胰岛素
蛋白质激素
胰岛素是由胰脏内的胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素,同时促进糖原脂肪蛋白质合成。外源性胰岛素主要用来治疗糖尿病。
化合物简介
基本信息
中文别名:普通胰岛素;胰激素;因苏林;正规胰岛素;短效胰岛素
英文别名:Insulin;RI;Insulyl;Crystalline Insulin;Regular Insulin
来源含量:本品系自猪胰中提取制得的具有降血糖作用的多肽类物质。按干燥品计算,每1mg的效价不得少于27单位。每1单位相当于胰岛素0.0345mg。
制法要求:本品应从检疫合格猪的冰冻胰脏中提取。生产过程应符合现行版《药品生产质量管理规范》的要求。
发现
胰岛素于1921年由加拿大人F.G.班廷和C.H.贝斯特首先发现。1922年开始用于临床,使过去不治的糖尿病患者得到挽救。中国科学院肾病检测研究所主治直至80年代初,用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。不同动物的胰岛素组成均有所差异,猪的与人的胰岛素结构最为相似,只有B链羧基端的一个氨基酸不同。80年代初已成功地运用遗传工程技术由微生物大量生产人的胰岛素,并已用于临床。
1955年英国F.桑格小组测定了牛胰岛素的全部氨基酸序列,开辟了人类认识蛋白质分子化学结构的道路。1965年9月17日,中国科学家人工合成了具有全部生物活力的结晶牛胰岛素,它是第一个在实验室中用人工方法合成的蛋白质,稍后美国和联邦德国的科学家也完成了类似的工作。
70年代初期,英国和中国的科学家又成功地用X射线衍射方法测定了猪胰岛素的立体结构。这些工作为深入研究胰岛素分子结构与功能关系奠定了基础。人们用化学全合成和半合成方法制备类似物,研究其结构改变对生物功能的影响;进行不同种属胰岛素的比较研究;研究异常胰岛素分子病,即由于胰岛素基因的突变使胰岛素分子中个别氨基酸改变而产生的一种分子病。这些研究对于阐明某些糖尿病的病因也具有重要的实际意义。
第一代胰岛素-动物胰岛素
1921年弗雷德里克·班丁(Frederick Banting)与约翰·麦克劳德(John Macleod)合作首次成功提取到了胰岛素,不同种族哺乳动物(人、牛、羊、猪等)的胰岛素分子的氨基酸序列和结构稍有差异,其中猪胰岛素与人的最为接近。动物胰岛素是最早应用于糖尿病治疗的胰岛素注射制剂,一般是猪胰岛素,猪胰岛素与人胰岛素存在1至4个氨基酸的不同,因此容易发生免疫反应,注射部位皮下脂肪萎缩或增生,胰岛素过敏反应,并且由于其免疫原性高,容易反复发生高血糖和低血糖,容易出现胰岛素抵抗。
第二代胰岛素-人胰岛素
20世纪80年代,人们通过基因工程(重组DNA)转基因酵母(啤酒酵母.毕赤酵母或汉逊酵母)或重组中国仓鼠卵巢细胞(CHO)表达出高纯度的合成人胰岛素,其结构和人体自身分泌的胰岛素一样。
对比动物胰岛素,人胰岛素较少发生过敏反应或者胰岛素抵抗,所以皮下脂肪萎缩的现象也随之减少;由于人胰岛素抗体少,所以注射量比动物胰岛素平均减少30%;人胰岛素的稳定性高于动物胰岛素,常温25℃左右常温可保存人胰岛素4周。
在起效时间、峰值时间、作用持续时间上不能模拟生理性人胰岛素分泌模式。需在餐前30分钟注射、有较高的夜间低血糖风险。
第三代胰岛素-胰岛素类似物
20世纪90年代末,在对人胰岛素结构和成分的深入研究中发现,对肽链进行修饰:利用基因工程技术,改变胰岛素肽链上某些部位的氨基酸组合;改变等电点;增加六聚体强度;以钴离子替代锌离子;在分子中增加脂肪酸链,加大与白蛋白的结合,均有可能改变其理化和生物学特征,从而可研制出更适合人体生理需要的胰岛素类似物(insulinsimilitude)。胰岛素类似物可紧临餐使用,也称为餐时胰岛素或速效胰岛素。
