第十六章-重组激素类药物ppt课件.ppt
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1、第十六章第十六章 重组激素类药物重组激素类药物胰岛素与糖尿病胰岛素与糖尿病直至直至2020世纪的前两个十年,那些因胰岛世纪的前两个十年,那些因胰岛素严重缺乏的型糖尿病患者的命运就素严重缺乏的型糖尿病患者的命运就向现代人们患上恶性肿瘤或艾滋病一样,向现代人们患上恶性肿瘤或艾滋病一样,生命岌岌可危。生命岌岌可危。其后,得于胰岛素的发现和用于临床治其后,得于胰岛素的发现和用于临床治疗,不仅能很好的控制高血糖,也使糖疗,不仅能很好的控制高血糖,也使糖尿病患者恢复原有的寿命,得到与正常尿病患者恢复原有的寿命,得到与正常人相同的享受生活的权利。人相同的享受生活的权利。一、重组人胰岛素一、重组人胰岛素胰岛素
2、的研发史胰岛素的研发史自自1818世纪至今,在诸多研究者不断进取的世纪至今,在诸多研究者不断进取的努力下,胰岛素的研究经历了五个阶段:努力下,胰岛素的研究经历了五个阶段:发现胰岛素发现胰岛素 得到胰岛素得到胰岛素 了解胰岛素了解胰岛素 合成胰岛素合成胰岛素 改造胰岛素改造胰岛素胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史 得到胰岛素得到胰岛素19211921年年 从狗的胰脏提取了胰岛素从狗的胰脏提取了胰岛素 并用于临床并用于临床James BCollip(化学家)Frederick G.Banting(医生)获1923年诺贝尔医学奖 Charies HBest(学生助理)J.J.RMacleod(生理
3、学家)获1923年诺贝尔生理学奖为纪念四位科学家为糖尿病治疗做出的杰出贡献将班丁(Banting)医生的生日(11月14日)定为世界糖尿病日胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史了解胰岛素了解胰岛素19551955年年 Frederick Sanger Frederick Sanger (英国英国)阐明牛胰岛素阐明牛胰岛素的氨基酸排列顺序的氨基酸排列顺序获得获得19581958年诺贝尔化年诺贝尔化学奖学奖胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史了解胰岛素了解胰岛素Rosalyn Yalow (and Solomon Berson)(美国)1959年开始用放射免疫方法测定血液中胰岛素含量1977年,获
4、诺贝尔生理学或医学奖 胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史得到胰岛素得到胰岛素1926年年 John J.Abel 得到结晶胰岛素得到结晶胰岛素1935年年 Scott and Fiacher 获得高纯度结晶胰岛素获得高纯度结晶胰岛素胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史得到胰岛素得到胰岛素19361936年年 Hans Hans ChristanChristan HagedornHagedorn,et al,et al 合成鱼精蛋白锌胰岛素合成鱼精蛋白锌胰岛素(PZI)(PZI)19461946年年 Hans Hans ChristanChristan HagedornHagedorn,et
5、al,et al 合成中效合成中效 胰岛素制剂(胰岛素制剂(NPHNPH)Hagedorn,是PZI、NPH的主要发明者,内科医师,博士,丹麦Steno糖尿病中心创始人,兼任主任26年胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史得到胰岛素得到胰岛素1951年年锌胰岛素锌胰岛素1961年年中性可溶性胰岛素中性可溶性胰岛素1964年年预混胰岛素预混胰岛素1972年年单峰胰岛素单峰胰岛素1973年年单组分胰岛素单组分胰岛素 (纯度达到(纯度达到99%)1965年年 王应睐,邹承鲁,龚岳亭等王应睐,邹承鲁,龚岳亭等(中中)Katsoyannis PG(美美)Meienhorer(德德)人工合成牛胰岛素人工合成
