胰岛素治疗概论胰岛素治疗概论胰岛细胞的种类胰岛细胞的种类细细胞种类类(主要类类型)约约占胰岛细岛细 胞总总数的%分泌物A细细胞()20%胰高血糖素B细细胞()75%胰岛岛素、C肽肽及胰岛岛 素原 D细细胞()3-5%生长长抑素及小量胃泌 素 F细细胞(PP)<2%胰多肽肽胰岛素的结构SSA链B链GLyLIeValGluGLnCysThrSerLleCysSerLeuTyrGlnLeuGluAsnTyrCysAsn15101521PheValAsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLauTyrCysLeuValCys GlyGluArgGlyPhePheTyrThrProLysThr151015202530SSSS胰岛素结构胰岛素结构l l胰岛素是由胰岛素是由5151个氨基酸组成的双链多肽激素个氨基酸组成的双链多肽激素l l分子量为分子量为57345734道尔顿道尔顿l lA A链：链：2121氨基酸；氨基酸；B B链：链：3030氨基酸氨基酸l l酸性，等电点为酸性，等电点为5.35.3l l不同物种的胰岛素不同物种的胰岛素，，氨基酸序列组成不同氨基酸序列组成不同胰岛素的生物合成胰岛素 结构基因mRNA前 胰岛素原翻译核糖体 胰岛素原 (86个氨基酸) 内质网 折叠 锌-胰岛素 原六聚体锌-胰岛素六聚体 C肽(31个氨基酸)酶高尔基体储存在同一个分泌颗粒中，总储存量为300U酶胰岛素的分泌胰岛素的分泌l l通过细胞胞泌作用，释放入血液通过细胞胞泌作用，释放入血液l l基础分泌量：基础分泌量：24U24U，进餐刺激：，进餐刺激：24U24Ul lCaCa++++增加微管微丝活动，加速增加微管微丝活动，加速 细胞颗粒的移动细胞颗粒的移动l l 细胞的胰岛素分泌主要是由葡萄糖介导细胞的胰岛素分泌主要是由葡萄糖介导生理状态下葡萄糖刺激生理状态下葡萄糖刺激 胰岛素释放的模式胰岛素释放的模式葡萄糖葡萄糖转运蛋白－２葡萄糖葡萄糖激酶G-6-P代谢信号ATP ADPK+ATP去极化钙内流 胰岛素分泌分泌颗粒钙内流胰岛素的分泌时相胰岛素的分泌时相l l第一时相：快速分泌相第一时相：快速分泌相l l 细胞接受葡萄糖刺激细胞接受葡萄糖刺激, , 在在0.5-1.00.5-1.0分钟的潜伏期分钟的潜伏期 后后, ,出现快速分泌峰出现快速分泌峰, ,持持 续续5-105-10分钟后下降分钟后下降l l第二时相：延迟分泌相第二时相：延迟分泌相l l快速分泌相后出现的缓快速分泌相后出现的缓 慢但持久的分泌峰慢但持久的分泌峰, ,位于位于 刺激后刺激后3030分钟左右分钟左右时间 (分钟)血浆胰岛素U/L0204060801000306090第一时相第二时相静脉注射葡萄糖后胰岛素的分泌影响胰岛素释放的因素影响胰岛素释放的因素 I Il l营养物营养物l l葡萄糖：有效刺激阈浓度：葡萄糖：有效刺激阈浓度：4mmol/L(72mg/dL)4mmol/L(72mg/dL)，最佳，最佳反应浓度范围：反应浓度范围：5.5-17mmol/L(100-300mg/dL);5.5-17mmol/L(100-300mg/dL);l l氨基酸：能增强葡萄糖对胰岛素分泌的刺激作用氨基酸：能增强葡萄糖对胰岛素分泌的刺激作用。
l l神经系统神经系统l l植物神经系统：植物神经系统：交感神经兴奋，升糖激素释放增大交感神经兴奋，升糖激素释放增大，，血糖升高；副交感神经血糖升高；副交感神经( (迷走神经迷走神经) )兴奋时，如餐后血糖兴奋时，如餐后血糖升高刺激迷走神经可引起胰岛素分泌增大，血糖下降升高刺激迷走神经可引起胰岛素分泌增大，血糖下降；；l l中枢神经中枢神经l l神经肽神经肽l l内分泌激素内分泌激素l l胰岛激素：胰升血糖素、生长抑素胰岛激素：胰升血糖素、生长抑素；；l l胃肠激素：胰泌素、胆囊收缩素、胃泌素、抑胃肽胃肠激素：胰泌素、胆囊收缩素、胃泌素、抑胃肽；；l