生物合成胰岛素（共8篇）
生物合成胰岛素 篇1
糖尿病是临床常见的优于胰岛素分泌障碍和生物作用障碍等导致的代谢疾病, 患者多会引发各种脏器疾病, 如眼部疾病、肾脏疾病等。目前临床对Ⅱ型糖尿病病程较长的患者需要补充胰岛素, 以维持患者较好的代谢功能, 预防血管并发症等[1]。我院在临床工作中, 联合使用精蛋白生物合成人胰岛素联合二甲双胍对Ⅱ型糖尿病进行治疗, 效果较好, 现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2011年8月-2013年1月110例糖尿病患者为研究对象。随机分为两组。对照组患者55例, 其中男28例, 女27例, 年龄在42~76岁之间, 平均为 (52.63±6.35) 岁;糖尿病病程在5-18年, 平均为 (10.24±3.51) 年。试验组患者55例, 其中男29例, 女26例, 年龄在43~77岁之间, 平均为 (52.98±6.08) 岁;糖尿病病程在5-19年, 平均为 (10.91±3.74) 年。两组患者的一般资料, 包括性别、年龄及病程等差异均不明显, P>0.05, 差异无统计学意义, 具有可比性。
1.2 方法
对照组患者给予精蛋白生物合成人胰岛素治疗, 药物名称为诺和灵30 R, 每日早、晚两次进行皮下注射, 初始剂量为0.4 IU/kg。同时给予患者饮食和运动指导, 教会患者自我监测血糖水平。试验组患者在对照组治疗的基础上给予二甲双胍治疗, 每日3次, 每次剂量为0.25 g, 三餐中服用, 口服。
1.3 观察指标
观察比较两组患者治疗1个月后的疗效, 包括空腹血糖和餐后2 h血糖。统计两组患者治疗期间出现的低血糖率, 以血糖值低于3.9 mmo L/L界定为低血糖[2]。
1.4 统计学方法
本次试验的所有数据处理均采用SPSS 19.0软件包进行处理, 检验水准α=0.05, 以95%为可信区间, 计算结果中P<0.05时, 为样本差异明显且有统计学意义。其中空腹血糖和餐后2 h血糖为计量资料, 组间对比方法为t检验;低血糖发生率为计数资料, 组间比较使用χ2检验。
2 结果
试验组患者经过治疗后, 空腹血糖、餐后2 h血糖均低于对照组, 组间比较, P<0.05, 差异有统计学意义。两组低血糖发生率无明显差异, P>0.05, 差异无统计学意义。详见附表。
注:#P<0.05, 样本差异显著有统计学意义
3 讨论
Ⅱ型糖尿病患者的患病率正逐年升高, 尽管有较多患者已经进行了临床治疗, 但是有一半以上的糖尿病患者不能达到较好的血糖控制标准, 这些患者血糖控制差, 并发症发生率较高, 生命质量严重降低。精蛋白生物合成人胰岛素诺和灵30 R与人体产生的胰岛素结构一致[3], 不但可以起到较好的降低血糖的效果, 还可以解除高血糖产生的对B细胞的毒副作用, 有助于对胰岛细胞功能的恢复, 并改善胰岛素的第一时相分泌, 进一步地改善患者的脂代谢紊乱。二甲双胍是一种双胍类的口服降糖药物, 可以通过各种途径发挥降糖的作用, 并可以增加外周组织对胰岛素的敏感性, 有效地提高机体对葡萄糖的利用率, 抑制肝糖原异生, 进而降低肝脏葡萄糖的输出量[4]。同时, 二甲双胍还可以抑制肠壁细胞对食物中的葡萄糖摄取能力, 抑制体内胆固醇的生物合成, 进而降低甘油三酯及总胆固醇的水平。
从本次试验结果中我们可以看出, 试验组使用精蛋白生物合成人胰岛素与二甲双胍进行治疗, 患者空腹血糖和餐后2 h血糖均低于对照组患者, P<0.05, 差异有统计学意义;且两组患者的低血糖发生率差异不明显, P>0.05, 说明联合使用这两种药物不但可以提高对血糖的控制效果, 还具有较好的安全性。
综上所述, 联合使用精蛋白生物合成人胰岛素及二甲双胍对Ⅱ型糖尿病患者进行治疗的效果更好, 值得临床应用。
摘要：目的 探讨研究精蛋白生物合成人胰岛素联合二甲双胍治疗Ⅱ型糖尿病的疗效和安全性。方法 选择2011年8月-2013年1月110例糖尿病患者为研究对象, 随机分为两组。对照组给予精蛋白生物合成人胰岛素进行治疗, 试验组在对照组治疗基础上给予二甲双胍治疗, 观察疗效。结果 试验组患者经过治疗后, 空腹血糖、餐后2 h血糖均低于对照组, 组间比较, P<0.05, 差异有统计学意义。两组低血糖发生率无明显差异, P>0.05。结论 联合使用精蛋白生物合成人胰岛素及二甲双胍对Ⅱ型糖尿病患者进行治疗的效果更好, 值得应用。
关键词：Ⅱ型糖尿病,精蛋白生物合成人胰岛素,二甲双胍
参考文献
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生物合成胰岛素 篇2
乙烯的生物合成与信号传递
乙烯是气体植物激素,它在植物的生长发育过程中有很多作用.所以了解乙烯的生物合成及其信号转导是非常重要的.二十年来,通过筛选有异于正常三重反应的突变体,人们发现了乙烯信号转导的粗略轮廓.在拟南芥中,有5个受体蛋白感受乙烯,ETR1、ERS1、ETR2、ERS2、EIN4.它们表现出功能冗余,是乙烯信号的负调控因子,在植物体内以二聚体的形式存在.ETR1的N端与乙烯结合时需要铜离子(Ⅰ)的参与.尽管已经发现ETR1有组氨酸激酶活性,而其它受体有丝氨酸/苏氨酸激酶活性,但受体参与乙烯信号转导的.机制还不是很清楚.受体与Raf类蛋白激酶CTR1相互作用,CTR1是乙烯反应的负调控因子.CTR1蛋白失活使EIN2蛋白活化.EIN2的N端是跨膜结构域,与Nramp家族金属离子转运蛋白的跨膜结构域类似.EIN2的C端是一个新的未知结构域,与乙烯信号途径的下游组分相互作用.EIN3位于EIN2的下游,EIN3和EILs诱导ERF1和其它转录因子的表达,这些转录因子依次激活乙烯反应目的基因的表达,表现出乙烯的反应.EIN3受到蛋白酶体介导的蛋白降解途径的调节.由于乙烯是一种多功能的植物激素,其信号途径与其它信号途径有多重的交叉.
