重组激素类药物课件.ppt
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1、关于重组激素类药物关于重组激素类药物现在学习的是第1页,共61页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、
2、重组人胰岛素现在学习的是第2页,共61页胰岛素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现在学习的是第3页,共61页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
3、学奖 Charies HBest(学生助理)J.J.RMacleod(生理学家)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)定为世界糖尿病日现在学习的是第4页,共61页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现在学习的是第5页,共61页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Rosa
4、lyn 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,获诺贝尔生理学或医学奖 现在学习的是第6页,共61页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现在学习的是第7页,共61页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 Christan Hagedorn,et alHans Christan Hagedorn,
5、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 Christan Hagedorn,et alHans Christan Hagedorn,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年现在学习的是第8页,共61页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197
6、3年年单组分胰岛素单组分胰岛素 (纯度达到(纯度达到99%)现在学习的是第9页,共61页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岛了解胰岛素素现在学习的是
7、第10页,共61页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,由中科院上海年,由中科院上海生物化学所、有机化学生物化学所、有机化学所和北京大学联合进行所和北京大学联合进行人工合成胰岛素研究,人工合成胰岛素研究,19651965年获得人工合成年获得人工合成牛胰岛素。牛胰岛素。牛胰岛素晶体结构模型现在学习的是第11页,共61页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)现在学习的是第12页,共61页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 Ullrich Ullrich 和
8、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 Goeddel Goeddel 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现在学习的是第13页,共61页诺和灵人胰岛素的生产过程现在学习的是第14页,共61页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用用X X线衍射法测出猪胰岛素晶体线衍射法测出猪胰岛素晶体的立体结构为的立体结构为(中国,中国,1971)1971):六个胰岛素分子和
9、两个锌离子六个胰岛素分子和两个锌离子的胰岛素六聚体。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成三个二聚体围绕着三重轴形成对称排列的六聚体。对称排列的六聚体。作为胰岛素的储存形式,在胰作为胰岛素的储存形式,在胰岛素制剂注射到人体内也需要岛素制剂注射到人体内也需要经过由六聚体解离为二聚体,经过由六聚体解离为二聚体,再分解为单体释放入血液被利再分解为单体释放入血液被利用的过程。用的过程。胰岛素六聚体的三维结构图现在学习的是第15页,共61页目前短效胰岛素治疗的问题目前短效胰岛素治疗的问题l l皮下注射起效时间慢皮下注射起效时间慢l l作用时间长作用
10、时间长l l早期餐后高血糖和随后的下一餐前的低血早期餐后高血糖和随后的下一餐前的低血糖危险升高糖危险升高l l餐前餐前餐前餐前30303030分钟注射胰岛素依从性差分钟注射胰岛素依从性差分钟注射胰岛素依从性差分钟注射胰岛素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素制剂速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物现在学习的是第16页,共61页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很重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响
11、在皮下要的意义,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效力,故治疗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、使用方便的胰岛素制糖尿病人需要更接近生理状态、使用方便的胰岛素制剂。剂。利用基因重组技术,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:现在学习的是第17页,共61页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glul
12、isine谷氨酸赖氨酸谷赖胰岛素基因重组的速效人胰基因重组的速效人胰岛素类似物,直接以岛素类似物,直接以单体胰岛素的形式入单体胰岛素的形式入血,能够在注射后被血,能够在注射后被迅速吸收,注射迅速吸收,注射1010分分钟后即可起效。钟后即可起效。与长效胰岛素联合应与长效胰岛素联合应用,模拟基础、餐时用,模拟基础、餐时胰岛素治疗,血糖更胰岛素治疗,血糖更易控制,低血糖发生易控制,低血糖发生率低。率低。现在学习的是第18页,共61页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。
13、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现在学习的是第19页,共61页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,比比常规长效胰岛素作用时间更常规长效胰岛素作用时间更长长,主要用于主要用于2424小时长期控小时长期控制基础血糖。制基础血糖。可以与速效类似物联合使用可以与速效类似物联合使用,能很好的模拟正常人的生理能很好的模拟正常人的生理性胰岛素分泌性胰岛素分泌,使糖尿病患者使糖尿病患者的血糖水平得到的血糖水平得到2424小时理想小时理想控制。控制。A 1B 12130肉豆蔻酸赖氨
14、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 诺和平现在学习的是第20页,共61页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 Yalow 生理学或医学奖生理学或医学奖 The Nobel Prize现在学习的是第21页,共61页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
15、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 现在学习的是第22页,共61页二、重组人生长激素二、重组人生长激素现在学习的是第23页,共61页GHGH的相关基础知识的相关基础知识生长激素的概述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
16、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现在学习的是第24页,共61页生长激素概述生长激素概述结结 构:含有构:含有191191个氨基酸残基的个氨基酸残基的单链,由两个二硫键连接的蛋白质。单链,由两个二硫键连接的蛋白质。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)嗜酸细胞嗜酸细胞分泌分泌,是是腺垂体中含量最多的激素腺垂体中含量最多的激素,约约占腺垂体激素的占腺垂体激素的50%50%。图为图为hGHhGH一级结构一级结构现在学习的是第25页,共61页生长激素概述生长激素概述
17、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现在学习的是第26页,共61页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hGH hGH 的的分子是非均一分子是非均一,包括单包括单体、单体聚合体、分子片段和单体与其它蛋白的复合物。体、单体聚合体、分子片段和单体与其它蛋白的复合物。hGH-hGH-基因为正常的基因为正常的hGHhGH,主要在垂体
18、的生长激素细胞中表达;,主要在垂体的生长激素细胞中表达;hGH-2hGH-2基因基因是一个变异基因,几乎只在胎盘中表达;病理情况下,是一个变异基因,几乎只在胎盘中表达;病理情况下,hGH-2hGH-2基因可在垂体瘤组基因可在垂体瘤组织中表达。织中表达。hGH-hGH-基因编码个基因编码个aa GHaa GH前体,翻译后剪去前体,翻译后剪去2626个个aaaa的信号肽,形成的信号肽,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;另一种剪切方式形成;另一种剪切方式形成2 2KDKD的的1 1个个氨基酸单链多肽;氨基酸单链多肽;hGH-2hGH-2基因的翻译产
19、物可发生糖基化,使分子量增加到基因的翻译产物可发生糖基化,使分子量增加到2 2KDKD。22KD hGH22KD hGH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。现在学习的是第27页,共61页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现在学习的是第28页,共61页生长激素概述生长激素概述现在学习的是第29页,共61页生长激素的分泌、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现在学习的是第30页,共61页生长激素的分泌
20、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,青春发育中期分泌与年龄相关,青春发育中期分泌脉冲幅度最大,分泌量最多脉冲幅度最大,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,分泌量是一天总量高峰:睡后一小时分泌达高峰,分泌量是一天总量的一半以上。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-羟色胺和去羟色胺和去甲肾上腺素等神经递质调控甲肾上腺素等神经递质调控GHRH和
21、和SRIH的分泌。的分泌。现在学习的是第31页,共61页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,夜间最高现在学习的是第32页,共61页青春期不同阶段生长激素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
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