6、牛胰岛素1967年年 Donald F.Steiner(美美)发现胰岛素原发现胰岛素原1969年年 Dorothy Hodgkin(英英)确定胰岛素氨基酸排列的三维空间结构确定胰岛素氨基酸排列的三维空间结构1971年年 Pierre Freychet(美美)确认胰岛素受体确认胰岛素受体胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史了解胰了解胰岛素岛素胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史了解胰岛素了解胰岛素 19581958年,由中科院上年,由中科院上海生物化学所、有机海生物化学所、有机化学所和北京大学联化学所和北京大学联合进行人工合成胰岛合进行人工合成胰岛素研究,素研究,19651965年获得年获得人工
7、合成牛胰岛素。人工合成牛胰岛素。牛胰岛素晶体结构模型动物胰岛素的副作用 免疫反应 胰岛素耐药 高血糖、低血糖反复发生 注射部位脂肪萎缩 水肿(水钠潴留)胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史合成胰岛素合成胰岛素19791979年年 UllrichUllrich 和和 ItakuraItakura 阐明了胰岛素质粒的分子序列阐明了胰岛素质粒的分子序列1979-19811979-1981年年 GoeddelGoeddel 和和 ChanceChance 开始用开始用DNADNA技术生物合成人胰岛素技术生物合成人胰岛素1981年年-基因合成重组人胰岛素系列制剂基因合成重组人胰岛素系列制剂诺和灵人胰岛素
8、的生产过程胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史了解胰岛了解胰岛素素用用X X线衍射法测出猪胰岛素线衍射法测出猪胰岛素晶体的立体结构为晶体的立体结构为(中国,中国,1971)1971):六个胰岛素分子和:六个胰岛素分子和两个锌离子的胰岛素六聚体。两个锌离子的胰岛素六聚体。两个胰岛素分子形成二聚体,两个胰岛素分子形成二聚体,三个二聚体围绕着三重轴形三个二聚体围绕着三重轴形成对称排列的六聚体。成对称排列的六聚体。作为胰岛素的储存形式,在作为胰岛素的储存形式,在胰岛素制剂注射到人体内也胰岛素制剂注射到人体内也需要经过由六聚体解离为二需要经过由六聚体解离为二聚体,再分解为单体释放入聚体,再分解为单体释放
9、入血液被利用的过程。血液被利用的过程。胰岛素六聚体的三维结构图目前目前短效短效胰岛素治疗的问题胰岛素治疗的问题l l皮下注射起效时间慢皮下注射起效时间慢皮下注射起效时间慢皮下注射起效时间慢l l作用时间长作用时间长作用时间长作用时间长l l早期餐后高血糖和随后的下一餐前的早期餐后高血糖和随后的下一餐前的早期餐后高血糖和随后的下一餐前的早期餐后高血糖和随后的下一餐前的低血糖危险升高低血糖危险升高低血糖危险升高低血糖危险升高l l餐前餐前餐前餐前30303030分钟注射胰岛素分钟注射胰岛素分钟注射胰岛素分钟注射胰岛素依从性差依从性差依从性差依从性差临床需要起效更快的胰岛素制剂临床需要起效更快的胰岛
10、素制剂速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物2020世纪末世纪末 人胰岛素类似物研制成功人胰岛素类似物研制成功 胰岛素的研究发展史胰岛素的研究发展史 改造胰岛素改造胰岛素胰岛素的蛋白质空间结构对维持其生物活性有胰岛素的蛋白质空间结构对维持其生物活性有很重要的意义,人工合成的胰岛素制剂受此影很重要的意义,人工合成的胰岛素制剂受此影响在皮下注射后需有一定的解离时间才能发挥响在皮下注射后需有一定的解离时间才能发挥效力,故治疗时需提前效力,故治疗时需提前20-3020-30分钟注射胰岛素。分钟注射胰岛素。糖尿病人需要更接近生理状态、使用方便的胰糖尿病人需要更接近生理状态、使用方便的胰岛素制剂。岛素制剂。利用