l其它升糖激素：生长激素、糖皮质激素、儿茶酚胺等其它升糖激素：生长激素、糖皮质激素、儿茶酚胺等l l药物：如离子通道活性剂药物：如离子通道活性剂l l钾离子通道激动剂：如多种降压药、长压定、利尿剂钾离子通道激动剂：如多种降压药、长压定、利尿剂l l钾离子通道阻滞剂：如磺脲药钾离子通道阻滞剂：如磺脲药；；l l钙离子通道激动剂钙离子通道激动剂l l钙离子通道阻滞剂：如钙离子通道阻滞剂：如硝苯吡啶、尼莫地平、尼群地平等硝苯吡啶、尼莫地平、尼群地平等影响胰岛素释放的因素影响胰岛素释放的因素 II IIl l其它其它：：l l饥饿：糖代谢减慢，胰岛素分泌减少饥饿：糖代谢减慢，胰岛素分泌减少l l运动：使外周组织对胰岛素的敏感性增强，胰岛素分运动：使外周组织对胰岛素的敏感性增强，胰岛素分泌减少泌减少；；l l年龄：衰老使胰岛年龄：衰老使胰岛B B细胞葡萄糖的反应性下降，胰岛细胞葡萄糖的反应性下降，胰岛素快速反应迟钝。
素快速反应迟钝影响胰岛素释放的因素影响胰岛素释放的因素 III III胰岛素的代谢与分解胰岛素的代谢与分解l l结合结合 胰岛素不与血浆蛋白结合，但同胰岛素抗体结合，这胰岛素不与血浆蛋白结合，但同胰岛素抗体结合，这 种结合使血浆胰岛素的作用时间延长种结合使血浆胰岛素的作用时间延长l l半衰期半衰期 4-54-5分钟分钟l l清除清除 主要在肝脏和肾脏清除主要在肝脏和肾脏清除 流经肝脏的胰岛素约流经肝脏的胰岛素约40%40%被提取并被代谢分解被提取并被代谢分解 肝脏、肾脏和周围组织对胰岛素的代谢清除率比约肝脏、肾脏和周围组织对胰岛素的代谢清除率比约为为6:3:26:3:2胰岛素的生物活性胰岛素的生物活性l l胰岛素是一种促进合成代谢的激素胰岛素是一种促进合成代谢的激素l l促进促进：：l l葡萄糖氧化，葡萄糖氧化，葡萄糖代谢，降低血糖葡萄糖代谢，降低血糖l l氨基酸、脂肪酸、氨基酸、脂肪酸、K K+ +、、MgMg++++进入细胞进入细胞l l肝和肌糖原合成、脂肪合成、蛋白肝和肌糖原合成、脂肪合成、蛋白质合成质合成l l抑制抑制l l糖原分解糖原分解l l糖异生糖异生l l脂肪或蛋白质分解脂肪或蛋白质分解l l酮体产生酮体产生胰岛素的发现，生产，改进胰岛素的发现，生产，改进胰岛素分离研究小组胰岛素分离研究小组l l19211921年夏天年夏天l l多伦多大学多伦多大学l lJ.J.R Macleod J.J.R Macleod 生理学教授生理学教授l lFrederick Grant Frederick Grant BantingBanting 外科医生外科医生l lCharles H. Best Charles H. Best 医学院学生医学院学生早期的实验早期的实验l l结扎狗的胰腺导管并切除胰腺结扎狗的胰腺导管并切除胰腺l l将新鲜的胰腺切成小片，放到盛有将新鲜的胰腺切成小片，放到盛有RingerRinger氏液的冷却过氏液的冷却过 的研钵中的研钵中l l将混合物冷冻将混合物冷冻l l几小时后，混合物被溶化，组织被小心的用沙子和研钵几小时后，混合物被溶化，组织被小心的用沙子和研钵 捶浸软捶浸软l l液体通过纸张被过滤出来液体通过纸张被过滤出来l l过滤物为原始的胰腺提取物，用于注射过滤物为原始的胰腺提取物，用于注射在狗身上的实验在狗身上的实验l l19211921年年7 7月月3030日给糖尿病狗注射了胰腺提取物日给糖尿病狗注射了胰腺提取物l l血糖水平有明显下降血糖水平有明显下降l l19211921年年1212月底月底James B. James B. CollipCollip加入了研究小加入了研究小组，组，改进了提取、分离、纯化的方法改进了提取、分离、纯化的方法19231923年诺贝尔奖授予年诺贝尔奖授予 胰岛素的发明者胰岛素的发明者上左：Frederick G.Banting(1891-1941) 上右：James B.Collip(1892-1965) 下左：Charles H Best(1899-1978) 