). Hormoonil on liigiomadused. Tavaliselt saadakse korpuste hüpofüüsi kehadest, kuid ebapiisavates kogustes. Arenenud riikides on ainult 1/3 hüpofüüsi kääbuspõletiku raviks piisav hormoon. Peamised tootjad on Rootsi, Itaalia, Šveits ja USA. HGH molekul koosneb 191 aminohappejäägist.

Lõputu materjali valmistamine on mitmete vormide segu, millest viis on 22 kDa, teised on dimeerid, ülejäänud on proteolüüsi käigus tekkinud fragmendid. See tõi kaasa asjaolu, et 30% ravivastust saavatest patsientidest anti hormoonide antikehade vastu, mis tühistavad selle bioloogilise aktiivsuse.

Seda asjaolu arvesse võttes sünteesib HGH spetsiaalselt loodud bakterirakkudes geenitehnoloogia meetodeid. E. coli rakkudes sünteesitud HGH sisaldab täiendavat metioniini jääki H-le2N-otsa molekuli. 1970. aastal hGH biosüntees 191 aminohappejäägist teostati D. Geddeli ja tema kolleegide poolt. Esimene kloonitud kaheahelaline cDNA; siis eraldati hormooni aminohappejärjestust kodeeriv järjestus, välja arvatud esimesed 23 aminohapet, koos fööniga (-NH2) lei (23) ja sünteetiline polünukleotiid, mis vastab aminohapetele esimesest kuni kahekümne kolmandikeni alguses ATG-koodoniga. Seejärel ühendati kaks fragmenti ja reguleeriti lac-promootori paarile ja ribosoomi sidumissaidile. Lõpliku hormooni saagis oli 2,4 μg 1 ml kultuuri kohta, mis oli 100 000 hormooni molekuli kohta rakus. Saadud hormoon polüpeptiidide ahela lõpus sisaldas täiendavat metioniini jääki ja sellel oli märkimisväärne bioloogiline aktiivsus. Alates 1984. Aastast, pärast tõsiseid kliinilisi uuringuid toksilisuse kohta, on Genetec (San Francisco) alustanud bakteriaalse somatotropiini suuremahulist tootmist.

HGH E. coli rakkudes ja loomarakkude kultuuris sai 1982. aastal samaaegselt Pasteuri Instituudi (Pariis) ja Molekulaarbioloogia Instituudi (Moskva). Selgus, et bakterirakkides on võimalik sünteesida hGH analooge, mida kasutati molekuli osade uurimiseks, mis on olulised kasvu stimuleerimiseks ja neoglükogeensuse protsessile molekulaarsel tasandil.

Suur huvi on polüpeptiidi süntees ja süntees, millel on hüpotaalamuse vabastava somatotropiini faktori (STGRF) täielik bioloogiline aktiivsus. Selle faktori kasutuselevõtt suudab kompenseerida somatotropiini puudumist. Seega on geneetiliselt muundatud bakterirakkudes saadud STGRF ja hormooni enda olemasolu väga oluline haiguse edukaks raviks, mis on põhjustatud selle hormooni puudumisest ja paljudest patoloogilistest haigustest, näiteks mõnedest diabeedi vormidest, koe taaselustumisest pärast põletust jne. Eeldame, et STGRF-i saab kasutada ka koduloomade massi ja kasvu suurendamiseks, kuna see võib spetsiifilisuse puudumisel stimuleerida kasvuhormooni vabanemist paljudes loomades.

β-Endorfiin, aju opiaat, mis koosneb 31 aminohappejäägist, sünteesiti geneetiliselt muundatud rakkudes 1980. aastal Austraalia ja USA teadlaste rühmas. β-endor fiin saadi E. coli rakkudes β-galaktosidaasiga fusioonvalguna. sünteesi β-endorfiini protseduuri, mis sisaldab: saamise pöördtranskriptiooni mRNA - kodeeriv cDNA belokpredshestvennik sisaldab lisaks järjestused β-endorfiini järjestus ACTH ja P -lipotropina (βLTG) Seejärel eemaldatakse. Fusioonvalgul saadud ja põhjalikult puhastatud β-endorfiin omab märkimisväärset bioloogilist aktiivsust. See vastas konkreetselt anti-β-endorfiini antiseerumiga. Inimese β-endorfiinist erines inimese geenitehnoloogia rendorfiin kahe aminohappega ja neid erinevusi saab hõlpsasti elimineerida nukleotiidi tasemel, asendades need kaks koodonit bakteriaalse plasmiidi DNA-s.