作 者：陈涛 张劲松 Tao Chen Jinsong Zhang 作者单位：中国科学院遗传与发育生物学研究所,国家植物基因组重点实验室,北京,100101刊 名：植物学通报 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE BULLETIN OF BOTANY年，卷(期)：200623(5)分类号：Q94关键词：乙烯 信号转导 ETR1 CTR1 EIN2 EIN3 激酶 交叉
生物合成胰岛素 篇3
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取我院南区综合科2013年7—12月收治的尘肺合并糖尿病患者80例, 均符合WHO制定的糖尿病诊断标准及尘肺诊断标准, 存在肺部感染。将患者随机分为精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组和门冬胰岛素30注射液组, 每组40例。精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组中男23例, 女17例;年龄51~78岁, 平均 (62.4±3.8) 岁。门冬胰岛素30注射液组中男25例, 女15例;年龄50~76岁, 平均 (62.5±4.1) 岁。两组患者一般资料比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) , 有可比性。
1.2 方法
由专业的护理人员对两组患者进行糖尿病相关健康教育并控制日常饮食, 在室外空气质量良好的情况下带领患者进行适当的室外活动。患者确诊尘肺合并糖尿病后, 检查尿常规、血常规等。对患者咳出的痰液进行取样, 根据痰培养结果选用敏感抗生素, 并给予化痰、平喘、抗感染、补充电解质等常规治疗。采用血糖仪监测两组患者血糖, 7次/d, 以持续2d空腹血糖 (FBG) <7.0mmol/L、餐后2h血糖 (2h PBG) <10.0mmol/L、凌晨3点血糖>5mmol/L为血糖控制达标。疗程15~30d, 刚入院时停止服用原降糖药物。精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组采用诺和诺德公司研发的精蛋白生物合成人胰岛素, 第一次接受胰岛素注射的患者用量为0.5U·kg-1·d-1;已经接受过胰岛素注射的患者停止注射原胰岛素, 改用精蛋白生物合成人胰岛素, 起始用量为原胰岛素用量×0.8, 并将原胰岛素用量的20%按照早、中、晚三餐比例及血糖在餐前皮下泵入, 根据血糖调整用量。门冬胰岛素30注射液组3餐前30min和睡前皮下注射门冬胰岛素, 根据每天血糖检测结果调控各时点用量。
1.3 观察指标
比较两组患者治疗前后FBG、2h PBG及胰岛素用量、血糖达标时间、体温异常恢复时间、抗生素使用时间、白细胞异常缓解时间。
1.4 统计学方法
采用SPSS 19.0软件进行统计学处理, 计量资料以 (±s) 表示, 采用t检验;计数资料采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
两组患者治疗前FBG、2h PBG比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) ;精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组治疗后FBG、2h PBG低于门冬胰岛素30注射液组, 血糖达标时间短于门冬胰岛素30注射液组, 胰岛素用量少于门冬胰岛素30注射液组, 差异均有统计学意义 (P<0.05, 见表1) 。精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组体温异常17例, 体温恢复时间为 (4.3±2.2) min, 抗生素使用时间为 (8.3±2.6) d;白细胞异常13例, 白细胞异常缓解时间为 (5.4±2.0) min。门冬胰岛素30注射液组体温异常14例, 体温恢复时间为 (5.7±2.3) min, 抗生素使用时间为 (11.8±3.7) d;白细胞异常17例, 白细胞异常缓解时间为 (7.4±2.3) min。两组患者体温异常恢复时间及白细胞异常缓解时间比较, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。
3 讨论
长期以来糖尿病的治疗都借助胰岛素支持治疗, 无其他根治方法, 但胰岛素治疗糖尿病时常产生部分器官感染等并发症, 而部分器官感染是导致糖尿病死亡的重要原因。糖尿病患者常存在免疫系统功能下降/缺陷, 但这并不是糖尿病直接导致的, 而是由于高血糖诱发机体代谢功能紊乱导致的, 而机体免疫系统功能下降/缺陷易导致感染[2]。
