Как в промышленности получают инсулин. Из чего делают инсулин для диабетиков: современное производство и методы получения

Инсулин является жизненно важным лекарственным препаратом, он произвел настоящую революцию в жизни многих людей, страдающих сахарным диабетом.

Во всей истории медицины и фармации 20 века можно выделить, пожалуй, только одну группу медикаментов, имеющих такую же важность – это антибиотики. Они, равно как и инсулин, очень быстро вошли в медицину и помогли спасти множество человеческих жизней.

День борьбы против сахарного диабета отмечается по инициативе Всемирной Организации Здравоохранения каждый год, начиная с 1991 г в день рождения канадского физиолога Ф.Бантинга, который открыл гормон инсулин вместе с Дж.Дж.Маклеодом. Давайте рассмотрим, как получают делают этот гормон.

Чем отличаются препараты инсулина друг от друга

Степень очистки.
Источник получения – бывает свиной, бычий, человеческий инсулин.
Дополнительные компоненты, входящие в раствор препарата – консерванты, пролонгаторы действия и другие.
Концентрация.
рН раствора.
Возможность смешивания препаратов короткого и продленного действия.

Инсулин представляет собой гормон, который вырабатывается специальными клетками поджелудочной железы. Он является двухцепочечным белком, в состав которого включена 51 аминокислота.

В мире ежегодно употребляется около 6 миллиардов единиц инсулина (1 единица – это 42 мкг вещества). Производство инсулина является высокотехнологичным и осуществляется только промышленными способами.

Источники получения инсулина

В настоящее время в зависимости от источника получения выделяют свиной инсулин и препараты человеческого инсулина.

Свиной инсулин сейчас имеет очень высокую степень очистки, обладает хорошим сахароснижающим эффектом, на него практически не бывает аллергических реакций.

Препараты инсулина человека полностью соответствуют по химическому строению человеческому гормону. Они производятся обычно путем биосинтеза с применением генно-инженерных технологий.

Крупные фирмы производители используют такие методики производства, которые гарантируют соответствие их продукции всем стандартам качества. Больших различий в действии человеческого и свиного монокомпонентного инсулина (то есть высокоочищенного) не выявлено, в отношении иммунной системы, по данным многих исследований, разница минимальна.

Вспомогательные компоненты, используемые при производстве инсулина

Во флаконе с препаратом содержится раствор, содержащий не только сам гормон инсулин, но также и другие соединения. Каждое из них играет свою определенную роль:

продление действия препарата;
дезинфекция раствора;
наличие буферных свойств раствора и поддержание нейтрального рН (кислотно-щелочной баланс).

Продление действия инсулина

Для создания инсулина продленного действия к раствору обычного инсулина добавляют одно из двух соединений – цинк или протамин. В зависимости от этого все инсулины можно разделить на две группы:

протамин-инсулины – протафан, инсуман базал, НПХ, хумулин Н;
цинк-инсулины – инсулин-цинк-суспензии моно-тард, ленте, хумулин-цинк.

Протамин представляет собой белок, но побочные реакции в виде аллергии на него бывают очень редко.

Для создания нейтральной среды раствора к нему добавляют фосфатный буфер. При этом нужно помнить, что инсулин, содержащий фосфаты, категорически запрещено соединять с инсулин-цинк-суспензией (ИЦС), так как фосфат цинка при этом выпадает в осадок, и действие цинк-инсулина укорачивается самым непредсказуемым образом.

Дезинфицирующие компоненты

Обеззараживающим действием обладают некоторые из соединений, которые по фармако-технологическим критериям и так должны быть введены в препарат. К ним относятся крезол и фенол (оба они имеют специфический запах), а еще метилпарабензоат (метилпарабен), у которого запах отсутствует.

Введение какого-либо из данных консервантов и обуславливает специфический запах некоторых препаратов инсулина. Все консерванты в количестве, в котором они находятся в препаратах инсулина, не имеют какого-либо негативного влияния.

В протамин-инсулины обычно включают крезол или фенол. В растворы ИЦС фенол добавлять нельзя, потому что он изменяет физические свойства частиц гормона. В данные препараты включают метилпарабен. Также антимикробным действие обладают ионы цинка, находящиеся в растворе.

Благодаря такой многоступенчатой антибактериальной защите с помощью консервантов предотвращается развитие возможных осложнений, причиной которых могло бы стать бактериальное обсеменение при многократном введении иглы во флакон с раствором.

За счет наличия такого механизма защиты пациент может использовать для подкожных инъекций препарата один и тот же шприц в течение 5 – 7 дней (при условии, что шприц использует только он один). Более того, консерванты дают возможность не использовать спирт для обработки кожи перед инъекцией, но опять же только в том случае, если больной делает инъекцию сам себе шприцем с тонкой иглой (инсулиновым).

Калибровка инсулиновых шприцев

В первых препаратах инсулина в одном мл раствора содержалась только дона единица гормона. Позднее концентрацию увеличили. Большая часть препаратов инсулина во флаконах, применяемых в России, содержит в 1 мл раствора 40 ед. Флаконы при этом обычно маркируются символом U-40 или 40 ед/мл.

Для широкого использования предназначаются, как раз, для такого инсулина и их калибровка произведена по следующему принципу: при наборе шприцем 0,5 мл раствора человек набирает 20 единиц, 0,35 мл соответствует 10 единицам и так далее.

Каждая отметка на шприце равна определенному объему, и больной уже знает, сколько единиц в этом объеме содержится. Таким образом, калибровка шприцев представляет собой градуировку по объему препарата, рассчитанную на применение инсулина U-40. 4 единицы инсулина содержатся в 0,1 мл, 6 единиц – в 0,15 мл препарата и так далее до 40 единиц, которые соответствуют 1 мл раствора.