分类
来源:胰岛素合成的控制基因在第11对染色体短臂上。基因正常则生成的胰岛素结构是正常的;若基因突变则生成的胰岛素结构是不正常的,为变异胰岛素。在β细胞的细胞核中,第11对染色体短臂上胰岛素基因区DNA向mRNA转录,mRNA从细胞核移向细胞浆的内质网,转译成由105个氨基酸残基构成的前胰岛素原。前胰岛素原经过蛋白水解作用除其前肽,生成86个氨基酸组成的长肽链——胰岛素原(45343345)。胰岛素原随细胞浆中的微泡进入高尔基体,经蛋白水解酶的作用,切去75、55、6075三个精氨酸连接的链,断链生成没有作用的C肽,同时生成胰岛素,分泌到β细胞外,进入血液循环中。未经过蛋白酶水解的胰岛素原,一小部分随着胰岛素进入血液循环,胰岛素原的生物活性仅有胰岛素的5%。
灭活。
胰岛β细胞中储备胰岛素约200U,每天分泌约40U。空腹时,血浆胰岛素浓度是5~15μU/mL。进餐后血浆胰岛素水平可增加5~10倍。
1、动物胰岛素:从猪和牛的胰腺中提取,两者药效相同。
1、超短效:注射后15分钟起作用,高峰浓度1~2小时(皮下)。(例如门冬胰岛素、赖脯胰岛素)
2、短效(速效):注射后30分钟起作用,高峰浓度2~4小时,持续5~8小时(皮下、肌内、静注)。(如普通胰 岛素、正规胰岛素)
3、中效:注射后2~4小时起效,高峰浓度6~12小时,持续24~28小时(皮下)。(如低精蛋白锌胰岛素)
4、长效:注射后4~6小时起效,维持24到36小时(皮下)。(精蛋白锌胰岛素)
5、超长效:注射后3~6个小时起效,维持时间为6~24小时(皮下)。(地特胰岛素、甘精胰岛素)
6、预混:注射后0.5个小时起效,维持时间为24小时(皮下)。(双时相胰岛素)
结构
不同种族动物(人、牛、羊、猪等)的胰岛素功能大体相同,成分稍有差异。图中为人胰岛素化学结构。
胰岛素由A、B两个肽链组成。人胰岛素(Insulin Human)A链有11种21个氨基酸,B链有15种30个氨基酸,共51个氨基酸组成。其中A7(Cys)-B7(Cys)、A20(Cys)-B19(Cys)四个半胱氨酸中的巯基形成两个二硫键,使A、B两链连接起来。此外A链中A6(Cys)与A11(Cys)之间也存在一个二硫键。
分泌
胰岛素的生物合成速度受血浆葡萄糖浓度的影响,当血糖浓度升高时,β细胞中胰岛素原含量增加,胰岛素合成加速。
胰岛素在胰岛β细胞中合成。胰岛素的分子量5700,由两条氨基酸肽链组成。A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸。A-B链之间有两处二硫键相连。
胰岛素是与C肽以相等分子分泌进入血液的。临床上使用胰岛素治疗的病人,血清中存在胰岛素抗体,影响放射免疫方法测定血胰岛素水平,在这种情况下可通过测定血浆C肽水平,来了解内源性胰岛素分泌状态。
影响因素
体内胰岛素的分泌主要受以下因素影响:
血浆葡萄糖浓度血浆葡萄糖浓度是影响胰岛素分泌的最重要因素。口服或静脉注射葡萄糖后,胰岛素释放呈两相反应。早期快速相,门静脉血浆中胰岛素在2分钟内即达到最高值,随即迅速下降;延迟缓慢相,10分钟后血浆胰岛素水平又逐渐上升,一直延续1小时以上。早期快速相显示葡萄糖促使储存的胰岛素释放,延迟缓慢相显示胰岛素的合成和胰岛素原转变的胰岛素。
进食含蛋白质较多的食物进食含蛋白质较多的食物后,血液中氨基酸浓度升高,胰岛素分泌也增加。精氨酸、赖氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸均有较强的刺激胰岛素分泌的作用。