肺部含有丰富的微血管, 是为机体供氧的重要器官, 肺部微血管发生病变时可导致机体组织缺氧及微循环障碍, 造成部分器官对感染反应迟钝, 为厌氧菌的生长创造了有利环境, 阻碍了依赖氧杀菌的白细胞达到感染部位, 而由于高血糖导致的代谢紊乱, 分解肺中胶原蛋白的酶活性降低, 从而加重了机体组织缺氧。研究表明, 细菌的生存有赖于血液中的糖分, 糖尿病患者机体高糖环境有利于细菌的滋生[3]。
本研究结果显示, 精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组治疗后FBG、2h PBG低于门冬胰岛素30注射液组, 血糖达标时间短于门冬胰岛素30注射液组, 胰岛素用量少于门冬胰岛素30注射液组;存在体温异常者体温恢复时间、抗生素使用时间均短于门冬胰岛素30注射液组;存在白细胞异常者白细胞异常缓解时间亦短于门冬胰岛素30注射液组。表明精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射有助于尘肺合并糖尿病患者的肺部感染控制效果, 值得临床推广应用。
摘要：目的 探讨精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射对尘肺合并糖尿病患者肺部感染的影响。方法 选取我院南区综合科2013年7—12月收治的尘肺合并糖尿病患者80例, 均存在肺部感染。将患者随机分为精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组和门冬胰岛素30注射液组, 每组40例, 分别给予精蛋白生物合成人胰岛素和门冬胰岛素。比较两组患者治疗前后空腹血糖 (FBG) 、餐后2h血糖 (2h PBG) 及胰岛素用量、血糖达标时间、体温异常缓解时间、抗生素使用时间、白细胞异常缓解时间。结果 两组患者治疗前FBG、2h PBG比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) ;精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射组治疗后FBG、2h PBG低于门冬胰岛素30注射液组, 血糖达标时间、体温异常缓解时间及白细胞异常缓解时间短于门冬胰岛素30注射液组, 胰岛素用量少于门冬胰岛素30注射液组, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 。结论 精蛋白生物合成人胰岛素皮下注射有助于提高尘肺合并糖尿病患者肺部感染控制效果。
关键词：尘肺,糖尿病,感染,胰岛素
参考文献
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生物合成胰岛素 篇4
1 资料与方法
1.1 临床资料
从我院2008年5月~2011年5月收治入院的妊娠期糖尿病患者收集。所有病例均为本院孕产妇且既往未发生、发现糖尿病症状。妊娠期糖尿病诊断标准为孕期内2次以上出现空腹血糖值>5.8mmol/L, 或进行75g葡萄糖耐量实验 (Oral Glucose Tolerance Test, ogtt) , 空腹、服糖后1、2、3h这4个血糖值范围上限分别为5.3 mmol/L、10.0 mmol/L、8.6mmol/L、7.8mmol/L, 有2项及以上超过相应范围上限者[3,4];口服葡萄糖耐量试验阳性标准采用周莉标准[2]。病例纳入标准需符合以下任一条方可纳入研究: (1) ogtt诊断后经饮食控制空腹及餐后2小时血糖控制不满意的人群; (2) 所有患者均了解治疗用药方案并已签署知情同意书, 自愿服从治疗安排, 符合伦理学要求。
共收集到60例符合病例纳入标准患者, 按照患者是否愿意同意服用胰岛素, 将患者分为两组, 实验组为纳入研究中同意胰岛素治疗的患者;对照组为拒绝胰岛素治疗的患者。实验室患者30例, 年龄25~36岁, 平均年龄 (30.04±1.62) 岁;对照组患者30例, 年龄23~35岁, 平均年龄 (29.53±1.59) 岁。经统计学检验, 两组患者的年龄结构无明显差异, 具有可比性 (P>0.05) 。
1.2 方法
所有患者实施糖尿病常规护理, 控制患者饮食结构与不良生活习惯, 并予以常规降糖。观察组患者使用诺和锐[诺和诺德 (中国) 制药有限公司, 20100123]进行治疗, 对照组使用诺和灵-R[诺和诺德 (中国) 制药有限公司, 20100111]进行治疗, 初始用量为 (0.3~0.8) U/kg·d, 使用胰岛素泵进行调节, 其胰岛素用量根据患者监测血糖情况进行灵活调节以达标为准, 其达标标准为空腹血糖低于5.1mmol/L, 餐后2h血糖低于6.7mmol/L[5]。
1.3 观察指标
观察两组患者的空腹血糖、餐后2h血糖、血红蛋白含量、胰岛素用量及血糖控制达标时间, 并记录两组患者低血糖不良反应的出现率, 进行统计学对比分析。