В некоторых станах применяется инсулин, 1 мл которого содержит 100 единиц (U-100). Для таких препаратов выпускаются специальные инсулиновые шприцы, которые похожи на те, что были рассмотрены выше, но на них нанесена другая калибровка.

Она учитывает именно данную концентрацию (она в 2,5 раза превышает стандартную). При этом доза инсулина для пациента, естественно, остается прежней, так как она удовлетворяет потребность организма в конкретном количестве инсулина.

То есть если ранее больной использовал препарат U-40 и в сутки вводил 40 единиц гормона, то эти же 40 единиц он должен получать и при инъекциях инсулина U-100, но вводить его в количестве в 2,5 раза меньше. То есть те же самые 40 единиц будут содержаться в 0,4 мл раствора.

К сожалению, не все врачи и тем более больные сахарным диабетом об этом знают. Первые сложности начались, когда некоторые из пациентов перешли на использование инъекторов инсулина (шприц-ручки), в которых применяются пенфиллы (специальные картриджи), содержащие инсулин U-40.

Если в такой шприц набрать раствор с маркировкой U-100, к примеру, до отметки 20 единиц (то есть 0,5 мл), то в данном объеме будет содержаться целых 50 единиц препарата.

Каждый раз, наполняя инсулином U-100 обычные шприцы и смотря при этом на отсечки единиц, человек будет набирать дозу в 2,5 раза большую, чем та, которая показана на уровне данной отметки. Если ни врач, ни пациент своевременно не заметят эту ошибку, то высока вероятность развития тяжелой гипогликемии из-за постоянной передозировки препарата, что на практике нередко и происходит.

С другой стороны, иногда встречаются инсулиновые шприцы, откалиброванные именно для препарата U-100. Если такой шприц ошибочно наполнить привычным многим раствором U-40, то доза инсулина в шприце будет в 2,5 раза меньше, чем та, которая написана около соответствующей отметки на шприце.

В результате этого возможно на первый взгляд необъяснимое повышение глюкозы в крови. На самом деле, конечно, все вполне логично – для каждой концентрации препарата необходимо использовать подходящий шприц.

В некоторых странах, например в Швейцарии, был тщательно продуман план, согласно которому был осуществлен грамотный переход на препараты инсулина с маркировкой U-100. Но это требует тесного контакта всех заинтересованных сторон: врачей многих специальностей, пациентов, медсестер из любых отделений, фармацевтов, производителей, органов власти.

В нашей стране очень сложно осуществить переход всех пациентов только на использование инсулина U-100, потому что, скорее всего, это приведет к увеличению количества ошибок при определении дозы.

Совместное применение инсулинов короткого и продленного действия

В современной медицине лечение сахарного диабета, особенно первого типа, обычно происходит с использованием комбинации двух типов инсулина – короткого и пролонгированного действия.

Для пациентов было бы намного удобнее, если бы препараты с разной продолжительностью действия можно было соединять в одном шприце и вводить одновременно, чтобы избежать двойного прокола кожи.

Многие врачи не знают, чем определяется возможность смешивания различных инсулинов. В основе этого лежит химическая и галеновая (определяемая составом) совместимость инсулинов продленного и короткого действия.

Очень важно, чтобы при смешивании двух типов препаратов быстрое начало действия короткого инсулина не растягивалось и не исчезало.

Доказано, что препарат короткого действия можно комбинировать в одной инъекции с протамин-инсулином, при этом начало работы короткого инсулина не откладывается, потому что не происходит связывания растворимого инсулина с протамином.

При этом производитель препарата не имеет никакого значения. Например, можно соединять с хумулином Н или протафаном. Более того, смеси этих препаратов можно хранить.

Относительно препаратов цинк-инсулина давно установлено, что инсулин-цинк-суспензию (кристаллическую) нельзя соединять с коротким инсулином, так он связывается с излишком ионов цинка и трансформируется в продленный инсулин, иногда частично.

Некоторые больные сначала вводят препарат короткого действия, потом, не вынимая иглы из-под кожи, немного изменяют ее направление, и вводят через нее же цинк-инсулин.

По такому способу введения проводилось довольно мало научных исследований, поэтому нельзя исключать тот факт, что в некоторых случаях при таком способе инъекции под кожей может образовываться комплекс цинк-инсулина и препарата короткого действия, что приводит к нарушению всасывания последнего.

Поэтому лучше вводить короткий инсулин совершенно отдельно от цинк-инсулина, делать две раздельные инъекции в участки кожи, находящиеся друг от друга на расстоянии не менее 1 см. это не удобно, чего не сказать о стандартном приеме.

Комбинированные инсулины

Сейчас фармацевтической промышленностью выпускаются комбинированные препараты, содержащие инсулин короткого действия вместе с протамин-инсулином в строго определенном процентном соотношении. К таким препаратам относятся:

микстард,
актрафан,
инсуман комб.

Наиболее эффективными являются комбинации, в которых соотношение короткого и продленного инсулина составляет 30:70 или 25:75. Это соотношение всегда указывается в инструкции по применению каждого конкретного препарата.

Такие препараты лучше всего подойдут для людей, соблюдающих постоянный режим питания, имеющих регулярную двигательную активность. Например, их часто используют пожилые больные диабетом второго типа.

Комбинированные инсулины не подходят для осуществления так называемой «гибкой» инсулинотерапии, когда возникает необходимость постоянно менять дозировку инсулина короткого действия.