42.Ensüümipreparaatide tootmine. Fermiinid, mida kasutatakse ravimitena. Traditsioonilised ensüümpreparaatide valmistamise meetodid.

Mikrokapseldamine avab paljude raviainete jaoks huvitavaid väljavaateid, võrreldes nende kasutamisega tavapäraste ravimvormide kujul.

Mikrokapslite kasutamine ei piirdu vaid ravimaandamise eesmärgiga. Tehnoloogias on paljutõotav suund protekteerimislahuste mikrokapslite, mikrokapseldatud ensüümide, antidoodide tootmiseks. Uurime mikrokapseldatud ensüümide - ureaasi, urikaasi, trüpsiini - kasutamist. Seega intraperitoneaalselt manustatav ureaasiga mikrokapslid põhjustavad ammoniaagi kontsentratsiooni suurenemist veres, mille järel karbamiid hakkab hajuma verest intraperitoneaalsesse õõnsusse ja seejärel mikrokapslitesse, seejärel muundatakse see ammoniaagiks. Mikrokapseldus võimaldab teil ensüüme kaitsta inaktiveerimise eest antikehade ja immunoglobuliinide moodustumise tagajärjel süstimisel.

Ensüümide lisamine mikrokapslitesse. Ensüümide mikrokapseldamine seisneb nende vesilahuste lisamises poolläbilaskvate membraanide paksus umbes 20 nm, IUD-i ja rakkude läbilaskvad, kuid mille kaudu madala molekulmassiga ained võivad tungida. Ultra-õhuke membraani olemasolu võimaldab teil luua mikrokapslis väikestes kogustes ensüümi suure kontsentratsiooni ensüümi ja säilitada kapseldatud ensüümide stabiilsust ja bioloogilist aktiivsust. Ensüümi kasutamine suurtes kontsentratsioonides, samuti mikrokapslite pinna suuruse suhte väärtused nende mahule tagavad väikese molekulmassiga substraadi kiire väljastamise väliskeskkonnast ensüümi ja reaktsiooniprodukti mikrokapsli siseküljele interkapsulaarsesse ruumi.

Saadud ja uuritud on madala molekulaarsete substraatide erinevate transformatsioonide katalüsaatorite mikrokapslusega vormid. Seega, mikrokapseldatud katalaas, manustatud intravenoosselt või intraperitoneaalselt selle ensüümi sünteesi päriliku häirega hiirtele, vähendas efektiivselt perboraatide sisaldust veres ja sellel oli organismis pikem eluetapp kui vaba ensüüm. Asparagiiniga sõltuvate kasvajatega hiirtel manustatud mikrokapsliga asparaginaas põhjustas asparagiini püsiva ja pikaajalise vähenemise veres, mis takistas pahaloomuliste kasvajate kasvu. Mikrokapslitena manustatud ureaas pärast seedetraktist rottidele manustamist põhjustas karbamiidisisalduse märkimisväärse vähenemise veres. Tuleb märkida, et kõik mikrokapseldatud ensüümide uuringud viiakse läbi ainult loomadel. See on tingitud asjaolust, et kui neid manustatakse intrakorporaalselt, siis membraanide tekitamiseks kasutatud materjal koguneb peamiselt põrna ja maksa kaudu ning võib olla keha suhtes ükskõikne.