1.4 数据处理
使用SPSS统计学软件17.0版对数据进行统计学处理。检验水准为0.05, 可信区间95%, P<0.05为样本数据差异具有统计学意义。
2 结果
经统计学分析可知, 观察组空腹血糖、餐后2h血糖、血红蛋白含量、胰岛素用量及血糖控制达标时间均明显小于对照组, 低血糖出现率低于对照组, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。详见表1、表2。
注:对两组患者的临床疗效进行统计学分析, #P<0.05, 样本差异显著有统计学意义
注:对两组患者的低血糖发生情况进行统计学分析, #P<0.05, 样本差异显著有统计学意义
3 讨论
妊娠期糖尿病能够导致孕妇内分泌和代谢功能的严重失调, 继发妊娠期高血压、流产、难产、胎膜早破、羊水过多以及胎儿的窘迫、畸形, 新生儿的窒息、低血糖、低钙血症等母婴不良妊娠结局, 甚至会对母婴的生命安全产生威胁, 因此在临床上应当予以高度重视[6]。通常认为对妊娠期糖尿病的检查应在孕24~28周之间进行较为适宜, 因为孕早期患者的空腹血糖值较低, 其临床症状与血糖受损情况多不明显, 而该期孕妇会有明显的内分泌及代谢变化, 故检查敏感度较高[7]。糖筛查检测手段具有高达90%的敏感性, 能有效的减少漏诊、避免延误治疗时机, 且其经济型较好, 因此可以考虑作为产前的常规检查项目予以临床应用[8]。
在临床对妊娠期糖尿病患者的治疗中, 因考虑到母婴健康及用药的风险, 首选饮食调节与运动疗法;但如仍无法将血糖稳定在正常范围内, 应及时的使用胰岛素进行治疗。有相关研究表明, 对妊娠期孕妇使用胰岛素并不会影响胎儿的正常生长发育, 亦不会使胎儿出现胰岛素依赖[9]。临床上治疗使用的胰岛素包含多种, 其中较为常用的是诺和锐与诺和灵。诺和锐是速效的胰岛素类似物, 具有起效早、血药浓度峰值达到快、半衰期较短的特点;诺和灵R是短效的人胰岛素, 生理条件下会以单体形态存在, 这种形态入血的效用较高[10]。这两种药物在临床上对糖尿病患者使用的治疗效果均较为理想, 且其安全性较高, 因此本文作者尝试应用到妊娠期糖尿病患者中以作观察。
由本文研究结果可知, 观察组空腹血糖、餐后2h血糖、血红蛋白含量、胰岛素用量及血糖控制达标时间均明显小于对照组, 低血糖出现率低于对照组, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。由此可见, 在妊娠期糖尿病的治疗中, 诺和锐相比诺和灵-R具有更为显著的临床疗效和更高的安全性, 值得进一步推广应用。
参考文献
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生物合成胰岛素 篇5
1 资料与方法
1.1 临床资料
选择我院门诊2007年6月-2008年12月2型DM患者64例, 年龄30～65岁, 病程1～10年, 均符合1999年10月我国糖尿病学会采纳的新的诊断标准: (1) DM症状+任意时间血浆葡萄糖水平≥11.1mmol/L; (2) 空腹血浆葡萄糖 (FBG) 水平≥7.0mmol/L或口服葡萄糖耐量试验 (OGTT试验) 中餐后2h血糖水平 (2hPG) ≥11.1mmol/L。均无应激状态及严重肝、肾功能损伤, 且排除其他影响代谢的疾病。既往均口服其他降糖药物, 但血糖控制效果不理想。随机分为治疗组34例和对照组30例, 治疗组男24例, 女10例, 平均年龄 (56±8) 岁;平均病程 (3.5±1.6) 年;对照组男18例, 女12例, 平均年龄 (57±7) 岁;平均病程 (3.4±1.8) 年。2组性别、年龄、病程等方面比较差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。
1.2 方法
2组治疗期间, 均适当控制饮食、锻炼身体。对照组给予诺和灵30R皮下注射, 起始剂量为0.3～0.5U·kg-1·d-1, 按早餐前用量占全天用量的50%～70%、晚餐前用量占全天用量的30%～50%进行剂量分配, 根据空腹指尖血糖值调整胰岛素用量, 如不达标, 每次增加4～6U;治疗组在对照组基础上加用盐酸吡格列酮15mg口服, 每天1次。2组疗程均为12周。1.3 观察指标 血糖监测:选用美国会好自动血糖仪检测指尖血进行血糖监测, 每周测量并记录FBG 2次、固定早餐后2h血糖1次;糖化血红蛋白 (HbA1c) 检测:采用多功能生化分析仪用微粒色谱法 (取5μl全血) 进行HbA1c检测, 治疗前后各检测1次;疗程结束时检查肝、肾功能及血、尿常规。
1.4 统计学方法
计量资料以
2 结 果
2.1 血糖指标
2组治疗后FBG、2hPG、HbA1c水平均低于治疗前, 且治疗组低于对照组, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 。见表1。