Например, это нужно делать при изменении количества углеводов в продуктах питания, уменьшении или усилении физической активности и т.д. При этом доза базального инсулина (пролонгированного) практически не изменяется.

Инсулин - гормон поджелудочной железы, регулирующий углеводный обмен и поддерживающий нормальный уровень сахара в крови. Недостаток этого гормона в организме приводит к одному из тяжелейших заболеваний - сахарному диабету, который как причина смерти стоит на третьем месте после сердечнососудистых заболеваний и рака. Инсулин - небольшой глобулярный белок, содержащий 51 аминокислотный остаток и состоящий из двух полипептидных цепей, связанных между собой двумя дисульфидными мостиками. Синтезируется он в виде одноцепочечного предшественника - препроинсулина, содержащего концевой сигнальный пептид (23 аминокислотных остатка) и 35-звенный соединительный пептид (С-пептид). При удалении сигнального пептида в клетке образуется проинсулин из 86 аминокислотных остатков, в котором А и В-цепи инсулина соединены С-пептидом, обеспечивающим им необходимую пространственную ориентацию при замыкании дисульфидных связей. После протеолитического отщепления С-пептида образуется инсулин.

Со времени открытия инсулина в 1921 году Бантингом и Бестом, которые выделили гормон из поджелудочной железы новорожденного теленка и показали снижение уровня глюкозы в сыворотке крови экспериментального животного после введения препарата, прошло больше 80 лет. За это время была создана индустрия производства инсулина.

Обычно поджелудочная железа крупного рогатого скота и свиней не используется в мясной и консервной промышленности и поставляется в вагонах-рефрижераторах на фармацевтические предприятия, где проводят экстракцию гормона. Для получения 100 г кристаллического инсулина необходимо 800 -1000 кг исходного сырья. Однако такой инсулин отличается по строению (аминокислотной последовательности) от инсулина человека и его использование напрямую малоэффективно. Например свиной инсулин отличается от человеческого на одну аминокислоту у С-конца В-цепи (аланин вместо треонина- на) Поэтому предварительно проводят химическую модификацию животного инсулина с целью придания ему структуры человеческого инсулина. Замену аланина на треонин осуществляют путем катализируемого ферментом отщепления аланина и присоединение вместо него защищенного по карбоксильной группе остатка треонина, присутствуещего в реакционной смеси в большом избытке. После отщепления защитной О-трет-бутильной группы получают инсулин человека.

Развитие с середины 1970-х годов технологии получения рекомбинантных ДНК значительно изменило характер исследований, проводимых в области генетики, молекулярной биологии и биотехнологии. Разработка методов изменения генетического аппарата клеток, позволяющих вводить в них чужеродные гены, клонировать их, экспрессировать и получать биосинтетические белки в необходимом количестве обеспечила возможность создания новой отрасли фармацевтической промышленности и обеспечения здравоохранения различными белковыми препаратами (инсулином, эритропоэтином, интерферонами и др.)

Работы по генно-инженерному получению инсулина начались около 20 лет назад. В 1978 г. появилось сообщение о получении штамма кишечной палочки, продуцирующего крысиный проинсулин (США). В этом же году были синтезированы отдельные цепи человеческого инсулина посредством экспрессии их синтетических генов в клетках Е. coli . Каждый из полученных синтетических генов последовательно подстраивался к 3 "-концу гена фермента (β-галактозидазы и вводился в векторную плазмиду (pBR322). Клетки Е. coli , трансформированные такими рекомбинантными плазмидами, производили гибридные (химерные, рекомбинантные) белки, состоящие из фрагмента β-галактозидазы, соединенной через остаток метионина с А и В цепями инсулина. При обработке in vitro химерного белка бромцианом пептид А-В высвобождался и далее ферментативно расщеплялся на фрагменты А и В. Однако замыкание дисульфидных мостиков между несвязанными С-пептидом А и В-звеньями инсулина происходило с трудом и данный метод получения инсулина не получил своего развития.

Поэтому в дальнейшем был разработан метод получения проинсулина человека целиком, с последующей его трансформацией в инсулин in vitro. Для этого искусственно была синтезирована нуклеотидная последовательность кодирующая структуру проинсулина, которая затем была встроена в плазмиду к 3 "-концу гена β-галактозидазы. Трансформированные такими плазмидами клетки Е. coli синтезировали химерный белок, состоящий из фрагментов проинсулина и β-галактозидазы, который далее in vitro последовательно превращали в инсулин человека (рис.1.).

Инсулин – гормон поджелудочной железы, играющий важнейшую роль в организме. Именно это вещество способствует адекватному усвоению глюкозы, которая в свою очередь является основным источником энергии, а также питает ткани мозга.

Диабетики, которые вынуждены принимать гормон в виде инъекции, рано или поздно задумываются о том, из чего же делают инсулин, чем отличается один препарат от другого и каким образом искусственные аналоги гормона влияют на самочувствие человека и функциональный потенциал органов и систем.

Отличия разных видов инсулина

Инсулин — жизненно важный препарат. Люди, страдающие сахарным диабетом, не могут обойтись без этого средства. Фармакологический ряд медикаментов для диабетиков относительно широк.

Препараты отличаются друг от друга во многих аспектах:

В мире каждый год передовые фармацевтические компании вырабатывают колоссальное количество «искусственного» гормона. Производители инсулина в России также внесли свой вклад в развитие данной отрасли.

Ежегодно диабетики по всему миру употребляют свыше 6 миллиардов ЕД инсулина. Учитывая негативные тенденции и стремительное увеличение численности пациентов с сахарным диабетом, необходимость в инсулине будет только возрастать.