进餐后胃肠道激素增加进餐后胃肠道激素增加可促进胰岛素分泌如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、肠血管活性肽都刺激胰岛素分泌。
自主神经功能状态迷走神经兴奋时促进胰岛素分泌;交感神经兴奋时则抑制胰岛素分泌。
受体
胰岛素在细胞水平的生物作用是通过与靶细胞膜上的特异受体结合而启动的。胰岛素受体为胰岛素起作用的靶细胞膜上特定部位,仅可与胰岛素或含有胰岛素分子的胰岛素原结合,具有高度的特异性,且分布非常广泛。受体是一种糖蛋白,每个受体由α、β各两个亚单位组成,并由各两条亚基组成四聚体型受体。α亚单位穿过细胞膜,一端暴露在细胞膜表面,具有胰岛素结合位点。β亚单位由细胞膜向胞浆延伸,是胰岛素引发细胞膜与细胞内效应的功能单位。胰岛素与亚单位结合后,β亚单位中酪氨酸激酶被激活,使受体磷酸化,产生介体,调节细胞内酶系统活性,控制物质代谢。并由各两条亚基组成四聚体型受体。每种细胞与胰岛素结合的程度取决于受体数目与亲和力,此二者又受血浆胰岛素浓度调节。当胰岛素浓度增高时往往胰岛素受体数下降,称下降调节。如肥胖的非胰岛素依赖型糖尿病人由于脂肪细胞膜上受体数下降,临床上呈胰岛素不敏感性,称抵抗性。当肥胖的非胰岛素依赖型糖尿病患者经饮食控制、体育锻炼后体重减轻时,脂肪细胞膜上胰岛素受体数增多,与胰岛素结合力加强而使血糖利用改善。此不仅是肥胖的非胰岛素依赖型糖尿病的重要发病机制,也是治疗中必须减肥的理论依据。
信号通路
胰岛素信号通路胰岛素在发挥作用时需首先与靶细胞膜上的一种异四聚体受体相结合。胰岛素受体是膜糖蛋白,由两个单独的胰岛素结合结构域(α亚单位)与两个信号转导结构域(β亚单位)组成。胰岛素与受体结合后引起α亚单位构象改变,从而三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)能够结合于β亚单位的胞内结构域。与ATP结合后,β亚单位内的酪氨酸激酶被激活,进而使胰岛素受体发生自磷酸化。磷酸化的胰岛素受体从磷酸化胰岛素受体底物(insulin receptor substrate, IRS)1和2开始,依次磷酸化其他蛋白底物。胰岛素信号通过磷酸化网络进行进一步级联传递,并涉及许多其他胞内物质。胰岛素作用的生物化学过程详见其他专题。(参见“胰岛素受体的结构与功能”)通过激活上述信号通路,胰岛素可作为代谢功能的有力调节因子而发挥作用。此外,胰岛素还通过胰岛素受体介导激活的丝裂原活化的蛋白(mitogen-activated protein, MAP)激酶通路在生长和增殖方面发挥作用。
代谢
胰岛素几乎直接或间接地影响着机体每个组织的功能,其中胰岛素三大主要能量储存组织的代谢效应,即肝脏、肌肉和脂肪组织。
(1)胰岛素与葡萄糖代谢 — 葡萄糖的三大来源是:食物的肠道吸收,糖原分解(糖原是葡萄糖的储存形式),以及糖异生(碳水化合物、蛋白质和脂肪代谢过程中生成的非糖前体成分可经糖异生作用合成葡萄糖)。
一旦转运进细胞,葡萄糖就可作为糖原储存起来,或经糖酵解成丙酮酸。丙酮酸可被还原成乳酸,或经氨基转移作用形成丙氨酸,或转变为乙酰辅酶A(coenzyme A, CoA)。乙酰CoA可在三羧酸循环中氧化成二氧化碳和水,或转变成脂肪酸以甘油三酯形式储存起来,或用来合成酮体或胆固醇。
胰岛素在糖代谢中具有多种作用,包括:抑制糖原分解和糖异生、增加葡萄糖转运入脂肪和肌肉、增强脂肪和肌肉中的糖酵解、刺激糖原合成