2.2 不良反应
2组治疗过程中均有轻微低血糖反应发生, 进食后缓解, 其中治疗组因不能耐受低血糖而退出3例;2组疗程结束后肝、肾功能、血、尿常规检查均在正常范围。
3 讨 论
DM是一种多基因遗传因素和环境因素综合作用引起的内分泌代谢性疾病, 临床分为1型、2型。从病理学讲, 2型DM是胰岛β细胞分泌胰岛素相对不足和胰岛素抵抗, 从而使血糖升高, 患者出现多食、多饮、多尿、体质量下降等临床表现。持续的高血糖可使患者血管内皮损伤, 出现各种并发症。根据欧洲糖尿病诊断协作分析组 (DECODE) 研究结果, 2hPG本身就是心脑血管疾病的标志物和真实的危险因素, 高血糖可通过山梨醇途径、氨基己糖途径、蛋白激酸C途径和晚期基化终末产物途径引起血管内皮细胞损伤, 导致心脑血管并发症的发生, 因此2hPG是DM控制的关键点[2]。高血糖诱导外周血金属蛋白酶9 (MMP-9) 的表达, 是DM患者动脉粥样硬化斑块较非DM患者更不稳定, 直接导致了2型DM心脑血管事件的高发[3]。大量的体外研究已证实, 将胰岛β细胞长期暴露在高糖浓度下可抑制胰岛素基因的表达, 损害β细胞的功能而表现出糖毒性, 而暴露在高脂肪酸浓度下的胰岛细胞只有同时存在高糖时才抑制胰岛素基因的表达, 即脂毒性只有在高糖的背景下才显示对胰岛β细胞的损伤作用[4]。持续的高糖可直接损伤β细胞, 加重胰岛素抵抗称之为葡萄糖毒性, 改善血糖控制此毒性作用, 可有一定程度的减轻或消失[5]。
注:与治疗前比较, *P<0.05;与对照组比较, #P<0.05
有研究显示, 可在进餐前按需输入负荷量胰岛素以控制2hPG, 从而使患者全天的血糖都尽可能达到良好的控制[6]。诺和灵30R更好的模拟了生理性胰岛素的分泌模式, 具有快速吸收、快速达峰、快速回复基础状态、有效降低2hPG并保持24h良好的血糖控制和显著改善HbA1c水平。盐酸吡格列酮是噻唑烷二酮类降糖药物, 其不单是控制血糖, 更重要的是纠正伴随的心脑血管疾病危险因素, 其不仅可降低血糖、改善胰岛素敏感性, 还有一定的降压作用[7]。
本研究结果显示, 诺和灵30R与盐酸吡格列酮联合应用可更好地控制血糖水平, 减少胰岛素抵抗, 是治疗2型DM的较好选择。
摘要：目的 探讨精蛋白生物合成人胰岛素注射液 (诺和灵30R) 联合盐酸吡格列酮治疗2型糖尿病 (DM) 的疗效。方法 64例患者随机分为治疗组34例和对照组30例。2组治疗期间均适当控制饮食、锻炼身体。对照组给予诺和灵30R皮下注射, 治疗组在对照组基础上加用盐酸吡格列酮15mg口服, 每天1次。2组疗程均为12周。观察2组FBG、2hPG、HbA1c及不良反应情况。结果 2组治疗后FBG、2hPG、HbA1c水平均低于治疗前, 且治疗组低于对照组, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 。2组治疗过程中均有轻微低血糖反应发生, 进食后缓解。2组疗程结束后实验室检查均在正常范围。结论 诺和灵30R与盐酸吡格列酮联合应用可更好地控制血糖水平, 减少胰岛素抵抗, 同时避免了大剂量应用胰岛素出现的低血糖事件, 避免或延缓了各种并发症的发生, 是治疗2型DM的较好选择。
关键词：诺和灵30R,盐酸吡格列酮,糖尿病, 2型
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胰岛素及其合成技术应用与发展 篇6
1 胰岛素及其人工合成技术发展历程
1902年,伦敦大学医学院生理学家Bayliss和Starling在动物胃肠道内发现了一种能刺激胰液分泌的胰泌素[2]。这一发现开创了多肽在内分泌学中的功能性研究,为日后人工合成胰岛素产品的开发和研究产生了导向性影响。他们的发现获得了诺贝尔生理学奖。加拿大科学家Banting和Best于1921年发现的胰岛素作为第一个蛋白质激素,应用于治疗糖尿病,获得了诺贝尔奖[3]。在此之后的80多年内,根据胰岛素来源和化学结构不同,胰岛素产品经历了有代表性的三代产品:
1.1 第一代产品
第一代产品为动物源性胰岛素,主要从猪和牛等动物胰脏中提取而来。加拿大医生Banting等人在1921年首先从牛的胰腺中分离出了胰岛素,用于治疗糖尿患者并取得成功。从此开启了动物源性胰岛素治疗糖尿病时代。在1923年,美国礼来就商品化生产了世界上第一个动物胰岛素产品因苏林。
1.2 第二代产品
第二代产品为基因重组人胰岛素,1979~1981年,通过DNA技术生物合成人胰岛素,商业化的基因重组人胰岛素首先由礼来公司于1982年推出,目前诺和诺德、美国礼来、赛诺菲安万特三家公司占据了全球90%以上的市场份额。
1.3 第三代产品