Источники для получения гормона

Из чего делают инсулин для диабетиков, знает далеко не каждый человек, а ведь происхождение этого ценнейшего препарата действительно интересно.

Современная технология производства инсулина использует два источника:

Животные. Препарат получают, обрабатывая поджелудочные железы крупного рогатого скота (реже), а также свиней. Бычий инсулин содержит в себе целых три «лишних» аминокислоты, которые являются чужеродными по своей биологической структуре и происхождению человеку. Это может стать причиной развития аллергических реакций стойкого характера. Свиной инсулин отличим от человеческого гормона только на одну аминокислоту, что делает его гораздо безопаснее. В зависимости от того, как производят инсулин, насколько тщательно произведут очистку биологического продукта, будет зависеть степень восприятия лекарства организмом человека;
Человеческие аналоги. Продукты данной категории производятся по сложнейшим технологиям. Передовые фармацевтические компании наладили производство бактериями человеческого инсулина в лечебных целях. Широко распространены методики ферментативной трансформации для получения полусинтетических гормональных продуктов. Еще одна технология предполагает использование инновационных техник в сфере генной инженерии для получения уникальных ДНК-рекомбинантных составов с инсулином.

Как получали инсулин: первые попытки фармацевтов

Препараты, получаемые из животных источников, считаются медикаментами, производимыми по старой технологии. Лекарства считаются относительно невысокого качества из-за недостаточной степени очистки конечного продукта. В начале 20-х годов минувшего столетия инсулин, даже вызывавший сильную аллергию, стал настоящим «фармакологическим чудом», спасавшим жизни инсулинозависимых людей.

Препараты первых выпусков тяжело переносились также из-за наличия проинсулина в составе. Гормональные инъекции особо плохо переносили дети и люди пожилого возраста. Со временем от этой примеси (проинсулина) удалось избавиться методом более тщательной очистки состава. От бычьего инсулина отказались совсем, так как он почти всегда вызвал побочные явления.

Из чего сделан инсулин: важные нюансы

В современных схемах терапевтического воздействия на пациентов используют оба типа инсулина: и животного, и человеческого происхождения. Последние наработки позволяют производить продукты высочайшей степени очистки.

Ранее инсулин мог содержать целый ряд нежелательных примесей:

Ранее такие «добавки» могли вызвать серьезные осложнения, особенно у пациентов, которые вынуждены принимать большие дозы препарата.

Усовершенствованные лекарства лишены нежелательных примесей. Если рассматривать инсулин животного происхождения, лучшим является монопиковый продукт, который производится с выработкой «пика» гормонального вещества.

Длительность фармакологического эффекта

Производство гормональных препаратов налажено сразу в нескольких направлениях. В зависимости от того, как делают инсулин, будет зависеть продолжительность его действия.

Выделяют следующие типы препаратов:

Препараты ультракороткого действия

Инсулины с ультракоротким эффектом действуют буквально в первые секунды после введения препарата. Пик действия наступает через 30 – 45 минут. Общее время воздействия на организм пациента не превышает 3-х часов.

Типичные представители группы: Лизпро и Аспарт. Инсулин в первом варианте производят методом перестановки аминокислотных остатков в гормоне(речь идет о лизине и пролине). Таким образом, в ходе производства минимизируют риск возникновения гексамеров. За счет того, что подобный инсулин быстрее распадается на мономеры, процесс усвоение препарата не сопровождается осложнениями и побочными эффектами.

Аналогичным образом производят и Аспарт. Разница только в том, что аминокислоту пролин заменяют аспарагиновой кислотой. Препарат быстро распадается в организме человека на ряд простых молекул, мгновенно впитывается в кровь.

Препараты короткого действия

Инсулины короткого действия представлены буферными растворами. Они предназначены именно для подкожных инъекций. В ряде случае допускается иной формат введения, но подобные решения может принимать только врач.

Препарат начинает «работать» через 15 – 25 минут. Максимальная концентрация вещества в организме наблюдается спустя 2 – 2,5 час после инъекции.

В целом препарат воздействует на организм пациента около 6 часов. Инсулины данной категории создаются для лечения диабетиков в условиях стационара. Они позволяют быстро вывести человека из состояния острой гипергликемии, диабетической прекомы или комы.

Инсулин средней длительности

Препараты медленно поступают в кровь. Инсулин получают по стандартной схеме, но на конечных этапах производства совершенствуют состав. Чтобы увеличить их гипогликемическое действие, к составу подмешивают специальные пролонгирующие вещества – цинк или протамин. Чаще всего инсулин представлен в виде суспензий.

Инсулин длительного действия

Инсулины пролонгированного действия являются самыми современными фармакологическими продуктами на сегодняшний день. Самый популярный препарат — Гларгин. Производитель никогда не скрывал, из чего делают инсулин человеческий для диабетиков. При помощи ДНК-рекомбинантной технологии удается создавать точный аналог гормона, который синтезирует поджелудочная железа здорового человека.

Чтобы получить итоговый продукт проводят чрезвычайно сложную модификацию молекулы гормона. Заменяют аспарагин глицином, присоединяя аргининовые остатки. Препарат не используют для лечения коматозных или прекоматозных состояний. Его назначают только подкожно.

Роль вспомогательных веществ

Производство любого фармакологического продукта, в частности инсулина, без использования специальных добавок представить себе невозможно.

Вспомогательные компоненты помогают улучшить химические качества препарата, а также достичь максимальной степени чистоты состава.

По своим классам все добавки для инсулинсодержащих препаратов можно условно разделить на следующие категории:

Вещества, предопределяющие пролонгацию лекарств;
Дезинфицирующие компоненты;
Стабилизаторы кислотности.