●葡萄糖的生成:尽管体内大部分组织都可发生糖原分解,但只有肝脏和肾脏表达葡萄糖-6-磷酸酶,而这种酶对葡萄糖释放入血是必需的。肝脏和肾脏还含有糖异生所必需的酶。在这两种器官中,肝脏负责大部分的葡萄糖输出。示踪研究发现,空腹过夜后,肾脏仅产生10%-20%的葡萄糖。因此,肝脏是胰岛素调节葡萄糖生成的首要靶器官。但2型糖尿病患者中肾脏葡萄糖输出会增加,以在低血糖的反调节过程中部分代偿肝脏葡萄糖的输出减低。
胰岛素通过抑制糖原分解过程中必需的糖原磷酸化酶,直接限制肝葡萄糖输出。胰岛素还通过间接作用减少肝脏糖异生,所涉及的途径有:减少糖异生前体物质和游离脂肪酸输入肝脏;抑制胰高血糖素的分泌,部分机制是直接抑制胰岛α细胞中的胰高血糖素基因;改变肝脏的神经信号传入。研究者将胰岛素输注入狗的门静脉或外周静脉后发现,在肝葡萄糖生成过程中,胰岛素的直接作用仍占主导地位,不过随着胰岛素分泌增加,其间接作用也更明显。
●葡萄糖的利用:胰岛素能够刺激骨骼肌和脂肪摄取葡萄糖。在骨骼肌和脂肪组织中,葡萄糖借助葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4, GLUT-4)穿过细胞膜。GLUT-4可能存在于骨骼肌、脂肪细胞的细胞质中;来自胰岛素的信号促使GLUT-4从细胞质转移至细胞膜,进而协助葡萄糖进入这些组织中(例如,餐后时)。一些小鼠研究已证实葡萄糖稳态的控制较复杂,并表明通过不依赖胰岛素的GLUT-4增加和一磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase, AMPK)活性增强,骨骼肌也可摄取葡萄糖。
在血糖正常情况下,胰岛素介导的葡萄糖摄取大多发生于肌肉组织,且在葡萄糖摄取量增加的情况下,脂肪组织的额外摄取量小于增加总量的10%。然而,脂肪组织也会通过胰岛素介导的抑制脂解作用间接地促进葡萄糖的利用。这是底物竞争机制所致,因为作为机体能量来源之一的游离脂肪酸利用度降低,使得肌肉中葡萄糖的摄取和代谢增加。通过影响糖原合成和糖分解(糖酵解),胰岛素还可以促进细胞中的糖代谢。
胰岛素可增强脂肪、肌肉和肝脏等组织中的糖原合酶活性,但这种作用不会导致净糖原合成,除非糖原磷酸化酶受到强烈抑制。实际上,人骨骼肌中糖原磷酸化酶的催化活性是糖原合酶活性的50倍。
胰岛素通过增强糖酵解通路中己糖激酶和6-磷酸果糖激酶这两种关键酶的活性,提高骨骼肌和脂肪组织中糖酵解的速率。
(2)胰岛素与脂代谢 — 胰岛素能够协调体内不同能源物质(葡萄糖和游离脂肪酸)的利用,来满足机体在进食与空腹的循环中以及运动时的能量需求。进餐后有大量葡萄糖可用,此时胰岛素分泌增加,这可促进甘油三酯储存至脂肪细胞。其中涉及多种机制:
●胰岛素通过激活脂蛋白脂肪酶来促进富含甘油三酯的乳糜微粒(例如,混合饮食后形成的乳糜微粒)从外周组织中清除。脂蛋白脂肪酶存在于肌肉和脂肪组织的血管内皮中,可水解血循环脂蛋白内的甘油三酯,所产生的脂肪酸随后被肌肉组织摄取后氧化,或被脂肪组织摄取后储存。胰岛素还可激活脂肪组织中的脂蛋白脂肪酶,但抑制骨骼肌中的此酶。胰岛素对脂蛋白脂肪酶的这种组织特异性作用导致甘油三酯从肌肉转移至脂肪组织中储存。
●胰岛素能够刺激脂肪细胞中的游离脂肪酸重新酯化为甘油三酯。在胰岛素介导下,更多的葡萄糖被转运进脂肪细胞,从而间接实现重新酯化。脂肪细胞中的糖酵解活动增加,引起糖酵解代谢产物甘油-3-磷酸的水平升高,而甘油-3-磷酸参与游离脂肪酸酯化为甘油三酯的过程。
