胰岛素及其临床应用幻灯片.ppt
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1、胰岛素及其临床应用第1页,共75页,编辑于2022年,星期二世界上第一例糖尿病应用胰岛素治疗获成功世界上第一例糖尿病应用胰岛素治疗获成功u19211921年年5 5月,月,BantingBanting和和BestBest:结扎狗胰管,从萎结扎狗胰管,从萎缩的胰腺组织中提取物具降糖作用缩的胰腺组织中提取物具降糖作用u19221922年年1 1月,多伦多总医院一名月,多伦多总医院一名1414岁患严重糖尿病岁患严重糖尿病的女孩的女孩(Leonard Thompson)Leonard Thompson)接受牛胰腺提取液的接受牛胰腺提取液的治疗治疗u患儿高血糖近于完全消失,血糖降至正常患儿高血糖近于完全
2、消失,血糖降至正常u尿酮体消失尿酮体消失u精神、体力大大好转精神、体力大大好转第2页,共75页,编辑于2022年,星期二胰岛素纯化的进展胰岛素纯化的进展u重结晶法重结晶法(1970(1970年以前年以前)v含相当多杂质:胰岛素原、胰岛素分解中间物、含相当多杂质:胰岛素原、胰岛素分解中间物、胰高糖素、生长抑素、胰多肽胰高糖素、生长抑素、胰多肽v标准制剂中胰岛素原含量达标准制剂中胰岛素原含量达10,000 20,000 10,000 20,000 ppm(parts per million)ppm(parts per million),即百万分之即百万分之1-21-2万万u单峰胰岛素单峰胰岛素(m
3、onopeak insulin)monopeak insulin)v层析法提纯层析法提纯v杂质少于杂质少于50 50 ppmppm第3页,共75页,编辑于2022年,星期二u单组分胰岛素单组分胰岛素(monocomponent insulin)(monocomponent insulin)v离子交换树脂层析法离子交换树脂层析法v杂质杂质 10 ppm 10 ppmu高纯度胰岛素高纯度胰岛素(highly purified insulin)(highly purified insulin)v凝胶层析加离子交换凝胶层析加离子交换v杂质少于杂质少于10 ppm10 ppmu进一步提纯的单组分胰岛素进
4、一步提纯的单组分胰岛素v杂质少于杂质少于1 1 ppmppmu胰岛素纯化的进步大大减少了杂质蛋白免疫原性所胰岛素纯化的进步大大减少了杂质蛋白免疫原性所引起的并发症引起的并发症v胰岛素过敏、胰岛素抵抗、局部脂肪萎缩胰岛素过敏、胰岛素抵抗、局部脂肪萎缩胰岛素纯化的进展胰岛素纯化的进展第4页,共75页,编辑于2022年,星期二锌混悬剂缓效胰岛素锌混悬剂缓效胰岛素(50(50年代期年代期)uHallas-MollerHallas-Moller,19521952年年u单加锌,不加鱼精蛋白,亦可延长胰岛素的作用单加锌,不加鱼精蛋白,亦可延长胰岛素的作用u在在pHpH中性条件下,加入过量的锌中性条件下,加入
5、过量的锌u锌含量:锌含量:0.15 0.20 0.15 0.20 mg/100 iumg/100 iuu可使胰岛素处于结晶状态,注入皮下后,再溶解,然后被吸收可使胰岛素处于结晶状态,注入皮下后,再溶解,然后被吸收u按制备方法的不同,可有不同的制剂:按制备方法的不同,可有不同的制剂:v半缓胰岛素半缓胰岛素(semi-lente)semi-lente),属作用较快的中效制剂,胰岛素处于属作用较快的中效制剂,胰岛素处于不定形细粒状态,注射后可较快再溶解,被吸收不定形细粒状态,注射后可较快再溶解,被吸收v特慢胰岛素特慢胰岛素(ultra-lente)ultra-lente),属长效制剂胰岛素,处于结晶
6、状态,属长效制剂胰岛素,处于结晶状态,颗粒较大,再溶解较慢颗粒较大,再溶解较慢v缓效胰岛素缓效胰岛素(lente)lente)u以上两种制剂的混合,其作用介于中效及长效之间以上两种制剂的混合,其作用介于中效及长效之间第5页,共75页,编辑于2022年,星期二中性鱼精蛋白胰岛素中性鱼精蛋白胰岛素Neutral Protamine insulin Hagedorn(NPH)Neutral Protamine insulin Hagedorn(NPH)u属中效制剂属中效制剂u鱼精蛋白与胰岛素二者的量相匹配,鱼精蛋白与胰岛素二者的量相匹配,0.4 mg/100 iu0.4 mg/100 iu,鱼精蛋白