Пролонгаторы

С целью удлинитель время воздействия на пациента к раствору инсулина подмешивают препараты-пролонгаторы.

Чаще всего используют:

Антимикробные компоненты

Антимикробные составляющие продляют срок пригодности медикаментов. Наличие дезинфицирующих компонентов позволяет не допустить размножения микробов. Эти вещества по своей биохимической природе являются консервантами, не влияющими на активность самого препарата.

Самые популярные антимикробные добавки, используемые в производстве инсулина:

Для каждого конкретного препарата используют свои особые добавки. Их взаимодействие друг с другом в обязательном порядке детально изучают на доклиническом этапе. Главное требование – консервант не должен нарушать биологическую активность препарата.

Качественный и умело подобранный дезинфицирующий препарат позволяет не просто сохранить стерильность состава на протяжении длительного периода, но даже делать внутрикожные или подкожные инъекции, предварительно не обеззараживая дермальное полотно. Это чрезвычайно важно пи возникновении экстремальных ситуаций, когда времени на обработку места для инъекций нет.

Сегодня различные виды иммунотерапии используются:

для лечения инсулинозависимых пациентов (сахарный диабет I типа);
в качестве временной, предоперационной терапии для больных с диабетом II типа;
для больных-диабетиков с заболеванием II типа, при острых респираторных и других инфекционных заболеваниях;
инсулин при диабете II типа требуется колоть, в случае низкой эффективности или непереносимости пациентом других фармакологических средств, снижающих процентное содержание глюкозидов в крови.

Сегодня во врачебной практике в основном используются три метода инсулинотерапии:

Интенсифицированный метод инсулинотерапии

Современные методы интенсифицированной инсулинотерапии имитируют естественное, физиологическое выделение поджелудочной железой гормона – инсулина. Его прописывают при отсутствии у пациента избыточного веса и, когда не имеет места вероятность психоэмоциональных перегрузок, из суточного расчета - 0,5-1,0 МЕ (международных единиц действия) гормона на 1 килограмм массы тела. При этом должны выполняться следующие требования:

препарат необходимо колоть в дозах, достаточных для полной нейтрализации избыточного содержания сахаридов в крови;
введенный извне инсулин при сахарном диабете должен достаточно полно имитировать базальную секрецию гормона, выделяемого островками Лангерганса, которая имеет пиковое значение после приёма пищи.

Их этих принципов складывается интенсифицированная методика, когда суточную, физиологически необходимую дозу делят на более мелкие инъекции, дифференцируя инсулины по степени их временной эффективности – краткосрочного или пролонгированного действия. Последний вид инсулинов необходимо колоть на ночь и утром, сразу после пробуждения, что достаточно точно и полно имитирует естественное функционирование поджелудочной железы.

Инъекции инсулином с коротким сроком действия назначают после приема пищи, с высокой концентрацией углеводов. Как правило, разовая инъекция рассчитывается индивидуально по числу условных хлебных единиц, которым эквивалентен прием пищи.

Традиционная инсулинотерапия

Традиционной (стандартной) инсулинотерапией называют метод лечения больных сахарным диабетом, когда в одной инъекции смешаны инсулины краткосрочного и пролонгированного действия. Достоинством этого способа введения лекарственного препарата считается минимизация числа уколов – обычно требуется колоть инсулин 1-3 раза в день. Основным недостатком этого вида лечения считается отсутствие стопроцентной имитации физиологического выделения гормона поджелудочной железой, что делает невозможным полноценную компенсацию дефектов углеводного метаболизма.

Стандартную схему использования традиционной инсулинотерапии можно представить в следующем виде:

Суточная потребность организма в инсулине вводится больному в виде 1-3 инъекций в сутки:
В одной инъекции содержатся инсулины среднего и краткосрочного срока действия: доля короткодействующих инсулинов составляет 1/3 об общего количества препарата;

на инсулин среднего срока действия приходится 2/3 общего объема инъекции.

Помповая инсулинотерапия

Помповой инсулинотерапией называется метод введения препарата в организм, когда традиционный шприц не требуется, а подкожные инъекции осуществляются специальным электронным устройством – инсулиновой помпой, которая способна колоть инсулины ультракороткого и короткого срока действия в виде микродоз. Инсулиновая помпа достаточно точно имитирует естественное поступление гормона в организм, для чего в ней предусмотрены два режима работы.

режим базального введения, когда микродозы инсулина поступают в организм непрерывно в виде микродоз;
болюсный режим, при котором периодичность и дозировка введения препарата программируются больным.

Первый режим позволяет создать инсулиногормональный фон, наиболее приближенный к естественной секреции гормона поджелудочной железой, что дает возможность не колоть инсулины пролонгированного действия.

Второй режим обычно применяется непосредственно перед едой, что дает возможность:

снизить вероятность повышения гликемического индекса до критического уровня;
позволяет отказаться от использования препаратов с ультракоротким сроком действия.

При совмещении обоих режимов максимально точно имитируется естественное физиологическое выделение инсулина в организме человека. При использовании инсулиновой помпы больной должен знать основные правила использования этого устройства, для чего необходимо проконсультироваться с лечащим врачом. Кроме того, он должен помнить, когда необходимо менять катетер, через который происходят подкожные впрыскивания инсулина.

Инсулинотерапия при наличии диабета I типа

Инсулинозависимым больным (сахарный диабет I типа) назначают для полной замены естественной секреции инсулина. Наиболее распространена следующая схема введения препарата в виде инъекций, когда необходимо колоть:

базальный инсулин (среднего и пролонгированного действия) – один-два раза в сутки;
болюсный (краткосрочный) – непосредственно перед приемом пищи.