●胰岛素通过抑制脂质分解的限速酶—激素敏感性脂肪酶(hormone-sensitive lipase, HSL)抑制储存中的甘油三酯发生脂分解。研究表明,胰岛素可激活一种蛋白磷酸酶,使HSL在去磷酸化后失活。另一种机制是胰岛素敏感性磷酸二酯酶使细胞内的环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)水平下降,进而抑制负责磷酸化和激活HSL的cAMP依赖性蛋白激酶。
甘油三酯储存增多和脂质分解减少的整体效应是减少游离脂肪酸进入肝脏。尽管这些过程是间接的,但胰岛素可能确实对减少肝脏糖异生和葡萄糖输出起到了强力的调控作用。
胰岛素与酮体代谢 — 在空腹时间过长或糖尿病无法控制等低胰岛素状态下,脂肪动员将明显加速,导致游离脂肪酸进入肝脏过多。在这种情况下,肝脏利用长链脂肪酸不完全β-氧化附带产生的大量乙酰CoA合成酮体。这些酮酸(乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮)可以被肝外组织利用供能,主要是骨骼肌和心脏。在极端情况下,大脑也利用酮体来供能。
胰岛素可通过多种机制有效地降低循环中的酮体浓度。如上所述,胰岛素能够抑制脂类分解,从而减少肝脏用于生酮作用的游离脂肪酸的供应。此外,胰岛素还可直接抑制肝脏的生酮作用,这也可以解释在肥胖的人群和2型糖尿病患者中,尽管游离脂肪酸的血浆浓度较高,但不易发生酮症。最后,高胰岛素血症与外周酮体清除增加有关。
(3)胰岛素与蛋白质代谢 — 胰岛素增加氮贮留和蛋白质生成。
胰岛素可以促进氨基酸转运进肝细胞、骨骼肌和成纤维细胞,还可以增加核糖体的数量和翻译效率。总体而言,这些作用使蛋白质合成增多。胰岛素也抑制蛋白质分解。在人体研究中,利用高胰岛素-正常血糖钳夹技术发现,血清胰岛素浓度的生理性增加可以减少全身蛋白质水解,并且具有剂量依赖性[29]。此现象最多可使蛋白质水解减少40%,这表明还有其他因素调节蛋白质水解。胰岛素通过抑制糖异生来维持蛋白质合成底物—氨基酸的可利用度。因此,胰岛素可通过直接和间接机制促进蛋白质合成。
生物学作用
药理作用
治疗糖尿病、消耗性疾病。促进血循环中葡萄糖进入肝细胞、肌细胞、脂肪细胞及其他组织细胞合成糖原使血糖降低,促进脂肪及蛋白质的合成。
生理作用
胰岛素的主要生理作用是调节代谢过程。对糖代谢:促进组织细胞对葡萄糖的摄取和利用,促进糖原合成,抑制糖异生,使血糖降低;对脂肪代谢:促进脂肪酸合成和脂肪贮存,减少脂肪分解;对蛋白质:促进氨基酸进入细胞,促进蛋白质合成的各个环节以增加蛋白质合成。总的作用是促进合成代谢。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素,也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。作用机理属于受体酪氨酸激酶机制。
调节糖代谢
胰岛素能促进全身组织细胞对葡萄糖的摄取和利用,并抑制糖原的分解和糖原异生,因此,胰岛素有降低血糖的作用。胰岛素分泌过多时,血糖下降迅速,脑组织受影响最大,可出现惊厥、昏迷,甚至引起胰岛素休克。相反,胰岛素分泌不足或胰岛素受体缺乏常导致血糖升高;若超过肾糖阈,则糖从尿中排出,引起糖尿;同时由于血液成份中改变(含有过量的葡萄糖),亦导致高血压、冠心病和视网膜血管病等病变。胰岛素降血糖是多方面作用的结果:
(1)促进肌肉、脂肪组织等处的靶细胞细胞膜载体将血液中的葡萄糖转运入细胞。
(2)通过共价修饰增强磷酸二酯酶活性、降低cAMP水平、升高cGMP浓度,从而使糖原合成酶活性增加、磷酸化酶活性降低,加速糖原合成、抑制糖原分解。
(3)通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活,加速丙酮酸氧化为乙酰辅酶A,加快糖的有氧氧化。
