Insulina jest hormonem, który w organizmie ludzkim wytwarzany jest w wyspecjalizowanych komórkach trzustki. Funkcją tego hormonu jest utrzymywanie prawidłowego stężenia cukru

( glukozy ) we krwi. Jej niedobór powoduje poważne schorzenie- cukrzycę. Dzięki jej odkryciu i możliwości wytwarzania preparatów insulinowych chorzy na cukrzycę mogą normalnie żyć.

Insulina została odkryta w Toronto przez dwóch naukowców: F. Bantinga ( ortopedę ) i

C. Best'a ( studenta medycyny ). Odkrycie to zapoczątkowało ciąg badań dotyczących budowy i sposobu otrzymywania insuliny. Było to wielką szansą dla chorujących na cukrzycę, którzy umierali w niedługim czasie po rozpoznaniu choroby.

W 1934 metodę otrzymywania insuliny usprawniono przez dodatek cynku jako środka wywołującego krystalizację. W 1936 badacz Hagedorn otrzymał insulinę protaminową , natomiast w 1970 znana była już technologia wytwarzania insuliny o dużym stopniu oczyszczenia. Od 1985 roku produkowana jest już insulina ludzka.

Insulinę można podzielić, ze względu na pochodzenie na : zwierzęcą i ludzką. Istnieje także jej podział ze względu na stopień czystości ( insulina wysoko oczyszczona oraz insulina oczyszczana chromatograficznie ) oraz czas działania ( insulina o maksymalnie długim czasie działania , insulina o średnim czasie działania oraz insulina krótko działająca ).

Preparaty insulinowe należy podawać podskórnie przy pomocy specjalne do tego przeznaczonych igieł i strzykawek oraz specjalnych dozowników.

Objawy cukrzycy ustają w czasie podawania tych preparatów, jednak nie jest to równoznaczne z wyleczeniem tego schorzenia. Nawroty objawów cukrzycy obserwuje się po zaprzestaniu podawania preparatów insulinowych.

Działanie insuliny w organizmie.

Insulina zapewnia prawidłowe wykorzystanie cukru- glukozy przez organizm ludzki. Niewykorzystana glukoza usuwana jest z organizmu wraz z moczem. W takiej sytuacji brakuje cząsteczek energetycznych w organizmie, w związku z tym uruchamiane są rezerwy innych cząsteczek energetycznych, czyli tłuszczy. Przemiany kwasów tłuszczowych prowadzą do wytworzenia ciał ketonowych o kwaśnym odczynie, powodując tym samym zakwaszenie ustroju. Wzmożony metabolizm tłuszczy oraz nadmierne wydalanie glukozy wraz z moczem jest przyczyną typowych objawów cukrzycy, czyli : oddawanie dużej ilości moczu, zwiększony apetyt, zwiększenie uczucia pragnienia. Nasilający się niedobór insuliny może doprowadzić do kwasicy i śpiączki.

Preparaty insulinowe używane w leczeniu insuliny do niedawna pozyskiwane były z trzustek świń i bydła. Proces uzyskiwania preparatów był dość skomplikowany i wymagał specjalnej ekstrakcji tkanki pobranej od zwierząt rzeźnych. Aby wyprodukować taką ilość insuliny, która wystarczyłaby jednemu pacjentowi na rok leczenia potrzebne było 7 kilogramów trzustki pobranej od zwierząt. A zatem produkcja insuliny nie tylko jest skomplikowana, lecz także kosztowna.

W latach osiemdziesiątych, przy wykorzystaniu technik inżynierii genetycznej rozpoczęto produkcję insuliny ludzkiej dzięki wykorzystaniu drożdży piekarniczych oraz bakterii Escherichia coli, której naturalnym środowiskiem bytowania jest ludzki przewód pokarmowy.

Mikroorganizmy te "przeprogramowane" zostały na produkcję insuliny. Możliwe to było dzięki wczepieniu do ich komórek wyizolowany gen ludzki odpowiedzialny za syntezę insuliny. Organizmy te wykazują normalny wzrost, lecz oprócz własnych białek syntetyzują także insulinę. Komórki drożdży i bakterii posiadają genom będący chimerą ich własnego i ludzkiego. Produkcja bakteryjna dostarcza ogromne ilości insuliny, która jest bardzo podobna do tej, naturalnie wytwarzanej w organizmie ludzkim.

Podobieństwo budowy chemicznej insuliny sztucznej do insuliny naturalnej ma ogromne znaczenie w szybkości jej wchłaniania w organizmie jak również w efektywności działania.

W przypadku preparatów insulinowych pochodzenia zwierzęcego różnice te są większe niż w przypadku insuliny produkowanej przez bakterie. Insulina wołowa różni się od formy naturalnej aż trzema aminokwasami ( na 51 budujących całą cząsteczkę ). Bardzo często insulina pochodzenia zwierzęcego wywołuje odczyn alergiczny organizmu oraz zwiększenie produkcji przeciwciał przeciwko niej , ponieważ jest ona uznawana przez układ immunologiczny człowieka jako ciało obce.

Stopień czystości preparatów insulinowych.