第三代产品为人胰岛素类似物,20世纪90年代末,科研人员通过对人的胰岛素基因进行改造获得合成速效胰岛素类似物和长效胰岛素类似物。胰岛素类似物具有起效更快,作用更持久,副作用小等优势。礼来于1996年推出了世界上第一个超短效人胰岛素类似物优泌乐,赛诺菲安万特于2000年推出了第一个长效基础人胰岛素类似物(来得时),诺和诺德的长效胰岛素类似物(诺和平)于2004年上市销售。
2 胰岛素产品及其合成技术发展现状
目前市场广泛应用的为人胰岛素和胰岛素类似物,全球市场份额中,人胰岛素权重在下降,胰岛素类似物权重在上升,胰岛素类似物凭借其诸多的优点正在吞食人胰岛素的市场份额,但是在发展中国家人胰岛素的需求依旧强劲,仍然占市场主导地位。
2.1 人胰岛素
人胰岛素具有与人体分泌的胰岛素完全一致的结构,克服了动物胰岛素免疫原性高,过敏反应严重,动物传媒传染风险等缺点[4],目前市场普遍应用的有短效人胰岛素,中效人胰岛素以及预混人胰岛素等三种。
短效胰岛素为可溶性制剂,其以六聚体形式溶解于中性无色澄清溶液中。六聚体在皮下解聚形成二聚体或单体通过毛细血管壁进入血液循环而发挥作用[5]。本品注射后30 min开始作用,峰值作用时间1~3 h,整个作用持续时间5~8 h,可用于皮下、肌肉注射及静脉点滴。诺和灵R、优泌林R和甘舒霖R为目前市场上的短效人胰岛素。
中效胰岛素为低精蛋白锌中性白色混悬液,不溶于水,只能皮下注射,注射后1.5 h开始起效,作用高峰4~12 h,持续时间18~24 h,中效胰岛素为混悬液,在注射前必须充分混匀[6]。诺和灵N、优泌林N和甘舒霖N为中效人胰岛素。
预混胰岛素为双时相低精蛋白锌人胰岛素白色混悬液,含有标示百分比的短效胰岛素和中效胰岛素。诺和灵30 R是含30%的短效R和70%的中效N胰岛素;诺和50 R是含50%的短效R和中效N胰岛素;优泌林70/30是含30%的短效R和70%的中效N胰岛素;选择30/70或50/50、70/30是根据患者早餐后,午餐后以及晚餐后血糖水平来决定早餐前以及晚餐前注射剂量[7]。
2.2 人胰岛素类似物
胰岛素类似物是利用基因工程技术对人胰岛素的氨基酸序列及结构进行局部调整。通过调整,人胰岛素类似物与人胰岛素相比具备了更加精细、更加有效的模拟胰岛素的生理性分泌特性。速效胰岛素类似物和长效胰岛素类似物为两种典型代表。
2.2.1 速效胰岛素类似物
速效胰岛素类似物包括赖脯胰岛素(Lispro)、门冬胰岛素(Aspartm)以及赖谷胰岛素(Glulisine)三个主要类型。赖脯胰岛素(Lispro)是用基因工程技术将人胰岛素B28位与B29位的氨基酸互换而得[8]。互换改变了B链末端的空间结构,致使胰岛素在生理浓度下不易聚合。门冬胰岛素(Aspartm)是用基因工程技术将人胰岛B28位的脯氨酸替换为门冬氨酸,利用电荷的排斥作用来阻止胰岛素单体或二聚体的自我聚合,使分子间的聚合减少[9]。赖谷胰岛素(Glulisine)是用赖氨酸替代B3位天冬酰氨酸,谷氨酸替代B29位赖氨酸的一类新型快速作用的胰岛素类似物。
与普通人胰岛素相比胰岛素类似物具备了吸收快,迅速形成高的胰岛素吸收峰(在15 min内起效,1~3 h达峰)[10]等特点,更接近正常生理状态餐时胰岛素分泌状态。目前市场上赖脯胰岛素(Lispro)由美国礼来(Eli Lilly)公司研制生产,商品名为优泌乐(Humalog)。Aspartm由丹麦诺和诺德(Novo Nordisk)公司研制生产,商品名为诺和锐(Novo Rapid),也称门冬胰岛素。
2.2.2 长效胰岛素类似物
长效胰岛素类似物包括甘精胰岛素(Glargine),地特胰岛素(Detemir)以及预混胰岛素类似物。甘精胰岛素是一种利用重组DNA技术生产的生物合成人胰岛素类似物。通过胰岛素分子内氨基酸的置换(A21位门冬氨酸被甘氨酸替代)且在人胰岛素B链羧基末端增加了两个精氨酸,改变了等电点(p H=5.4~6.7),这使甘精胰岛素在酸性溶液(p H=4.0)中完全溶解,保持结构稳定;在中性溶液中溶解度很低,注射到皮下组织(p H=7.4)后可形成细小的胰岛素微沉淀物,可延长吸收及作用时间[11];其显著改善Glargine的生物活性,并使其六聚体结构更稳定,可较慢持续地释放药物,不产生血浆峰浓度值,药物释放比传统胰岛素制剂更接近正常基础的人胰岛素,同时在夜间发生低血糖的概率较低。
地特胰岛素与普通人胰岛素相比Detemir去除B30值的氨基酸,在B29位的赖氨酸上增加一个豆蔻酸侧链(含C14-脂肪酸链)[12]。在有锌离子存在的药液中,胰岛素分子仍以六聚体形式存在,而C14-脂肪酸链的修饰,会使六聚体在皮下组织的扩散和吸收减慢。在单体状态下,含C14-脂肪酸链又会与白蛋白结合,进一步减慢吸收入血循环的速度。在血糖中98%~99%的地特胰岛素与白蛋白结合。因此,向靶组织的扩散也较未结合白蛋白的胰岛素要慢。