Ideaalne materjal mikrokapslite bioloogilisest kasutamisest inimestel ja loomadel võib olla mitmesugune vererakkude looduslik membraan. Ensüüm suhteliselt kergetes tingimustes (neutraalne keskkond, väike ioontugevus jne) võib olla osaliselt hemolüüsitud vererakkudesse (erütrotsüüdid, trombotsüüdid) ja nende membraanide terviklikkuse taastamine. Kuna vere ensüümi elementide suurus on väike ja nende eluiga veres on suhteliselt pikk, võivad need mikrokapslid vabalt ja pikka aega tsirkuleerida veres. Vererakkudesse kuuluvad ensüümid nagu glükosidaas, galaktosidaas, amülaas, peroksidaas, arginaas, asparaginaas ja mõned teised. Kõikidel vererakkudel immobiliseeritud ensüümidel on muutumatud katalüütilised parameetrid ja nad on temperatuuri tõusust kõrgem.

Hea vaatepunktist on mikrokapslite kasutamine, mis sisaldavad ensüüme ekstrakorporaalselt šuntide või kamberide abil. Üks eelis on see, et ensüüm ei puutu kokku immunokompetentsete rakkudega, kõrvaldades seega organismi sensibiliseerimise võimaluse kõigi kõrvaltoimetega. Lisaks sellele kõrvaldab kasutus väljaspool keha ka selles sisalduvaid kunstlikke rakke ja kõrvaldab polümeermaterjalide hävitamise ja ringlussevõtu probleemi. Ultra-õhukese poolväärtuslikust membraanist ja mikrokapslite pindala suhte suurest väärtusest nende mahule on madalmolekulaarsete ainete difusioonikiirus mikrokapslite kaudu kõrgem kui kunstliku neeru dialüüsimembraani kaudu. Mikrokapseldatud ensüümide abil on kahjulike metaboliitide ensümaatilise muundamise põhimõte välja töötatud kasutamiseks kunstlikes neeru- ja kunstlikel maksahaigustel. Paljutõotav võib olla mikrokapseldatud ensüümide kasutamine, et eemaldada karbamiid, üks kõige toksilisemaid rakkude metaboliite. Üks viis on muuta uurea mikrokapslit sisaldava ureaasi toimel ammooniumiks ja süsinikdioksiidiks. Teine on mikrokapslite ja multiensüümide ringlussevõtu kompleksidega kaasasoleva ekstrakorporaalse šunti kasutamine.

Suur huvi on mikrokapslite kasutamine polüuretaankestas, mis sisaldab antidote vesisuspensioone: aktiivsütt, ioonivahetusvaike ja muid ühendeid, mida iseloomustab võime siduda ja inaktiveerida ainevahetuses tekkinud ja ringlevat mürgiseid aineid. Nende ainete vere puhastamine toimub spetsiaalsete seadmetega, mis sisaldavad mikrokapslitega anumat ja ekstrakoreerivat vereringet. Sellisel juhul vabaneb veri ka ammoniaagist. Sellist süsteemi saab efektiivselt kasutada mitmete neeruhaiguste ravis.

Immobiliseeritud ensüümid on meditsiinis olulised. Eelkõige on suur turg hõivatud trombolüütiliste ensüümidega, mis on kavandatud kardiovaskulaarsete haiguste vastu võitlemiseks. Seega on kodu kliinilises praktikas sisse viidud plasmiini proteinaasi prekursori aktivaatorit sisaldav streptoketaasi sisaldav preparaat, mis takistab verehüüve tekitamist vereringesüsteemis.

Ensüüme, mis hävitavad mõned olulised aminohapped (näiteks asparaginaas), kasutatakse kasvajate pahaloomulise kasvu vastu võitlemiseks. Proteolüütiliste ensüümide (trüpsiin, kümotrüpsiin, subtilisiin, kollagenaas) immobiliseeritud kiudainetest (. Tselluloos polüamiidkiuga, dekstraanist jne), kasutatakse efektiivse haavade raviks, haavandid, põletused, abstsessid ja nende proteiiniinhibiitorid - in asendusravi raviks emfüseem ja pankreatiit.

Praktilisest seisukohast on äärmiselt tähtis meditsiiniliste ainete suunatud transpordi pühendatud tööd. Sellega seoses on eriti kasulikud tehisrakutüüpi kapseldatud ensüümid. Seega mikrokapslitete mille seinad on esitatud erütrotsüütide ümbrise ( "varju erütrotsüütide") ja nende sisu täidetakse ensüümi asparaginaasiga üle verevoolu valdkondades kogunemine asparagiin ja nii asparaginzavisimyh kasvajate ravis, eriti sarkoomid. Ensüümiga mikrokapslitega täidetud kolonni kasutatakse "kunstliku neeru" aparaadis dialüüsiks, mis toimib 100 korda efektiivsemalt kui tavapärane aparaat.