В качестве информации для диабетиков, (но ни в коем случае не как рекомендацию), можно привести некоторые фармацевтические, брендовые названия различных препаратов, снижающих уровень крови в крови:

Базальные инсулины:

пролонгированного срока действия, «Лантус» («Lantus» - Германия), «Левемир ФлексПен» («Levemir FlexPen» - Дания) и Ультратард ХМ (Ultratard HM - Дания);
среднего срока действия «Хумулин НПХ» («Humulin NPH» - Швейцария), «Инсуман Базал ГТ» («Insuman Basal GT - Германия») и «Протафан HM» («Protaphane HM - Дания»).

Болюсные препараты:

инсулины короткого срока действия «Актрапид HM Пенфилл» («Actrapid HM Penfill» – Дания);
ультракороткого срока действия «НовоРапид» («NovoRapid» - Дания), «Хумалог» («Humalog» - Франция), «Апидра» («Apidra» - Франция).

Комбинация болюсного и базального режимов инъекций называется многократным режимом и является одним из подвидов интенсифицированной терапии. Дозировка каждой инъекции определяется врачам на основе проведенных анализов и общего физического состояния больного. Правильно подобранные комбинации и дозы отдельных инсулинов делают организм человека менее критичным к качеству принимаемой пищи. Обычно доля инсулинов длительного и среднего срока действий составляет 30,0%-50,0% от общей дозы вводимого препарата. Болюсный инулин требует индивидуального подбора дозы для каждого пациента.

Методы инсулинотерапии для больных II типом диабета

Обычно инсулинотерапия при сахарном диабете II типа начинается с постепенного добавления препаратов снижающих уровень сахаридов в крови к обычным лекарственным средам, назначаемых при медикаментозной терапии больных. Для лечения назначают препараты, действующим веществом которого является инсулин гларгин («Лантус» или «Левемир»). При этом колоть раствор для инжекций желательно в одно и то же время. Максимальная суточная дозировка, в зависимости от хода течения и степени запущенности болезни, может достигать 10,0 МЕ.

Если улучшения состояния больного не отмечается и диабет прогрессирует, а медикаментозная терапия по схеме «оральные сахаропонижающие препараты + инъекции бальзового инсулина» не дает нужного эффекта, переходят к терапии, лечение которой основано на инъекционном применении инсулиносодержащих препаратов. Сегодня наиболее распространен интенсифицированный режим, при котором препараты необходимо колоть 2-3 раза в день. Для наиболее комфортного состояния, больные предпочитают минимизировать число инъекций. С точки терапевтического эффекта простота режима должна обеспечивать максимальную эффективность сахаропонижающие препаратов. Оценка эффективности проводится после проведения инъекций в течение нескольких дней. При этом совмещение утренней и верней дозы нежелательно.

Особенности инсулинотерапии для детей и беременных

Беременным женщинам, кормящим матерям и детям до 12 лет, у которых диагностирован сахарный диабет II типа, инсулинотерапию назначают с некоторыми ограничениями.

Детям инсулин колют с учетом следующих требований:

для уменьшения суточного количества инъекций назначают комбинированные инъекции, в которых индивидуально подбирается соотношение между препаратами с коротким и средним сроком действия;
интенсифицированную терапию рекомендуют назначать по достижении двенадцатилетнего возраста;
при поэтапной корректировке дозировки преподала диапазон изменения между предыдущей и последующей инъекциями ложен лежать в диапазоне 1,0…2,0 МЕ.

При проведении курса инсулинотерапии терапии беременным женщинам, необходимо придерживаться следующих правил:

инъекции препаратов назначать утром, до завтрака уровень глюкозы должен находится в диапазоне – 3,3-5,6 миллимоль/литр;
после приема пищи молярность глюкозы в крови должна лежать в пределах 5,6-7,2 миллимоль/литр;
для предотвращения утренней и послеобеденной гипергликемии при диабете I и II типа требуется минимум две инъекции;
перед первым и последним приемом пищи инъекции проводятся с использованием инсулинов короткого и среднего периода действия;
для исключения ночной и «предрассветной» гипергликемии допускает инъекцию сахароснижающего препарата перед ужином, колоть непосредственно перед сном.

Технологии получения фармакологического инсулина

Вопрос об источниках и способах получения инсулина волнует не только специалистов, но и большинство больных. От технологии производства этого гормона зависит эффективность действия препаратов понижающих уровень сахаридов в крови и возможные побочные эффекты от их приема.

Сегодня в фармацевтических средствах, предназначенных для лечения диабета путем понижения уровня глюкозы в организме, используют инсулин, полученный следующими способами:

получение препаратов животного происхождения предусматривает использование животного сырья (бычий или свиной инсулин);
биосинтетический способ использует животное сырье, при модифицированном способе очистки;
рекомбинантным или модифицированным генно-инженерным способом;
синтетическим способом.

Наиболее перспективен генно-инженерный способ получения, при котором обеспечивается наивысшая степень очистки и может быть достигнуто практически полное отсутствие проинсулина. Препараты на его основе не вызывают аллергических реакций и имеют достаточный узкий круг противопоказаний.

Возможные негативные последствия инсулинотерапии

При достаточной безопасности и хорошей переносимости больными инсулина, полученного генно-инженерными способами, возможны отдельные негативные последствия, основными из которых являются:

появления аллергических раздражений, локализованных в месте инъекции, связанных с неправильным иглоукалыванием или введением слишком холодного препарата;
деградация подкожного слоя жировой клетчатки в зонах инъекций;
развитие гипогликемии, приводящее к интенсификации потоотделения, постоянному чувству голода, учащению сердечного ритма.