下右：J.J.R. Macleod(1876-1935)历史上第一位历史上第一位 接受胰岛素注射的患者接受胰岛素注射的患者l l1414岁的男孩，处于死亡边缘岁的男孩，处于死亡边缘l l19221922年年1 1月月1 1日接受胰岛素注射日接受胰岛素注射--------注射部位形成脓肿注射部位形成脓肿l l1 1月月2323日再次接受日再次接受CollipCollip提取提取的胰岛素注射的胰岛素注射--------血糖正常，血糖正常，尿糖及尿酮体消失尿糖及尿酮体消失l l生存到生存到2727岁岁Leonard ThompsonTed RyderTed Ryder ----首批接受胰岛素治疗的儿童之一，享年首批接受胰岛素治疗的儿童之一，享年7676岁岁胰岛素治疗前胰岛素治疗后早期胰岛素分离后存在的问题早期胰岛素分离后存在的问题l l数量不足，无法满足临床应用数量不足，无法满足临床应用l l作用时间短暂，需频繁注射作用时间短暂，需频繁注射l l酸性溶液，导致注射疼痛酸性溶液，导致注射疼痛l l制剂不纯，形成脓肿和免疫反应制剂不纯，形成脓肿和免疫反应药用药用胰岛素种类胰岛素种类l l动物胰岛素动物胰岛素猪胰岛素猪胰岛素 牛胰岛素牛胰岛素l l人胰岛素人胰岛素半生物合成人胰岛素半生物合成人胰岛素 基因重组基因重组人胰人胰岛岛素素 预混人胰岛素预混人胰岛素l l胰岛素类似物胰岛素类似物 速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物 预混胰岛素类似物预混胰岛素类似物 长效胰岛素类似物长效胰岛素类似物胰岛素的来源和纯化l l动物胰岛素：猪、牛动物胰岛素：猪、牛l l人胰岛素：人工合成人胰岛素：人工合成l l两种合成方式：两种合成方式： 大肠杆菌大肠杆菌 酵母菌（酵母菌（yeast)yeast) l l人和动物的差别：人和动物的差别： 结构结构 纯度纯度 亲水性亲水性不同物种胰岛素氨基酸组成上的差别不同物种胰岛素氨基酸组成上的差别B30A8A10人胰岛岛素苏苏氨酸苏苏氨酸异亮氨酸猪胰岛岛素丙氨酸苏苏氨酸异亮氨酸牛胰岛岛素丙氨酸丙氨酸缬缬氨酸GLyLIeValGluGLnCysThrSerLleCysSerLeuTyrGlnLeuGluAsnTyrCysAsn15101521PheValAsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLauTyrCysLeuValCysGlyGluArgGlyPhePheTyrThrProLysThr151015202530SSSSSS动物胰岛素的副作用动物胰岛素的副作用l l免疫反应免疫反应l l胰岛素胰岛素耐药耐药l l高血糖、低血糖反复发生高血糖、低血糖反复发生l l注射部位脂肪萎缩注射部位脂肪萎缩l l水肿（水钠潴留）水肿（水钠潴留）人胰岛素生产的历史人胰岛素生产的历史生产产年代技术术发发明的科学家1963年从人尸体胰腺中提取Mirdky等1974年从氨基酸中化学合成Sieber等1979-1981年通过过DNA技术术生物合成Goeddel等及 Chance等 1980年通过过猪胰岛岛素的酶置换换 Markussen人胰岛素的制造人胰岛素的制造l l胰岛素的基因工程胰岛素的基因工程l l酿造酿造与提取与提取l l胰岛素前质体的转换胰岛素前质体的转换l l提纯提纯诺和灵人胰岛素的生产过程诺和灵人胰岛素的生产过程质量控制和包装胰岛素按胰岛素按作用时间分类作用时间分类l l超短效超短效l l速效速效胰岛素类似物：胰岛素类似物： AspartAspart, , LisproLisprol l短效胰岛素短效胰岛素l l可溶性胰岛素可溶性胰岛素: : ActrapidActrapidl l中效中效胰岛素胰岛素l l锌或鱼精蛋白悬浊液，锌或鱼精蛋白悬浊液， NPHNPHl l长效胰岛素长效胰岛素l l锌悬浊液锌悬浊液: : PZIPZIl l长效长效。