Из чего делают инсулин: современные наработки для решения нужд диабетиков

Последствия введения инсулина здоровому человеку

Даже у здоровых людей могут быть кратковременные колебания гормона инсулин, вызванные, например, стрессовой ситуацией или отравлением определенными соединениями. Обычно концентрация гормона при этом со временем возвращается к норме.
Если же этого не происходит, то это значит, что нарушен углеводный обмен или имеются другие сопутствующие заболевания.

Если ввести инсулин здоровому человеку, то действие препарата будет подобно органическому яду или отравляющему веществу. Резкий подъем уровня гормона может привести к падению концентрации глюкозы в крови, что вызовет гипогликемию.

Это состояние опасно в первую очередь тем, что способно привести к коме, и если пациенту не будет оказана своевременная первая помощь, то вполне вероятен летальный исход. И все только потому, что инсулин попал в организм человека, который в нем в данный момент не нуждался.

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:

1. С ультракоротким эффектом;
2. Короткого действия;
3. Пролонгированного действия;
4. Средней степени продолжительности;
5. Длительного действия;
6. Комбинированного типа.

   

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.

Осложнения при повышенной дозе инсулина

При инъекциях этого гормона здоровым людям у них могут быть следующие явления:

• повышение артериального давления;
• аритмия;
• мышечная дрожь;
• головные боли;
• чрезмерная агрессивность;
• тошнота;
• чувство голода;
• нарушение координации;
• расширение зрачков;
• слабость.

Также резкое снижение количества глюкозы может привести к развитию амнезии, обморокам, не исключена и гипергликемическая кома.

При сильном стрессе или после неадекватной физической нагрузки даже у абсолютно здорового человека может наступить резкий дефицит инсулина. В таком случае введение гормона вполне оправдано и даже необходимо, ведь если не сделать инъекцию, то есть вероятность развития гипергликемической комы достаточно высока.

Если здоровому человеку вколоть небольшую дозу инсулина, то угроза для его здоровья будет невелика, а падение концентрации глюкозы может вызвать только чувство голода и общую слабость.

В любом случае, даже малые дозы гормона приводят к появлению у человека симптомов гиперинсулинизма, среди которых основными являются:

• избыточное потоотделение;
• потеря концентрации и внимания;
• двоение в глазах;
• изменение сердечного ритма;
• дрожь и болевые ощущения в мышцах.

Если инсулин здоровому человеку вводить неоднократно, это может привести к опухолям поджелудочной железы (в островках Лангерганса), эндокринным патологиям и болезням, связанным с обменом веществ в организме (обмен белков, солей и углеводов). По этой причине частые инъекции инсулина делать запрещено.

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.

К чему приведет введение инсулина здоровому человеку

При сахарном диабете 1 типа больному необходимо постоянно вводить инсулин, так как их поджелудочная железа не может синтезировать необходимое количество этого гормона.

Это необходимо, чтобы поддерживать концентрацию сахара в крови на целевом уровне. При инъекции инсулина у здоровых людей начнется гипогликемия. Если не назначить соответствующее лечение, то очень низкое содержание глюкозы в крови может вызвать потерю сознания, судороги и гипогликемическую кому. Не исключен летальный исход, как мы уже писали выше

Нужно знать, что эксперименты с инсулином проводят не только подростки, пытающиеся бороться с наркоманией, иногда молодые девушки, болеющие сахарным диабетом, отказываются от использования инсулина в целях контроля массы тела.

Инсулин также могут применять спортсмены, иногда в комплексе с анаболическими стероидами, чтобы увеличить мышечную массу, не секрет, что инсулин в бодибилдинге помогает спортсменам качественно и быстро наращивать мышечную массу.