(4)通过抑制PEP羧激酶的合成以及减少糖异生的原料,抑制糖异生。
(5)抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶,减缓脂肪动员,使组织利用葡萄糖增加。
调节脂肪代谢
胰岛素能促进脂肪的合成与贮存,使血中游离脂肪酸减少,同时抑制脂肪的分解氧化。胰岛素缺乏可造成脂肪代谢紊乱,脂肪贮存减少,分解加强,血脂升高,久之可引起动脉硬化,进而导致心脑血管的严重疾患;与此同时,胰岛素缺乏会导致机体脂肪分解加强,生成大量酮体,出现酮症酸中毒。
调节蛋白质代谢
胰岛素一方面促进细胞对氨基酸的摄取和蛋白质的合成,一方面抑制蛋白质的分解,因而有利于生长。腺垂体生长激素的促蛋白质合成作用,必须有胰岛素的存在才能表现出来。因此,对于生长来说,胰岛素也是不可缺少的激素之一。
其它功能
胰岛素可促进钾离子和镁离子穿过细胞膜进入细胞内;可促进脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)及三磷酸腺苷(ATP)的合成。
对抗激素
体内对抗胰岛素的激素主要有胰升糖素、肾上腺素及去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素、生长激素等。它们都能使血糖升高。
(1)胰升糖素(胰高血糖素)。由胰岛α细胞分泌,在调节血糖浓度中对抗胰岛素。胰升糖素的主要作用是迅速使肝脏中的糖元分解,促进肝脏葡萄糖的产生与输出,
进入血液循环,以提高血糖水平。胰升糖素还能加强肝细胞摄入氨基酸,及因能促进肝外组织中的脂解作用,增加甘油输入肝脏,提供了大量的糖异生原料而加强糖异生作用。胰升糖素与胰岛素共同协调血糖水平的动态平衡。
进食碳水化合物时,产生大量葡萄糖,从而刺激胰岛素的分泌,同时胰升糖素的分泌受到抑制,胰岛素/胰升糖素比值明显上升,此时肝脏从生成葡萄糖为主的组织转变为将葡萄糖转化为糖元而贮存糖元的器官。
饥饿时,血液中胰升糖素水平显著上升而胰岛素水平下降。糖异生及糖元分解加快,肝脏不断地将葡萄糖输送到血液中。同时由于胰岛素水平降低,肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的能力降低,主要是利用脂肪酸,从而节省了葡萄糖以保证大脑等组织有足够的葡萄糖供应。
(2)肾上腺素及去甲肾上腺素。肾上腺素是肾上腺髓质分泌的,去甲肾上腺素是交感神经末梢的分泌物。当精神紧张或寒冷刺激使交感神经处在兴奋状态,肾上腺素及去甲肾上腺素分泌增多,使肝糖元分解输出增多,阻碍葡萄糖进入肌肉及脂肪组织细胞,使血糖升高。
(3)生长激素及生长激素抑制激素。
①生长激素。由脑垂体前叶分泌,它能促进人的生长,且能调节体内的物质代谢。生长激素主要通过抑制肌肉及脂肪组织利用葡萄糖,同时促进肝脏中的糖异生作用及糖元分解,从而使血糖升高。生长激素可促进脂肪分解,使血浆游离脂肪酸升高。饥饿时胰岛素分泌减少,生长激素分泌增高,于是血中葡萄糖利用减少及脂肪利用增高,此时血浆中葡萄糖及游离脂肪酸含量上升。
②生长激素抑制激素。由胰岛D细胞分泌。生长激素释放抑制激素不仅抑制垂体生长激素的分泌,而且在生理情况下有抑制胰岛素及胰升糖素分泌作用。但生长激素释放抑制激素本身对肝葡萄糖的产生或循环中葡萄糖的利用均无直接作用。
(4)肾上腺糖皮质激素。肾上腺糖皮质激素是由肾上腺皮质分泌的(主要为皮质醇,即氢化可的松),能促进肝外组织蛋白质分解,使氨基酸进入肝脏增多,又能诱导糖异生有关的各种关键酶的合成,因此促进糖异生,使血糖升高。
(5)自由神经功能状态可能影响胰岛素的分泌。