Для снижения вероятности возникновения этих явлений при проведении инсулинотерапии следует строго выполнять все предписания врача.

Из чего производят инсулин

Инсулин – это основное лекарство для лечения больных сахарным диабетом 1 типа. Иногда он также используется для стабилизации состояния пациента и улучшения его самочувствия при втором типе заболевания. Это вещество по своей природе является гормоном, который способен в малых дозах влиять на обмен углеводов. В норме поджелудочная железа вырабатывает достаточное количество инсулина, который помогает поддерживать физиологический уровень сахара в крови. Но при серьезных эндокринных нарушениях единственным шансом помочь больному часто становятся именно инъекции инсулина. Принимать его перорально (в виде таблеток), к сожалению, нельзя, поскольку он полностью разрушается в пищеварительном тракте и утрачивает биологическую ценность.

Варианты получения инсулина для использования в медицинской практике

Многие диабетики наверняка хоть раз задавались вопросом, из чего делают инсулин, который применяется в медицинских целях? В настоящее время чаще всего это лекарство получают с помощью методов генной инженерии и биотехнологии, но иногда его извлекают из сырья животного происхождения.

Препараты, получаемые из сырья животного происхождения

Получение этого гормона из поджелудочной железы свиней и крупного рогатого скота – старая технология, которая сегодня используется довольно редко. Это связано с невысоким качеством получаемого лекарства, его склонностью вызывать аллергические реакции и недостаточной степенью очистки. Дело в том, что, поскольку гормон – это белковое вещество, оно состоит из определенного набора аминокислот.

В начале и середине 20 столетия, когда аналогичных препаратов не существовало, даже такой инсулин стал прорывом в медицине и позволил вывести лечение диабетиков на новый уровень. Гормоны, полученные таким методом, снижали сахар крови, правда, при этом они часто вызывали побочные эффекты и аллергию. Отличия в составе аминокислот и примеси в лекарстве сказывались на состоянии пациентов, особенно это проявлялось у более уязвимых категорий больных (детей и пожилых людей). Еще одна причина плохой переносимости такого инсулина – наличие его неактивного предшественника в лекарстве (проинсулина), избавиться от которого в данной вариации лекарства было невозможно.

В наше время существуют усовершенствованные свиные инсулины, которые лишены этих недостатков. Их получают из поджелудочной железы свиньи, но после этого поддают дополнительной обработке и очистке. Они являются многокомпонентными и содержат в своем составе вспомогательные вещества.

Модифицированный свиной инсулин практически ничем не отличается от человеческого гормона, поэтому его до сих пор используют на практике

Такие лекарства переносятся пациентами гораздо лучше и практически не вызывают побочных реакций, они не угнетают иммунитет и эффективно снижают сахар в крови. Бычий инсулин на сегодняшний день в медицине не используется, так как из-за своей чужеродной структуры он отрицательно влияет на иммунную и другие системы организма человека.

Генноинженерный инсулин

Человеческий инсулин, который применяется для диабетиков, в промышленном масштабе получают двумя способами:

с помощью ферментативной обработки свиного инсулина;
с использованием генномодифицированных штаммов кишечной палочки или дрожжей.

При физико-химическом изменении молекулы свиного инсулина под действием специальных ферментов становятся идентичными инсулину человека. Аминокислотный состав полученного препарата ничем не отличается от состава натурального гормона, который вырабатывается в организме людей. В процессе производства лекарство проходит высокую очистку, поэтому не вызывает аллергических реакций и других нежелательных проявлений.

Но чаще всего инсулин получают с помощью модифицированных (генетически измененных) микроорганизмов. Бактерии или дрожжи с помощью биотехнологических методов изменены таким образом, что могут сами производить инсулин.

Существует 2 методики подобного получения инсулина. Первая из них основана на использовании двух разных штаммов (видов) какого-то одного микроорганизма. Каждый из них синтезирует только одну цепь молекулы ДНК гормона (всего их две, и они спирально закручены между собой). Затем эти цепи соединяются, и в полученном растворе уже можно отделить активные формы инсулина от тех, которые не несут никакого биологического значения.

Второй способ получения лекарства с помощью кишечной палочки или дрожжей основан на том, что микроб сначала производит неактивный инсулин (то есть его предшественник – проинсулин). Потом с помощью ферментативной обработки эту форму активируют и используют в медицине.

Персонал, который имеет доступ в определенные производственные помещения, всегда должен быть одет в стерильный защитный костюм, благодаря чему контакт препарата с биологическими жидкостями человека исключается

Все эти процессы обычно автоматизированы, воздух и все соприкасающиеся поверхности с ампулами и флаконами стерильны, а линии с оборудованием герметично закрыты.

Методы биотехнологии дают возможность ученым думать об альтернативных решениях проблемы сахарного диабета. Например, на сегодняшний день проводятся доклинические исследования производства искусственных бета-клеток поджелудочной железы, которые могут быть получены с помощью методов генной инженерии. Возможно, в будущем их будут использовать для улучшения функционирования этого органа у больного человека.

Производство современных препаратов инсулина – сложный технологический процесс, который предусматривает автоматизацию и минимальное вмешательство человека

Дополнительные компоненты

Производство инсулина без вспомогательных веществ в современном мире практически невозможно представить, ведь они позволяют улучшить его химические свойства, продлить время действия и достичь высокой степени чистоты.