7、无多余鱼精蛋白无多余u二者呈相当的比份二者呈相当的比份(Isophane proportion)Isophane proportion)u只需加微量的锌使制剂稳定:锌只需加微量的锌使制剂稳定:锌0.016 0.04 0.016 0.04 mg/100 iumg/100 iuuNPHNPH与与RIRI混合应用时,由于无多余的鱼精蛋白,故混合应用时,由于无多余的鱼精蛋白,故RIRI不被吸附,以速效形式存在不被吸附,以速效形式存在u目前有各种比例的预混胰岛素目前有各种比例的预混胰岛素(Premixed Premixed insulin)NPH/RI:70/30,80/20,60/40insulin)
8、NPH/RI:70/30,80/20,60/40第6页,共75页,编辑于2022年,星期二长效胰岛素的发展长效胰岛素的发展鱼精蛋白与胰岛素结合型缓效胰岛素研制成功鱼精蛋白与胰岛素结合型缓效胰岛素研制成功鱼精蛋白与胰岛素结合型缓效胰岛素研制成功鱼精蛋白与胰岛素结合型缓效胰岛素研制成功uHagcdorn 1936Hagcdorn 1936u鱼精蛋白鱼精蛋白(Protamine)Protamine)为雄鱼生殖腺所含的一组碱为雄鱼生殖腺所含的一组碱性蛋白质性蛋白质upHpH中性的胰岛素加入鱼精蛋白后,其溶解度降低,中性的胰岛素加入鱼精蛋白后,其溶解度降低,形成胰岛素鱼精蛋白复合沉淀物形成胰岛素鱼精蛋白
9、复合沉淀物u注射至皮下组织后,蛋白酶将鱼精蛋白分解下来,注射至皮下组织后,蛋白酶将鱼精蛋白分解下来,胰岛素逐渐释出胰岛素逐渐释出u有两种主要的制剂有两种主要的制剂第7页,共75页,编辑于2022年,星期二国内常用胰岛素一览表国内常用胰岛素一览表产品名产品名 生产厂家生产厂家 种属来源种属来源 包装包装(U/(U/瓶瓶)短效胰岛素短效胰岛素中性胰岛素中性胰岛素(RI)(RI)上海生物制药厂上海生物制药厂 猪猪 400 400 U/U/瓶瓶常规优泌林常规优泌林 礼来礼来 人人 400 400 U/U/瓶瓶(Humulin-R)(Humulin-R)(人工合成人工合成)诺和灵诺和灵-R R 诺和诺德
10、诺和诺德 人人 400 400 U/U/瓶瓶(Actrapid-P)(Actrapid-P)(人工合成人工合成)诺和灵诺和灵-R R 诺和诺德诺和诺德 人人 150 150 U/U/瓶瓶(笔专用笔专用)()(人工合成人工合成)Lispro Lispro 礼来礼来 人人 400 400 U/U/瓶瓶中效胰岛素中效胰岛素中效优泌林中效优泌林 礼来礼来 人人 400 400 U/U/瓶瓶(Humulin-N)(Humulin-N)(人工合成人工合成)诺和灵诺和灵-N N 诺和诺德诺和诺德 人人 400 400 U/U/瓶瓶(Protaphane)(Protaphane)(人工合成人工合成)诺和灵诺和
11、灵-N N 诺和诺德诺和诺德 人人 150 150 U/U/瓶瓶(笔专用笔专用)()(人工合成人工合成)NPH NPH 徐州生化制药厂徐州生化制药厂 猪猪 400 400 U/U/瓶瓶第8页,共75页,编辑于2022年,星期二 产品名产品名 生产厂家生产厂家 种属来源种属来源 包装包装(U/(U/瓶瓶)长效胰岛素长效胰岛素精蛋白锌胰岛素精蛋白锌胰岛素 徐州生化制药厂徐州生化制药厂 猪猪 400 400 U/U/瓶瓶(PZI)PZI)混合胰岛素混合胰岛素70/3070/30优泌林优泌林 礼来礼来 人人 400 400 U/U/瓶瓶(Humulin 70/30)(Humulin 70/30)(人工
12、合成人工合成)诺和灵诺和灵-M M 诺和诺德诺和诺德 人人 400 400 U/U/瓶瓶(Mixtard)(Mixtard)(人工合成人工合成)诺和灵诺和灵-M M 诺和诺德诺和诺德 人人 150 150 U/U/瓶瓶(笔专用笔专用)()(人工合成人工合成)国内常用胰岛素一览表国内常用胰岛素一览表第9页,共75页,编辑于2022年,星期二鱼精蛋白锌胰岛素鱼精蛋白锌胰岛素Protamine Zine Insulin(PZI)Protamine Zine Insulin(PZI)u属长效制剂属长效制剂u鱼精蛋白与胰岛素的比例为鱼精蛋白与胰岛素的比例为1.2 mg/100 iu1.2 mg/100
13、iu,鱼精蛋鱼精蛋白有过剩白有过剩u需有过量锌使制剂稳定:锌需有过量锌使制剂稳定:锌0.2 0.2 mg/100 iumg/100 iuu如如PZIPZI与与RIRI混合应用,有一部分混合应用,有一部分RIRI被鱼精蛋白吸附而被鱼精蛋白吸附而变为缓效变为缓效uPZIPZI约可吸附其本身半量的约可吸附其本身半量的RIRI例如例如PZI 20 U+RI 20 u(1:1PZI 20 U+RI 20 u(1:1混合混合)约相当于约相当于PZI 30 u+RI 10 u(3:1PZI 30 u+RI 10 u(3:1混合混合)第10页,共75页,编辑于2022年,星期二人胰岛素人胰岛素u化学合成化学合