11、基因重组技术,修饰胰岛素的氨基酸组合:利用基因重组技术,修饰胰岛素的氨基酸组合:A 1B 1213028 2727 28lispro基因合成的人胰岛素类似物基因合成的人胰岛素类似物优泌乐赖脯胰岛素速效胰岛素速效胰岛素A 1B 12130天门冬氨酸赖氨酸glulisine谷氨酸赖氨酸谷赖胰岛素基因重组的速效基因重组的速效人胰岛素类似物,人胰岛素类似物,直接以单体胰岛直接以单体胰岛素的形式入血,素的形式入血,能够在注射后被能够在注射后被迅速吸收,注射迅速吸收,注射1010分钟后即可起分钟后即可起效。效。与长效胰岛素联与长效胰岛素联合应用,模拟基合应用,模拟基础、餐时胰岛素础、餐时胰岛素治疗,血糖更
12、易治疗,血糖更易控制,低血糖发控制,低血糖发生率低。生率低。人胰岛素类似物人胰岛素类似物 基因重组的速效人基因重组的速效人胰岛素类似物的预胰岛素类似物的预混制剂,具有餐时混制剂,具有餐时注射起效快,灵活注射起效快,灵活方便的特性。方便的特性。A 1B 12130天门冬氨酸脯氨酸aspart诺和锐门冬胰岛素诺和锐30特充速效胰岛素速效胰岛素基因合成的人胰岛素类似物基因合成的人胰岛素类似物超长效人胰岛素类似物超长效人胰岛素类似物,比常规长效胰岛素作用时比常规长效胰岛素作用时间更长间更长,主要用于主要用于2424小时小时长期控制基础血糖。长期控制基础血糖。可以与速效类似物联合使可以与速效类似物联合使
13、用用,能很好的模拟正常人能很好的模拟正常人的生理性胰岛素分泌的生理性胰岛素分泌,使使糖尿病患者的血糖水平得糖尿病患者的血糖水平得到到2424小时理想控制。小时理想控制。A 1B 12130肉豆蔻酸赖氨酸detemirA 1B 12130精氨酸甘氨酸glargin32天门冬氨酸来得时甘精胰岛素中、长效胰岛素中、长效胰岛素地特胰岛素 诺和平与胰岛素研究相关的诺贝尔奖项与胰岛素研究相关的诺贝尔奖项斯德哥尔摩-诺贝尔颁奖大厅 1923-F.G.Banting 医学奖医学奖 J.J.R.Macleod 生理学奖生理学奖 1958-Frederick Sanger化学奖化学奖 1977-Rosalyn Y
14、alow 生理学或医学奖生理学或医学奖 The Nobel Prize胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷:胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷:胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷:胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷:2 2 2 2型糖尿病发病机理型糖尿病发病机理型糖尿病发病机理型糖尿病发病机理 胰岛素胰岛素 敏感性敏感性 胰岛素胰岛素 分泌分泌大血管病变大血管病变 30%50%50%50%70%-100%40%70%150%10%100%100%2型型 糖尿病糖尿病 糖耐量低减糖耐量低减 出现胰岛出现胰岛 素抵抗素抵抗 正常糖代谢正常糖代谢 二、重组人生长激素二、重组人生长激素GHGH的相关基础知识的相关基础知识生长激素的概述
15、生长激素的概述生长激素的释放和调控生长激素的释放和调控生长激素的分泌生长激素的分泌生长激素分泌的刺激因素生长激素分泌的刺激因素生长激素分泌的抑制因素生长激素分泌的抑制因素生长激素的生理作用生长激素的生理作用生长激素概述生长激素概述结结 构:含有构:含有191191个氨基酸残基个氨基酸残基的单链,由两个二硫键连接的蛋的单链,由两个二硫键连接的蛋白质。白质。分子量:分子量:22KD 22KD 分分 泌:垂体前叶泌:垂体前叶(腺垂体腺垂体)嗜酸嗜酸细胞分泌细胞分泌,是是腺垂体中含量最多的腺垂体中含量最多的激素激素,约占腺垂体激素的约占腺垂体激素的50%50%。图为图为hGHhGH一级结构一级结构生长