По своим свойствам все дополнительные ингредиенты можно разделить на такие классы:

пролонгаторы (вещества, которые используются для обеспечения более длительного действия лекарства);
дезинфицирующие компоненты;
стабилизаторы, благодаря которым в растворе лекарства поддерживается оптимальная кислотность.

Пролонгирующие добавки

Существуют инсулины продленного действия, биологическая активность которых продолжается в течение 8 – 42 часов (в зависимости от группы препарата). Такой эффект достигается, благодаря добавлению в инъекционный раствор специальных веществ – пролонгаторов. Чаще всего с этой целью применяется одно из таких соединений:

Белки, которые продлевают действие лекарства, проходят детальную очистку и являются низкоаллергенными (например, протамин). Соли цинка также не оказывают отрицательного влияния ни на активность инсулина, ни на самочувствие человека.

Антимикробные составляющие

Дезинфекторы в составе инсулина необходимы для того, чтобы при хранении и использовании в нем не размножалась микробная флора. Эти вещества являются консервантами и обеспечивают сохранность биологической активности лекарства. К тому же, если пациент вводит гормон из одного флакона только самому себе, то лекарства ему может хватить на несколько дней. За счет качественных антибактериальных компонентов у него не будет потребности выбрасывать неиспользованный препарат из-за теоретической возможности размножения в растворе микробов.

В качестве дезинфицирующих составляющих при производстве инсулина могут использоваться такие вещества:

Если в растворе содержатся ионы цинка, они также выступают дополнительным консервантом из-за своих антимикробных свойств

Для производства каждого вида инсулина подходят определенные дезинфицирующие компоненты. Их взаимодействие с гормоном обязательно исследуют на этапе доклинических испытаний, поскольку консервант не должен нарушать биологическую активность инсулина или как-то по-другому отрицательно влиять на его свойства.

Использование консервантов в большинстве случаев позволяет вводить гормон под кожу без ее предварительной обработки спиртом или другими антисептиками (производитель обычно упоминает об этом в инструкции). Это упрощает введение лекарства и сокращает количество подготовительных манипуляций перед самой инъекцией. Но данная рекомендация работает только в случае введения раствора с помощью индивидуального инсулинового шприца с тонкой иглой.

Стабилизаторы

Стабилизаторы необходимы для того, чтобы pH раствора поддерживался на заданном уровне. От уровня кислотности зависит сохранность лекарства, его активность и стабильность химических свойств. При производстве инъекционного гормона для больных диабетом с этой целью обычно используют фосфаты.

Для инсулинов с цинком стабилизаторы растворов нужны не всегда, поскольку ионы металла помогают поддерживать необходимый баланс. Если же они все-таки применяются, то вместо фосфатов используют другие химические соединения, так как комбинация этих веществ приводит к выпадению осадка и непригодности лекарства. Важное свойство, предъявляемое ко всем стабилизаторам – безопасность и отсутствие возможности вступать в любые реакции с инсулином.

Подбором инъекционных лекарств при диабете для каждого конкретного пациента должен заниматься компетентный эндокринолог. Задача инсулина – не только удерживать нормальный уровень сахара в крови, но и не вредить другим органам и системам. Препарат должен быть нейтральным в химическом плане, низкоаллергенным и желательно доступным по цене. Довольно удобно также, если подобранный инсулин можно будет смешивать с другими его версиями по длительности действия.

ВНИМАНИЕ! Вся информация на сайте является популярно-ознакомительной и не претендует на абсолютную точность с медицинской точки зрения. Лечение обязательно должно проводиться квалифицированным врачом. Занимаясь самолечением вы можете навредить себе!

Из чего делают инсулин: современные наработки для решения нужд диабетиков

Отличия разных видов инсулина

Инсулин - жизненно важный препарат. Люди, страдающие сахарным диабетом, не могут обойтись без этого средства. Фармакологический ряд медикаментов для диабетиков относительно широк.

Препараты отличаются друг от друга во многих аспектах:

Степень очистки;
Источник (производство инсулина предполагает использование человеческого ресурса и животных);
Наличие вспомогательных компонентов;
Концентрация действующего вещества;
РН раствора;
Потенциальная возможность комбинировать сразу несколько препаратов. Особо проблематично сочетать в одних терапевтических схемах инсулин короткого и длительного действия.

Источники для получения гормона

Современная технология производства инсулина использует два источника:

Животные. Препарат получают, обрабатывая поджелудочные железы крупного рогатого скота (реже), а также свиней. Бычий инсулин содержит в себе целых три «лишних» аминокислоты, которые являются чужеродными по своей биологической структуре и происхождению человеку. Это может стать причиной развития аллергических реакций стойкого характера. Свиной инсулин отличим от человеческого гормона только на одну аминокислоту, что делает его гораздо безопаснее. В зависимости от того, как производят инсулин, насколько тщательно произведут очистку биологического продукта, будет зависеть степень восприятия лекарства организмом человека;
Человеческие аналоги. Продукты данной категории производятся по сложнейшим технологиям. Передовые фармацевтические компании наладили производство бактериями человеческого инсулина в лечебных целях. Широко распространены методики ферментативной трансформации для получения полусинтетических гормональных продуктов. Еще одна технология предполагает использование инновационных техник в сфере генной инженерии для получения уникальных ДНК-рекомбинантных составов с инсулином.

Как получали инсулин: первые попытки фармацевтов

Препараты первых выпусков тяжело переносились также из-за наличия проинсулина в составе. Гормональные инъекции особо плохо переносили дети и люди пожилого возраста. Со временем от этой примеси (проинсулина) удалось избавиться методом более тщательной очистки состава. От бычьего инсулина отказались совсем, так как он почти всегда вызвал побочные явления.