迷走神经兴奋时促进胰岛素分泌,交感神经兴奋时则抑制胰岛素分泌。由以上知道,基因区DNA向mRNA转录,生成86个氨基酸组成的长肽链——胰岛素原(Proinsulin)。胰岛素原随细胞浆中的微泡进入高尔基体,经蛋白水解酶的作用,切去31、32、60三个精氨酸连接的链,得出以上结果。
胰岛素反应
全身反应
(1)低血糖反应:最常见。多见于Ⅰ型中脆性型或Ⅱ型中重型,特别是消瘦者。一般由于体力活动运动太多,偶或饮食太少、减量、失时或剂量过大。症状有饥饿感、头晕、软弱、出汗、心悸,甚而出现神经症状,如定向失常、烦躁不安、语无伦次、哭笑无常,有时可更严重,甚而昏厥、抽搦、状似癫痫,昏迷不醒,以致死亡。治程中应教会病人熟知此反应而随时提高警惕,及早摄食糕饼糖食或糖水以缓解,较重者应立即静脉注射50%葡萄糖40ml以上,继以静脉滴注10%葡萄糖水直至清醒状态;有时可先注胰高血糖素,每次皮下或肌肉1mg,如低血糖反应历时较久而严重者还可采用氢化可的松,每次100~300mg于5%~10%葡萄糖水中静滴。当低血糖反应恢复后必须谨慎估计下次剂量,分析病情,以防再发。在多次低血糖症后由于刺激胰岛α细胞及肾上腺可发生反应性高血糖(Somogyi效应),由此常导致脆性型,必须尽量避免。
(2)过敏反应:少数病人有过敏反应,如荨麻疹、血管神经性水肿、紫癜,极个别有过敏性休克。此种反应大致由于制剂中有杂质所致。轻者可治以抗组胺类药物,重者须调换高纯度制剂如单组分人胰岛素,由于其氨基酸序列与内源性胰岛素相同,且所含杂质极少,引起过敏极罕见,或可改用口服药。必需时还可采用小剂量多镒胰岛素皮下注射脱敏处理。
(3)胰岛素性水肿:糖尿病未控制前常有失水失钠,细胞中葡萄糖减少,控制后4~6日可发生水钠滞留而水肿,可能与胰岛素促进肾小管回吸收钠有关,称为胰岛素水肿。
(4)屈光失常:胰岛素治程中有时病人感视力模糊,由于治疗时血糖迅速下降,影响晶状体及玻璃体内渗透压,使晶状体内水分逸出而屈光率下降,发生远视。但此属暂时性变化,一般随血糖浓度恢复正常而迅速消失,不致发生永久性改变。此种屈光突变多见于血糖波动较大的幼年型病者。
局部反应
(1)注射局部皮肤红肿、发热及皮下有小结发生,多见于NPH或PZI初治期数周内,由于含有蛋白质等杂质所致,改变注意部位后可自行消失,不影响疗效。
(2)皮下脂肪萎缩或增生,脂肪萎缩成凹陷性皮脂缺失,多见于女青年及小儿大腿、腹壁等注射部位;皮下组织增生成硬块,多见于男性臀部等注射部位,有时呈麻木刺痛,可影响吸收,须更换注射部位而保证治疗。
抗药性
很少数病者有胰岛素抗药性,每日胰岛素需要量超过200U,历时48小时以上,同时无酮症酸中毒及其他内分泌病引起的继发性糖尿病者称为胰岛素抗药性。此组不包括肥胖、感染、肝病、血色病、白血病、类风湿性关节炎、脂肪萎缩性糖尿病等所致的抗药性。免疫反应,由于注射胰岛素后血液中产生抗胰岛素抗体,一般属IgG类,尤以牛胰岛素易于产生。因而,此处的胰岛素抗药性不要与病理生理中的胰岛素抵抗相混淆。
处理方案:
①改用单组分人胰岛素可明显减少抗体产生,缓解抗药性;
②试改用口服抗糖尿病药物及其相互的联合;
③在抗体浓度明显增高的患者,必要时可试服强的松,30mg~40mg/d,分3次服,大多也可于1~2周内使胰岛素剂量明显减少,见效后渐减,停强的松。治程中,须密切观察病情和血糖,以免在抗药性消退时发生反复严重的低血糖症。
胰岛素治疗肾病只能说是降糖的,患者在使用的时候,一定要经常检测血糖,一旦发现低血糖现象,应该及时调整胰岛素用量。
糖尿病治疗与用药
胰岛素用于治疗大多数类型的糖尿病。一般而言,是否需要胰岛素治疗取决于胰岛素缺乏程度。所有1型糖尿病患者都需接受胰岛素治疗;很多2型糖尿病患者会随着β细胞功能逐渐减退而需要胰岛素。