16、激素概述生长激素概述生长激素每天的分泌量生长激素每天的分泌量:-儿童期约为儿童期约为1620ug/kg.d1620ug/kg.d -青春期激增到青春期激增到2038ug/kg.d2038ug/kg.d -成人分泌量减少成人分泌量减少,一直维持至老年一直维持至老年生长激素概述生长激素概述hGHhGH是非糖基化蛋白质激素是非糖基化蛋白质激素,在在垂体和循环中垂体和循环中hGHhGH 的的分子是非均一分子是非均一,包括单体、单体聚合体、分子片段和单体与其它蛋白的复合物。包括单体、单体聚合体、分子片段和单体与其它蛋白的复合物。hGHhGH-基因为正常的基因为正常的hGHhGH,主要在垂体的生长激素细胞
17、中表达;,主要在垂体的生长激素细胞中表达;hGH-2hGH-2基因是一个变异基因,几乎只在胎盘中表达;病理情况下,基因是一个变异基因,几乎只在胎盘中表达;病理情况下,hGH-2hGH-2基因可在垂体瘤组织中表达。基因可在垂体瘤组织中表达。hGHhGH-基因编码个基因编码个aaaa GH GH前体,翻译后剪去前体,翻译后剪去2626个个aaaa的信号的信号肽,形成肽,形成22KD22KD的的191191个氨基酸单链多肽的个氨基酸单链多肽的hGHhGH;另一种剪切方式形;另一种剪切方式形成成2 2KDKD的的1 1个氨基酸单链多肽;个氨基酸单链多肽;hGH-2hGH-2基因的翻译产物可发生基因的翻
18、译产物可发生糖基化,使分子量增加到糖基化,使分子量增加到2 2KDKD。22KD 22KD hGHhGH约占垂体内约占垂体内hGHhGH的,是循环中主要的的,是循环中主要的hGHhGH。生长激素的天然构象第一张生长激素晶体衍射照片显示SCIENCE,1992;255:306-312生长激素概述生长激素概述生长激素的分泌、调节生长激素的分泌、调节高级神经中枢下丘脑垂体前叶生长激素GHRH(+)SRIF(-)IGFs(亦称生长介素)直接作用甲状腺性腺生长激素的分泌与调节生长激素的分泌与调节特点:脉冲式分泌特点:脉冲式分泌,与年龄相关,青春发育中期与年龄相关,青春发育中期分泌脉冲幅度最大,分泌量最多
19、分泌脉冲幅度最大,分泌量最多频率:间隔约频率:间隔约35小时小时高峰:睡后一小时分泌达高峰,分泌量是一天总高峰:睡后一小时分泌达高峰,分泌量是一天总量的一半以上。量的一半以上。调节:下丘脑分泌两个神经激素调节:下丘脑分泌两个神经激素 生长激素释放激素(生长激素释放激素(GHRH)生长激素释放抑制激素(生长激素释放抑制激素(SRIF)中枢神经系统通过多巴胺,中枢神经系统通过多巴胺,5-羟色胺和羟色胺和去甲肾上腺素等神经递质调控去甲肾上腺素等神经递质调控GHRH和和SRIH的的分泌。分泌。生理下生长激素的分泌模式生理下生长激素的分泌模式间隔35小时*,约8个脉冲/日,夜间最高青春期不同阶段生长激素
20、的分泌青春期不同阶段生长激素的分泌青春期青春期前前早早中中后后成人成人年龄(岁)年龄(岁)9.00.311.5 0.214.4 0.216.4 0.423.0 0.624hGH浓度浓度(ug/L)6.7 1.04.7 0.713.8 2.44.4 0.93.9 0.5GH脉冲强度脉冲强度(ug/L)14.4 1.312.8 1.322.4 2.814.7 3.910.3 1.3GH脉冲数脉冲数(24h)8.8 0.77.0 0.57.8 0.66.60.66.1 0.5GH分泌分泌(ugkg-1 24h-1)2920601917生长激素生理作用(一)生长激素生理作用(一)促进生长,调节骨代谢促
21、进生长,调节骨代谢刺激骨骺端软骨细胞分化、增殖,从而促进刺激骨骺端软骨细胞分化、增殖,从而促进骨生长,使骨长度增加。骨生长,使骨长度增加。可直接刺激成骨细胞代谢,并对维持骨矿物可直接刺激成骨细胞代谢,并对维持骨矿物质含量、骨密度起重要作用。质含量、骨密度起重要作用。协同性激素及促钙化激素共同干预骨的重塑。协同性激素及促钙化激素共同干预骨的重塑。生长激素生理作用(二)生长激素生理作用(二)调节物质代谢调节物质代谢促进蛋白质合成,纠正负氮平衡。促进蛋白质合成,纠正负氮平衡。调节脂代谢,降低机体脂肪储备,增加血清脂肪酸含量,降低调节脂代谢,降低机体脂肪储备,增加血清脂肪酸含量,降低血清胆固醇和低密度
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