14、成中科院上海生化所:高质量的结晶纯品中科院上海生化所:高质量的结晶纯品u重组重组DNADNA:人工合成人胰岛素人工合成人胰岛素v先合成编码胰岛素先合成编码胰岛素A A链,链,B B链的链的DNADNA序列,将其植序列,将其植入大肠杆菌质粒中,提纯肽链,并用二硫键连接入大肠杆菌质粒中,提纯肽链,并用二硫键连接起来起来v先合成胰岛素原,再用酶裂解先合成胰岛素原,再用酶裂解人工合成胰岛素不含杂质,不含杂质、胰多肽等人工合成胰岛素不含杂质,不含杂质、胰多肽等第11页,共75页,编辑于2022年,星期二人与动物胰岛素在生物学活性及药效学上的差别人与动物胰岛素在生物学活性及药效学上的差别u总的来说,人胰岛
15、素与猪等动物胰岛素,药效作用上甚为相近总的来说,人胰岛素与猪等动物胰岛素,药效作用上甚为相近u药效学上的差别:药效学上的差别:v人正规胰岛素皮下注射后吸收较快,起效时间较早人正规胰岛素皮下注射后吸收较快,起效时间较早v人超缓胰岛素较之牛的相应制剂作用较短,需每日注射人超缓胰岛素较之牛的相应制剂作用较短,需每日注射2 2次次u人与动物胰岛素在免疫原性上的差别人与动物胰岛素在免疫原性上的差别v人胰岛素的抗原性较牛胰岛素为弱人胰岛素的抗原性较牛胰岛素为弱v较猪胰岛素抗原性也轻较猪胰岛素抗原性也轻v用人胰岛素后,血中针对胰岛素抗体的滴度较之使用动物胰岛素后为用人胰岛素后,血中针对胰岛素抗体的滴度较之使
16、用动物胰岛素后为低低u低血糖问题低血糖问题v应用人胰岛素后低血糖的发生较多,可能与强化治疗的应用较普遍有应用人胰岛素后低血糖的发生较多,可能与强化治疗的应用较普遍有关关第12页,共75页,编辑于2022年,星期二人胰岛素的适应症人胰岛素的适应症u由于人胰岛素纯净,抗原性弱,价格降低,故由于人胰岛素纯净,抗原性弱,价格降低,故未来的趋势,以采用人胰岛素为主未来的趋势,以采用人胰岛素为主u需由动物胰岛素改用人胰岛素的临床情况需由动物胰岛素改用人胰岛素的临床情况v由于动物胰岛素抗原性引起的临床问题:胰由于动物胰岛素抗原性引起的临床问题:胰岛素过敏、胰岛素抵抗、注射局部脂肪萎缩岛素过敏、胰岛素抵抗、注
17、射局部脂肪萎缩v动物正规胰岛素引起餐后较晚时的低血糖动物正规胰岛素引起餐后较晚时的低血糖v间断性用胰岛素最易产生免疫反应,故妊娠间断性用胰岛素最易产生免疫反应,故妊娠糖尿病、糖尿病、2 2型糖尿病以用人胰岛素为妥型糖尿病以用人胰岛素为妥第13页,共75页,编辑于2022年,星期二胰岛素类似物胰岛素类似物u速效胰岛素皮下注射后作用不够快,不能与餐速效胰岛素皮下注射后作用不够快,不能与餐后高血糖同步后高血糖同步u迟缓胰岛素在吸收过程中出现峰值,不能模拟迟缓胰岛素在吸收过程中出现峰值,不能模拟生理性的基础分泌生理性的基础分泌u人及动物胰岛素制剂的临床应用不能完全符合人及动物胰岛素制剂的临床应用不能完
18、全符合生理性需要生理性需要u为解决上述问题,将胰岛素分子加以改造,以为解决上述问题,将胰岛素分子加以改造,以得出得出 超速超速 及及 超缓超缓 的胰岛素类似物的胰岛素类似物第14页,共75页,编辑于2022年,星期二速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物u胰岛素多聚体及单体胰岛素多聚体及单体v药用制剂中的胰岛素处于六聚体状态,主要药用制剂中的胰岛素处于六聚体状态,主要由于浓度过高所致由于浓度过高所致v六聚体外形似一个压扁了的球,直径约六聚体外形似一个压扁了的球,直径约5 nm5 nm,高度约高度约3.5 3.5 nmnm,由由3 3个相同的二聚体组成个相同的二聚体组成v胰岛素注射至皮下后扩散至组织间
19、隙液中,胰岛素注射至皮下后扩散至组织间隙液中,逐渐稀释,离解为二聚体及单体,然后透过逐渐稀释,离解为二聚体及单体,然后透过毛细血管被吸收入血毛细血管被吸收入血v血循环中的胰岛素处于单体状态,可直接发血循环中的胰岛素处于单体状态,可直接发挥生物学效应挥生物学效应第15页,共75页,编辑于2022年,星期二理想的速效胰岛素类似物应具备的特性理想的速效胰岛素类似物应具备的特性u无免疫原性,不引起免疫反应无免疫原性,不引起免疫反应u化学性质稳定化学性质稳定u可与长效胰岛素或胰岛素类似物混合使用,不影响彼可与长效胰岛素或胰岛素类似物混合使用,不影响彼此药效此药效u代谢作用明显强于促进细胞有丝分裂作用代谢