Метаболизм инсулина

Физиологически нецелесообразно синтезировать и секретировать инсулин с тем, чтобы его почти сразу метаболизировать. Скорее организм, как рачительная хозяйка запасает энергию в удобной форме, что использовать по потребности. Интересно, что через сутки голодания гликоген печени полностью исчерпан и единственным источником глюкозы крови остается глюконеогенез [Смирнова О.М., 2005]

Полагаем, что прохождение секретированного инсулина в первую очередь через портальный кровоток служит, по меньшей мере, двум целям: во-первых, синтезу гликогена, депонируя тем самым избыток глюкозы; во-вторых, регуляции уровня инсулинемии, препятствуя гиперинсулинемии. Эту задачу решает и жировая ткань. Учитывая высокую чувствительность адипоцитов, она способна связать огромную часть инсулина, депонируя избыток макроэргов и препятствуя его избыточному действию гормона на ткани. Ожирение тесно связано с гиперинсулинемией и, по-видимому, имеет защитный компенсаторный характер.

Инсулин после связывания с рецепторами гепатоцитов перемещается к лизосомам, где подвергается действию, по крайней мере, двух ферментов. Глютатионинсулинтрансгидрогеназа, разрушая дисульфидные мостики, высвобождает α- и β-цепи. Цитоплазматическая инсулиновая протеаза инактивирует инсулин путем разрыва α- и β- цепей. Полагаем, что разрушение инсулина не является только прерогативой гепатоцитов, этот процесс происходит во всех клетках.

Деградация связанного с рецептором гормона и индуцированное инсулином снижение концентрации рецепторов (так называемый феномен регулируемого понижения, или down regulation) являются взаимосвязанными процессами. Существует состояние динамического равновесия между скоростью внедрения инсулинорецепторных комплексов, их деградацией и рециркуляцией, повторным включением в структуру мембраны, а также скоростью их синтеза.

Это подтверждается тем фактом, что концентрация инсулина, необходимая для начала снижения концентрации рецепторов, обратно пропорциональна величине и скорости внедрения гормона в клетку; при условиях, вызывающих уменьшение количества рецепторов, повышается скорость пиноцитоза в клетке.

Обнаружено, что эритроциты способны накапливать и транспортировать инсулин [Сандуляк Л.И.,1987]. Связывая избыток инсулина и отдавая его при повышенной потребности, эритроциты стабилизируют активную концентрацию гормона, сглаживают резкие изменения ее при физиологических сдвигах секреции и метаболизма.

В такой же мере инсулин связывается и с эндотелиоцитами, вызывая их пролиферацию. Эндотелиоциты наиболее уязвимы для различных факторов, находящихся в системном и тканевом кровотоке в связи с их уникальным положением на границе между циркулирующей кровью и тканями. Эндотелиоциты обладают повышенной гормональной чувствительностью и синтетической активностью.

Около 40% инсулина (по данным некоторых авторов, 15-20%) инактивируется почками. Гормон фильтруется в клубочках, а в проксимальных канальцах почти полностью реабсорбируется и разрушается протеолитическими ферментами. Следует отметить, что при почечной недостаточности поглощение и деградация инсулина почками уменьшаются до 9-10%, поэтому у больных сахарным диабетом при почечной недостаточности потребность в инсулине уменьшается.

Роль почек в инактивации экзогенного инсулина велика, так как, всасываясь из места инъекции, инсулин попадает в большой круг кровоснабжения и почки, а эндогенный инсулин сначала поступает в печень и лишь затем меньшая его часть – в большой круг кровообращения и почки. В почках инсулин фильтруется в клубочках, а в проксимальных канальцах почти полностью реабсорбируется и разрушается протеолитическими ферментами, причем эндосомально-лизосомальный путь инактивации инсулина в почечных канальцах практически отсутствует.

Об инсулине нужно знать два главных момента:

• Гормон способен спасти жизнь диабетику. Для этого он нужен в малых дозах, которые подбираются индивидуально для конкретного пациента. Инсулин понижает уровень сахара в крови. Если инсулин применять неправильно, даже малые дозы могут привести к гипогликемии.
• Инсулин не вызывает чувства эйфории, подобно наркотикам. Некоторые симптомы гипогликемии имеют признаки, похожие не алкогольное опьянение, но чувство эйфории при этом абсолютно отсутствует, и человек, наоборот, чувствует себя очень плохо.

