История производства инсулина

С 1921 года, когда Бантингом и Бестом был открыт инсулин, и до настоящего времени единственным серьезным жизнеобеспечивающим средством при сахарном диабете I типа остается инсулинотерапия. За эти годы ученые во всем мире провели (и продолжают вести) глубокие исследования, направленные на максимальное приближение по качеству и по действию чужеродного для организма гормона к его «натуральному эталону», т.е. инсулину, который продуцирует бета-клетка поджелудочной железы самого человека. Так что сегодня мы можем говорить уже о нескольких поколениях этого важнейшего медицинского препарата — как о ступенях прогресса диабетологии.

Первые препараты инсулинов сохраняли жизнь больным, но создавали определенные неудобства, так как их действие было слишком кратковременным. Нередко происходило инфицирование организма из-за плохой очистки и высокой кислотности препарата, а инсулин для инъекции готовили непосредственно у постели больного. Поэтому ученые стремились улучшить растворимость препарата, увеличить длительность его действия. В результате добавления в раствор инсулина белка протамина и гидроокиси цинка были получены препараты пролонгированного действия: протамин-цинк-инсулин и инсулин-цинк-суспензия. Это было продиктовано в первую очередь интересами больных, чтобы обеспечить им более свободный режим жизни. С начала 40-х годов быстрое распространение получило одноразовое введение пролонгированных препаратов инсулина. Но вскоре выяснилось, что такая тактика не позволяет стойко нормализовать уровень глюкозы в крови — т.е. чревата развитием тяжелых гипогликемических состояний.

Растворы первых синтезированных инсулинов имели кислую реакцию, что защищало их от расщепления содержащимися панкреатическими энзимами и замедляло скорость всасывания гормона. Однако это поколение «кислых» инсулинов имело недостаточную стабильность и содержало большое количество примесей. Дальнейшие усилия были направлены на получение инсулинов с нейтральной реакцией (рН 7,0-7,6), чтобы они меньше раздражали ткани и быстрее всасывались из подкожно-жировой клетчатки.

Исходным продуктом для производства инсулинов является поджелудочная железа крупного рогатого скота и свиней. Химическая структура инсулина человека и животных отличается по аминокислотному составу, меньшее отличие — у свиного инсулина, всего лишь по одной аминокислоте. Этим и предопределена его наименьшая антигенная активность в сравнении с другими инсулинами животного происхождения.

С 1982 года в практику лечения больных сахарным диабетом вошло применение так называемого человеческого инсулина. В настоящее время его синтез ведется двумя способами. Первый — путем трансформации свиного в результате замены аминокислоты аланин на треонин. Второй метод — генная инженерия по изменению участка ДНК. При этом ген, ответственный за продукцию инсулина у человека, встраивается в ДНК штамма кишечной палочки или дрожжевых бактерий. Однако полученный таким способом человеческий инсулин недостаточно очищен, он содержит продукты жизнедеятельности бактерий. Новые способы получения человеческого инсулина (полусинтез, биосинтез) включает этапы хроматографической очистки (в частности, от компонентов инсулинопродуцирующих бактерий.

Человеческий инсулин всасывается быстрее, чем препараты свиного инсулина, т.к. он больше растворим в воде. Это физиологично и в целом более положительно для инсулина короткого действия. Однако для инсулинов средней продолжительности действия этот факт имеет отрицательное значение, так как сокращает продолжительность его действия, что может вести к нежелательным последствиям, особенно при введении вечерней дозы инсулина. На современном этапе лечения больных сахарным диабетом используются препараты как животных, так и человеческих инсулинов.

Чистота используемых в клинической практике препаратов инсулина определяется степенью очистки входящих в них ингредиентов (стабилизаторов и пролонгаторов, контаминантов и консервантов, а также проинсулина, глюкагона, панкреатического полипептида и других белков). Присутствующие в стандартном инсулине примеси стимулируют образование антител, связывающих инсулин и подавляющих его гипогликемическую активность. Все это затрудняет компенсацию углеводного обмена, играющую столь значительную роль в сохранении здоровья больных сахарным диабетом.

В последние годы работа по созданию инсулинов нового поколения ведется преимущественно в направлении синтеза дешевых, максимально очищенных, высокоэффективных, термоустойчивых человеческих инсулинов, максимально приближенных к эндогенно продуцированному гормону, а также продолжается очистка от примесей гетерологических препаратов инсулина.

При использовании препаратов инсулина следует руководствоваться данными, указанными на флаконе. В среднем срок хранения их составляет 2—3 года. В ряде случаев он может быть продлен на 1 год, при хранении препарата в защищенном от света месте и при постоянной температуре (4—10° С), а при комнатной температуре, как правило, несколько месяцев.

В конце 70-х годов появились новые термостабильные инсулины с концентрацией 100 и 500 ЕД/мл, которые не требуют хранения в холодильнике. Инсулины выпускаются во флаконах по 5 и 10 мл с концентрацией 40, 80, 100 и 500 ЕД в 1 мл.

Наиболее широко в современной диабетологии используются пролонгированные инсулины, у которых пролонгатором служит белковое вещество протамин. К данной группе препаратов относятся НПХ-Илетин (Лилли), Пропафан (Ново), Хомофан (Пливо) и др. Продленные инсулины, действие которых основано на удлинении действия инсулина с помощью цинка (цинк-инсулины), используются сейчас реже. К инсулинам этой группы относятся Инсулонг (Пливо), Ленте (Ново, Липли), Монотард (Ново), Семиленте (Ново), Ультраленте (Ново) и др. В конце восьмидесятых годов в клиническую практику внедрены новые препараты, содержащие комплекс инсулинов короткого и пролонгированного действия. В эту группу входят Актрафан (Ново), Депот (Хехст), Комб (Хехст), Микстард (Ново) и др. Так, например, Актрафан НМ в своем составе содержит 30% актрапица (инсулина короткого действия) и 70% протафана (базального-продленного).

По содержанию проинсулина препараты инсулинов делятся на:

• ОБЫЧНЫЕ (количество проинсулина составляет более 10 000 частиц на миллион частиц инсулина);
• МОНОПИКОВЫЕ (менее 3000, ее улучшенных монопиковых меньше 50);
• МОНОКОМПОНЕНТНЫЕ (менее 10 частиц на миллион частиц инсулина).

Монопиковые и монокомпонентные инсулины отличаются практически полным отсутствием примесей. При их хроматографическом контроле регистрируется только один пик, свидетельствующий о высокой степени очистки данных препаратов.

В зависимости от длительности действия выделяют три типа инсулинов:

• КОРОТКОГО,
• СРЕДНЕЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ
• ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ.

Инсулин короткого действия оказывает быстрое и относительно непродолжительное сахароснижающее влияние; инсулины средней продолжительности начинают действовать через 1,5-2 часа после их введения и до 12—20 часов, а инсулины длительного действия — через 4 часа и до 36 часов.