20、作用明显强于促进细胞有丝分裂作用u促进外周组织对葡萄糖的利用促进外周组织对葡萄糖的利用u作用时间:皮下注射后作用时间:皮下注射后30306060分钟血浓度达峰值,药分钟血浓度达峰值,药效持续时间少于效持续时间少于4 h4 h第16页,共75页,编辑于2022年,星期二制备速效胰岛素类似物的策略制备速效胰岛素类似物的策略u形成二聚体有关的主要部位为形成二聚体有关的主要部位为B B链中氨基酸链中氨基酸vB8B8、B9B9、B12B12、B16B16、B21B21、B23-29B23-29uB16B16、B23-25B23-25与胰岛素结合其受体有关,不能改变,否则影与胰岛素结合其受体有关,不能改变
21、,否则影响生物活性响生物活性u阻碍二聚体形成的策略阻碍二聚体形成的策略v在聚合的界面引起一个电荷上的排斥状态在聚合的界面引起一个电荷上的排斥状态如如B28B28脯氨酸脯氨酸(Pro)Pro)换为门冬氨酸换为门冬氨酸(Asp)Asp)B28 AspB28 Asp胰岛素胰岛素(Novo-Nordisk)Novo-Nordisk)v模仿模仿IGF-1IGF-1的结构的结构B28 Pro B29 LysB28 Pro B29 Lys换为换为B28 Lys B29 ProB28 Lys B29 ProLispro insulin(Eli Lilly)Lispro insulin(Eli Lilly)第1
22、7页,共75页,编辑于2022年,星期二Limitations of Regular Human InsulinuSlow onset of activityvInconvenient for patient(administered 30-60 minutes prior to meal)1uLong duration of activityvPotential for late postprandial(4-6 hours)1vLasts up to 12 hoursAdapted from Pampanelll,et al.Diabetes Care.1995;18:1452-1459.
23、*(5 Minutes Before Meal)6 Non-diabetic Subjects6 Hum-R Type 1 Subjects*Insulin(mU/I)0 60 120 180 240 300 360 420Minutes第18页,共75页,编辑于2022年,星期二INSULIN LISPRO Humalog Lys(b 28),Pro(B 29)-Human Insulin Analog(recombinant DNA origin)SSA-chainSSSSB-chainB28LYSB29PRO第19页,共75页,编辑于2022年,星期二Dissociation of In
24、sulinsRegular Human InsulinClsza K,et al,Structure,1995;3:615-622Humalog formulationformulationcapillary membrane10-3 M10-3 M10-5 M10-8 Mpeak time 2-4 hrpeak time1 hr10-3 M10-3 Mtransient10-3 M第20页,共75页,编辑于2022年,星期二Preclinical Pharmacology:In Vitro EffectsInsulin lispro is equipotent to reglular hum
25、an insulin:uBinding to human placental insulin receptoruDissociation from human HepG2 insulin receptoruStimulation of growth in human mammary epithelial cells第21页,共75页,编辑于2022年,星期二History of Innovation inDiabetes Treatmentu1921&1923vDiscovery and Commercial Availability of Insulinu1930s&1940svProtra
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- 胰岛素 及其 临床 应用 幻灯片
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