Stopień oczyszczenia preparatu jest bardzo istotny , ponieważ decyduje on o częstości występowania skutków ubocznych w czasie przyjmowania preparatu. Bardzo trudno jest otrzymać preparat insulinowy , który nie zawierałby żadnych zanieczyszczeń. Dlatego stosuje się różne metody oczyszczania preparatów. Do najbardziej skutecznych jest metoda chromatografii, dzięki której możliwe jest rozdzielenie różnych substancji z jednej mieszaniny. W wyniku przeprowadzenia jednokrotnego procesu chromatografii na preparacie otrzymuje się insulinę jednoszczytowąMP lub ChO. Kolejne procesy chromatograficzne prowadza do uzyskania insuliny wysoko oczyszczonej ( WO ) inaczej zwanej monokompetentną ( MC) .

W jakim celu oczyszcza się preparaty insulinowe?

Im wyższy jest stopień oczyszczenia preparatu , tym mniej zanieczyszczeń on zawiera a tym samym zmniejszona jest możliwość wystąpienia odczynu alergicznego. Dzięki stosowaniu preparatów wysoko oczyszczonych ogranicza się do minimum wystąpienie niepożądanych skutków przyjmowania sztucznej insuliny.

Oczyszczanie preparatów insulinowych jest już ograniczone ze względu na masową produkcję insuliny ludzkiej przez komórki bakteryjne. Dlatego też powoli rezygnuje się z używania insuliny pochodzenia zwierzęcego o dużym stopniu zanieczyszczenia na rzecz insuliny ludzkiej wysoko oczyszczonej.

Używane preparaty insulinowe :

  • insulina pochodzenia zwierzęcego oczyszczana w sposób konwencjonalny , nie chromatograficzny
  • insulina MP - pochodzenia zwierzęcego oczyszczona w czasie chromatografii jednostopniowej;
  • insulina WO - pochodzenia zwierzęcego oczyszczona metoda wielokrotnych chromatografii
  • insulina HM- pochodzenia ludzkiego o wysokim stopniu oczyszczenia.

Czas działania preparatów insulinowych.

Szybkość wchłaniania insuliny wraz ze stopniem oczyszczenia i pochodzeniem stanowią najważniejsze cechy jej preparatów.

Opóźnianie wchłaniania insuliny powoduje , że działa ona wolniej i wykazuje później szczyt swojej aktywności. Jest to bardzo istotne aby możliwe było otrzymanie takiego stężenia insuliny, które zapewniałoby utrzymanie stałego poziomu glukozy zbliżone do jej stężenia w organizmie będącym na czczo. Insulina o opóźnionym czasie działania wykazuje wydłużony czas aktywności. Przedłużenie wchłaniania preparatów insulinowych uzyskuje dzięki dodaniu do nich substancji , które wywołują opóźnienie jej wchłaniania. Do substancji tych należą: cynkprotamina ( białko otrzymywane z nasienia niektórych ryb ).

Poza podawaniem preparatów o przedłużonym czasie wchłaniania osobom chorym podaje się również preparaty szybko wchłaniające się. Preparaty te podawane są po posiłkach kiedy w organizmie obserwuje się nagły wzrost stężenia glukozy we krwi. Insulina o krótkim czasie wchłaniania nie jest wzbogacona cynkiem ani protaminami. Charakteryzuje się ona zarazem krótkim czasem działania w organizmie.

Rodzaje preparatów insulinowych wyróżnionych ze względu na czas działania :

  • insulina o krótkim czasie działania ( nie wzbogacona związkami wydłużającymi czas jej działania ). Preparat zaczyna aktywność w 30 minucie od wstrzyknięcia, szczyt aktywności obserwuje się po 2- 4 godzinach, czas działania to około 4-8 godzin;
  • insulina o średnim czasie działania- aktywna jest po 2-6 godzinach od iniekcji, czas jej działania wynosi około 14-24 godziny, szczyt aktywności obserwowany miedzy 4 a 14 godziną podawania preparatu;
  • insulina o maksymalnym czasie działania- działa dopiero po 6-14 godzinach od wstrzyknięcia, szczyt aktywności przypada obserwuje się po upływie 14-24 godzin, całkowity czas jej aktywności wynosi od 20- 36 godzin;
  • mieszanki insuliny szybko działającej i o wydłużonym czasie działania.

Od szybkości wchłaniania preparatów insulinowych zależy również to w jakiej okolicy ciała są one wstrzykiwane oraz jakie jest stężenie insuliny w danym preparacie.

Z reguły preparaty insulinowe używane są w trzech stężeniach : 40, 80 lub 100 jednostek insuliny na jeden mililitr preparatu. Inną istotną cechą sztucznej insuliny jest wartość pH preparatów oraz obecność w nich związków antybakteryjnych.

Wprowadzanie insuliny do organizmu.

Insulina należy do hormonów białkowych , które są trawione z łatwością w przewodzie pokarmowym. Z tego względu nie jest możliwe wytwarzanie preparatów insulinowych doustnych.

Insulinę dostarcza się do organizmu poprzez wstrzyknięcie jej dożylnie, domięśniowo lub podskórnie. Najprostszą metodą jest metoda zastrzyków podskórnych. Zastrzyki takie mogą wykonywać sobie pacjenci samodzielnie. Używane są do tego celu specjalne strzykawki -insulinówki oraz dozowniki przypominające pióro do pisania , czyli "pen". W penie znajduje się fiolka zawierająca insulinę ( penfilm) a od niej odchodzi igła, za pomocą której wstrzykiwany jest preparat. Dzięki prostej budowie i łatwości działania , peny używane mogą być nawet przez osoby o osłabionej sprawności ruchowej.