预混胰岛素类似物是双相胰岛素类似物预混制剂,同时模似基础和餐时胰岛素分泌。诺和锐30是由30%门冬胰岛素(诺和锐)+70%精蛋白结合门冬胰岛素组成,MIX 25优伴笔是由25%赖脯胰岛素(优泌乐)+70%精蛋白的结合赖脯胰岛素组成,而MIX 50优伴笔是由50%赖脯胰岛素+50%精蛋白结合赖脯胰岛素组成,以上预混制剂同时提供基础和餐时胰岛素分泌,更好控制血糖,改善了患者的生活质量和依从性,目前已逐渐广泛用于临床。
2.3 胰岛素合成技术最新研究进展
近十几年来,美国一些生物工程制药公司已经开始利用转基高产作物研究抗病毒疫苗,但迄今为止,上述产品中尚未有被FDA正式批准上市的先例。近期,加拿大Sem Bio Sys生物工程公司宣称,其已成功利用北美洲常见的一种油料植物———红花(可榨取食用红花油)经转基因技术改造后生产出人胰岛素产品。据悉,Sem Bio Sys公司已在2008年初正式向美国FDA提出其转基因红花人胰岛素产品在美进行临床试验的申请。现该产品正在做Ⅰ~Ⅱ期临床试验。从理论上讲,利用转基因植物生产蛋白质类药品要比利用大肠杆菌等真核细菌转基因生产的药品更容易,且很容易获得高产。如果该人胰岛素通过临床试验并上市,将会极大降低胰岛素制剂成本,对当前国际胰岛素市场带来巨大变革。与此同时,植物胰岛素作为胰岛素发展的一个方向,从中药中寻找高效、安全、无依赖性的植物胰岛素也受到制药行业的广泛关注。苦瓜、葫芦巴、人参、仙人掌、芦荟、越桔、大蒜和洋葱等具有降血糖活性的植物已经成为人们研究的热点,如何从这些植物中提取胰岛素,从而达到丰富胰岛素合成方式和减低胰岛素成本俨然已经成为人们的研究方向。基因疗法及其他多方面的研究也正在为糖尿病防治及胰岛素应用展现崭新的前景。
3 小结
生物合成胰岛素 篇7
蛋白质研究一直被喻为破解生命之谜的关节点。胰岛素是蛋白质的一种。由此, 胰岛素的人工合成, 标志着人类在揭开生命奥秘的道路上又迈出了一步。和“两弹一星”一样, 中国人在世界上第一次人工合成胰岛素被负载了很多意义:科研的, 民族荣誉感的。尤其让人们津津乐道的是, 这是中国科学家与诺贝尔奖几乎是接近零距离的接触。直到这么久过去了, 这也是对中国在科学领域里做出世界上第一流成绩的一个最好证明。
人和动物胰脏内有一种呈岛形分布的细胞, 分泌出一种叫胰岛素的激素, 具有降低血糖和调节体内糖代谢的功能。胰岛素是一种蛋白质, 蛋白质是生物体的主要功能物质, 生命活动主要通过蛋白质来体现。1889年, 德国的敏柯夫斯基首次发现了胰脏和糖尿病的关联后, 就不断有人研究胰脏的“神秘内分泌物质”。1921年, 加拿大的弗雷德里克·班廷等因首次成功提取到了胰岛素, 并成功地应用于临床治疗, 获得了1923年诺贝尔医学奖;英国化学家弗雷德里克·桑首次阐明了胰岛素分子的氨基酸序列, 获得了1958年诺贝尔化学奖。
作为一种蛋白质, 胰岛素由A、B两条肽链, 共17种51个氨基酸组成。人工合成胰岛素, 首先要把氨基酸按照一定的顺序联结起来, 组成A链、B链, 然后再把A、B两条链连在一起。这是一项复杂而艰巨的工作, 在上世纪50年代末, 世界权威杂志《自然》曾发表评论文章, 认为人工合成胰岛素还有待于遥远的将来。
1958年12月底, 我国人工合成胰岛素课题正式启动。中科院生物化学研究所会同中科院有机化学研究所、北京大学联合组成研究小组, 在前人对胰岛素结构和多肽合成的研究基础上, 开始探索用化学方法合成胰岛素。中科院上海有机化学研究所和北京大学化学系负责合成A链, 中科院生物化学研究所负责合成B链, 并负责把A链与B链正确组合起来。
概括起来, 研究过程可以分成三步:第一步, 探索把天然胰岛素的A、B两条链, 重新组合成为胰岛素的可能性。研究小组在1959年突破了这一关, 重新组合的胰岛素结晶和天然胰岛素结晶的活力相同、形状一样;第二步, 分别合成胰岛素的两条链, 并用人工合成的B链同天然的A链结合生成半合成的牛胰岛素。这一步在1964年获得成功;第三步, 经过半合成考验的A链与B链相结合后, 通过小鼠惊厥实验证明了纯化结晶的人工合成胰岛素确实具有和天然胰岛素相同的活性。
研究小组经过6年多坚持不懈的努力, 终于在1965年9月17日, 在世界上首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素。原国家科委先后两次组织著名科学家进行科学鉴定, 证明人工合成牛胰岛素具有与天然牛胰岛素相同的生物活力和结晶形状。
随后, 1965年11月, 这一重要科学研究成果首先以简报形式发表在《科学通报》杂志上, 1966年3月30日, 全文发表。
自1966年3月“人工全合成结晶牛胰岛素”的研究工作在《科学通报》杂志上对外发表后, 许多国家的电视台和报纸先后作了报道。各国科学家纷纷来信表示祝贺。诺贝尔奖获得者、英国剑桥大学教授托德的来信为这一伟大的工作向研究者致以最热忱的祝贺。
1966年12月27日, 是毛泽东73岁生日的第二天。这一天, 《人民日报》发表了一篇社论, 宣布“我国在世界上第一次人工合成结晶胰岛素”。而与诺贝尔奖的情缘更是给人工合成胰岛素增添了几分“神秘”。