Seega on immobiliseeritud ensüümide kasutamine paljudes olulistes rahvamajandussektorites üha laialdasemalt levinud. Sobilik kombinatsioon selektiivsusest ja efektiivsusest koos immobiliseeritud ensüümide vastupidavuse ja stabiilsusega aitab kaasa uute biotehnoloogiliste protsesside ja raviviiside loomisele, parandab meditsiinilist diagnostikat, analüüsimist, orgaanilist sünteesi ja mõjutab suuresti inimese elustiili.

43. Aminohapete biotehnoloogia. Mikrobioloogilise sünteesi eelised võrreldes teiste tootmismeetoditega. Mikroorganismide tüvede kujundamise üldpõhimõtted - esmaseks metaboliidiks aminohapete tootjad.

Aminohapped on organismi peamine ehitusmaterjal, millest moodustuvad peptiidid ja valgud. Taimed ja mikroorganismid on võimelised sünteesima kõiki vajalikke aminohappeid lihtsamatest keemilistest ühenditest. Kuid inimkeha suudab sünteesida vaid 12 20 aminohapet, mida see elu vajab. Ülejäänud 8 aminohapet nimetatakse hädavajalikuks ja toitu tuleb väljastpoolt võtta. Kui vähemalt üks olulisematest aminohapetest on puudulik, aeglustub organismi kasv, patoloogia avaldub ennast. Seetõttu on tähtis sünteesida neid aminohappeid tööstuslikul skaalal, et kohandada dieeti, terapeutilistel ja profülaktilistel eesmärkidel jne. Lisaks on aminohapete (nii olulised kui ka mitteolulised) peamine tooraine paljude biotehnoloogiliste protsesside saamiseks.

Paljude aminohapete, sealhulgas oluliste, tootmine on ulatuslik keemiatööstus. Siiski saadakse keemiliste meetodite abil aminohapete optiliste isomeeride segu, teiste sõnadega, L- ja D-aminohapete segu, mille molekulid on L- ja D-kujul peegli isomeerid. Keemiliste reaktsioonide korral on need isomeerid peaaegu eristamatud, kuid inimkeha imendub ainult L-aminohappeid (välja arvatud metioniin). Enamikul biotehnoloogilistest protsessidest ei ole D-aminohapped väärtust.

L- ja D-aminohapete segu, nn ratseemiline segu, eraldamine nende isomeeridesse oli esimene protsess maailmas, mis viidi läbi immobiliseeritud ensüümide abil tööstuslikul tasandil. See protsess toimus Jaapanis Tanabe Seyaku omanduses olevas ettevõttes 1969. aastal. Viimaste aastate jooksul viidi see protsess lahustuvat ensüümi, aminoatsülaasi kasutades, kuid see ei olnud piisavalt ökonoomne (I. Chibata, 1976). Pärast üleminekut kinnistatud aminoatsülaasi majandusliku protsessi efektiivsus on suurenenud poolteist korda ning nüüd firma kannab edasi tööstuslikus mahus tootmiseks viie L-aminokielot, millest neli on olulised (metioniin, valiin, trüptofaan).

Veel Artikleid Diabeedi

Diabeet on spetsiaalne tervislik toit, mis on loodud diabeediga inimestele. Tal pole analooge, ja esmapilgul tundub ta kummaline, kuigi tema arvustused on positiivsed.

Sukraloos on populaarne suhkruasendaja, vaidlus selle üle, millist kahju ja kasu väheneb. Uurige selle magusaine saamise ajalugu ja toimetFoto: Depositphotos.com. Postitas: imagepointfr.

Hormoonid vajavad kehas väikestes kogustes. Siiski täidavad nad väga olulist funktsiooni. Üks neist hormoonidest on insuliin. Selle liigne või puudulikkus võib põhjustada tõsiseid haigusi.