Независимо от того, какая причина привела к злоупотреблению инсулином, есть одна главная опасность – гипогликемия. Чтобы этого не было, очень важно проводить открытые беседы о всех последствиях чрезмерного увлечения инсулином.

Что происходит при передозировке?

Инсулин, поступая в организм, действует на все виды обмена: углеводный, жировой и белковый.

При передозировке наиболее значимым будет влияние на углеводный обмен. Под действием данного гормона усиливается утилизация глюкозы клетками и активируется синтез гликогена (форма хранения глюкозы в организме). В результате этого уровень сахара в крови резко падает, развивается гипогликемия, и исход напрямую зависит от введенной дозы.

Интересным фактом является использование инсулина в бодибилдинге. При таком применении важным считается именно влияние на белковый обмен. Под действием гормона повышается проницаемость клеточных мембран для аминокислот и усиливается синтез белка, следовательно, увеличивается мышечная масса.

К слову, регулярные инъекции инсулина здоровым людям крайне нежелательны. Зачастую это приводит к опухолям поджелудочной железы.

Влияние на жировой обмен связано с увеличением образования жирных кислот из глюкозы. Поэтому при хронической передозировке инсулина заметно растет жировой слой и масса тела.

Причины передозировки препаратов инсулина

Есть множество причин применения неправильного количества гормона, они могут зависеть от пациента, лечащего врача и вовсе от внешних факторов:

• неправильно подобранная врачом доза либо кратность введения;
• самолечение;
• переход на другой препарат или способ введения без корректировки дозы;
• интенсивная физическая нагрузка;
• случайное введение препарата внутривенно;
• ошибочное назначение инсулина здоровому человеку;
• недостаточный, либо вовсе пропущенный прием пищи после инъекции инсулина короткого действия;
• употребление алкоголя;
• беременность, в первом триместре обычно снижается потребность в инсулине;
• путаница с препаратами короткого и длительного действия (например, дважды введенный короткий инсулин вместо комбинации короткого и длинного);
• прием лекарственных средств, которые несовместимы с инсулином и усиливают его гипогликемический эффект;
• психическое расстройство пациента либо попытка суицида.

При каких заболеваниях повышается уровень инсулина в крови?

Уровень инсулина повышается при инсулиноме (опухоли из бета-клеток поджелудочной железы, продуцирующей слишком большое количество гормона), сахарном диабете 2-го типа (инсулиннезависимом), ожирении, метаболическом синдроме (сочетании инсулинорезистентности, ожирения и артериальной гипертонии – повышения кровяного давления), заболеваниях печени, при эндокринологических заболеваниях, сопровождающихся повышением концентрации кортизала в крови (болезнь и синдром Иценко – Кушинга), акромегалии (заболевании, при котором гипофиз выделяет избыточное количество гормона роста, или соматотропина), миотонической дистрофии (наследственной патологии, при которой снижается мышечный тонус и происходит атрофия мышц), генетически обусловленной непереносимости фруктозы и/или галактозы.

Уровень инсулина может снижаться при поражении поджелудочной железы (панкреатите, панкреонекрозе, аутоиммунном поражении, онкологическом поражении, изменениях при муковисцидозе и т.д.) и при снижении функции гипофиза – гипопитуитаризме.

Для чего определяют уровень инсулина в крови?

Определение уровня инсулина используют для обнаружения причин гипогликемии – сниженной концентрации глюкозы крови. Это состояние является жизнеугрожающим, поскольку от уровня глюкозы в значительной степени зависит питание головного мозга. Гипогликемия может сопровождаться такими симптомами, как неожиданная слабость, головокружение, потеря сознания, учащенное сердцебиение, чувство голода, беспокойство, раздражительность, потливость, иногда проявляется агрессией.

Исследование уровня инсулина может быть дополнено анализами на уровень С-пептида, глюкозы натощак и при нагрузке (в том числе глюкозотолерантным тестом), уровнем гликированного гемоглобина, оценкой инсулинорезистентности.