生物合成胰岛素 篇8
1 材料与方法
1.1 材料
重组猪胰岛素前体(porcine insulin precursor,PIP,序列:猪胰岛素B链-Ala-Lys-A链)按专利报道的方法[6]由毕赤酵母分泌表达;Amberlite XAD-7HP购自Rohmhaas;TPCK-胰蛋白酶购自Sigma;叔丁基苏氨酸叔丁酯购自Fluka;DEAE Sepharose Fast Flow、Source30 RPC购自Amersham;其他试剂均为国产分析纯。
1.2 方法
1.2.1 重组猪胰岛素前体(PIP)的纯化
发酵液低温离心得黄绿色上清液,按上清与树脂比例为10∶1加入Amberlite XAD-7 HP低温搅拌4 h吸附PIP,充分水洗树脂至上清无色,少量洗脱液(40%乙醇,1.5%磷酸)搅拌洗脱两次,合并收集液。洗脱组分常温减压蒸馏去除乙醇后,调节pH至6.4沉淀PIP,反复洗滤至沉淀为白色,冷冻抽干得PIP白色粉末。
1.2.2 PIP转肽反应及水解去酯
在水/有机溶剂中进行,反应系统:PIP 50 mg/m L,15%二甲基亚砜,70%1,4-丁二醇,按PIP与TPCK-胰蛋白酶质量比为10∶1加入酶,按叔丁基苏氨酸叔丁酯与PIP摩尔比为30∶1加入双保护苏氨酸,pH 6.5,25℃振荡反应10 h,Source 30 RPC乙腈梯度纯化人胰岛素叔丁酯,洗脱组分常温减压蒸馏去除乙腈后,HCl调节p H至2或3,低温搅拌水解去叔丁基生成人胰岛素。
1.2.3 去B30及去B23-30肽胰岛素制备及纯化
PIP干粉溶于200 mmol/L Tris.HCl,pH 7.5,浓度为30 mg/m L,按PIP与TPCK-胰蛋白酶质量比为100∶1加入酶,20℃振荡反应,分别在反应8、24及48 h取样,磷酸调节p H至2.0终止反应。用DEAE Sepharose Fast Flow分离纯化反应产物,色谱条件见结果部分。
1.2.4 样品分析及鉴定
样品纯度分析采用反相HPLC,Waters Alliance高效液相色谱仪,反相C18柱(Kromasil,4.6 mmi.d.×15 cm,5μm),乙腈梯度洗脱。样品鉴定结合HPLC洗脱图谱及质谱分析。
2 结果
2.1 P IP转肽及水解去酯生成胰岛素
PIP转肽反应在有机溶剂中进行,反应过程,见图1A所示,在本实验条件下,转肽10 h,大于80%的PIP已反应完全,Source 30反相柱层析后,即可得到纯度大于95%的胰岛素叔丁酯(结果未给出)。
水解去叔丁基并未采用传统的三氟乙酸方法,实际操作中发现胰岛素叔丁酯在水相中,加入稀HCl至0.01M并置低温搅拌,即可依次脱去两个叔丁基保护基团。反应8 h样品HPLC分析,见图2A所示,保护基团叔丁基具有很强的疏水性,使得双叔丁基胰岛素(峰1)、胰岛素单叔丁酯(峰2)、胰岛素之间得到了很好的分离。为了进一步鉴定各峰,质谱测定了各组分的分子量,见图2B,与理论分子量相符。水解去酯反应在48 h内完成。
2.2 P IP酶促反应生成去B30及去B23-30肽胰岛素
PIP酶促反应生成DAI和DOI如图1B所示,分别在酶促反应进行8、24及48 h终止反应,DEAE Sepharose FF进行分离,结果见图3A所示。在最初的8 h内,PIP基本上都生成了去B30胰岛素,随着反应时间的延长,去B30胰岛素进一步水解,直至反应48 h后,基本都水解为去B23-30肽胰岛素。反相HPLC进行纯度分析见图3B,DAI与DOI相差8个氨基酸,在阴离子交换柱上得到了很好的分离。质谱鉴定分子量与理论值相符(未列出)。
3 讨论
胰蛋白酶可以在有机溶剂系统中将小C肽胰岛素原转变成胰岛素,本实验加大小C肽胰岛素原浓度至50 mg/m L,叔丁基苏氨酸叔丁酯至30倍摩尔浓度,促进了酶促反应向生成双叔丁基胰岛素的方向进行,减少了副产物的生成。传统方法使用三氟乙酸脱去叔丁基,要保证绝对无水环境才能减少杂质产生,否则酸水解效应显著。实验中发现,转肽生成的双叔丁基胰岛素在低浓度盐酸水溶液中可以缓慢脱去叔丁基保护基,且很少生成降解产物,这更有利于实现产业化。
转肽产物需用磷酸调节pH至2.0终止反应,实验中发现,如未终止反应,加水稀释并调节pH大于7时,双叔丁基胰岛素可被未失活的胰蛋白酶在1h内重新酶解为去B30胰岛素,随后再进一步缓慢酶解为去B23-30肽胰岛素。胰岛素肽链上有两个胰蛋白酶识别位点,分别是B链29位赖氨酸和22位精氨酸羧基端肽键,但由于空间构象的影响,胰蛋白酶优先作用于29位赖氨酸,在水相反应系统中基本都生成去B30胰岛素后,才进一步酶解生成去B23-30肽胰岛素,两者荷电性质有很大差异,可在阴离子交换柱上得到很好分离。
参考文献
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