适应症
1型糖尿病患者,由于自身胰岛β细胞功能受损,胰岛素分泌绝对不足,在发病时就需要胰岛素治疗,而且需终生胰岛素替代治疗以维持生命和生活。约占糖尿病总人数5%。2型糖尿病患者在生活方式和口服降糖药联合治疗的基础上,如果血糖仍然未达到控制目标,即可开始口服药物和胰岛素的联合治疗。一般经过较大剂量多种口服药物联合治疗后 HbA1c仍大于 7.0%时,就可以考虑启动胰岛素治疗。新发病并与 1 型糖尿病鉴别困难的消瘦糖尿病患者。在糖尿病病程中(包括新诊断的 2 型糖尿病患者),出现无明显诱因的体重下降时,应该尽早使用胰岛素治疗。对于血糖较高的初发 2 型糖尿病患者,由于口服药物很难使血糖得到满意的控制,而高血糖毒性的迅速缓解可以部分减轻胰岛素抵抗和逆转β细胞功能,故新诊断的2 型糖尿病伴有明显高血糖时可以使用胰岛素强化治疗。还有一些特殊情况下也须应用胰岛素治疗:围手术期;出现严重的急性并发症或应激状态时需临时使用胰岛素度过危险期,如糖尿病酮症酸中毒、高渗性高血糖状态、乳酸酸中毒、感染等;出现严重慢性并发症,如糖尿病足、重症糖尿病肾病等;合并一些严重的疾病,如冠心病、脑血管病、血液病、肝病等;妊娠糖尿病及糖尿病合并妊娠的妇女,妊娠期、分娩前后、哺乳期,如血糖不能单用饮食控制达到要求目标值时,需用胰岛素治疗,禁用口服降糖药。继发性糖尿病和特异性糖尿病人。
胰岛素制剂
(一)人胰岛素
(1)普通胰岛素 — 普通胰岛素(短效)是一种可溶性胰岛素-锌复合物,与内源性人胰岛素有相同的氨基酸序列。其可用于控制餐后的血糖升高。皮下注射普通胰岛素后,已形成的六聚体将分解成二聚体和单体从而被吸收。此过程会使血流中胰岛素浓度的升高延迟,因此需要在餐前至少30分钟注射胰岛素,以实现对餐后血糖上升的最佳控制效果。
很多糖尿病患者难以把握这种餐时注射的时机。此外,观察显示普通胰岛素作用持续时间超过了大多数进餐的餐后血糖升高持续时间,尤其是碳水化合物和脂肪含量不高的餐食后。这可导致进餐后数小时出现低血糖,可以通过补充一些零食来预防。
住院患者也可静脉使用普通胰岛素,如治疗糖尿病酮症酸中毒
(2)NPH胰岛素 — NPH(中效胰岛素)是由人胰岛素、鱼精蛋白和锌在中性缓冲液中的结晶混悬液,可延缓胰岛素释放入血。为实现24小时基础覆盖,NPH需要每日至少给药2次。早晨用药时,如果在作用高峰期间没有进食,发生低血糖的风险就会增加。如果是晚上或睡前用药,可能需要在睡前补充点零食,以免发生夜间低血糖。随后,空腹血糖浓度可能会高于目标。
混悬液NPH应在室温下给药,注射前即刻混匀。方法是在手中滚动胰岛素笔或胰岛素瓶至少10次,然后再颠倒至少10次。
虽然NPH可与普通胰岛素或速效胰岛素混合在同一个注射器内,这样可能方便有利,但两种胰岛素应在注射前即刻混合。应先吸入普通(“澄清”)胰岛素,再吸入NPH(“浑浊”)胰岛素。应避免将鱼精蛋白(NPH)加入普通胰岛素瓶中,因为这会改变普通胰岛素的药代动力学。配制完成后应立即注射使用。如果NPH与速效胰岛素类似物混合使用,应在餐前几分钟内注射给药。
(3)U-500普通胰岛素 — U-500普通胰岛素的规格为500U/mL。可用于治疗重度胰岛素抵抗患者(如,每日所需胰岛素总剂量>200U)。由于高浓度胰岛素会延缓吸收,所以U-500普通胰岛素的药理学特点与NPH最相似。不过,药代动力学可能有很大差异,仍可能有低血糖的风险。更大剂量能显著延长胰岛素作用时间。
几份报道表明,U-500胰岛素对肥胖患者、免疫介导的胰岛素抵抗患者和遗传性胰岛素受体异常患者有效。一项观察性研究纳入了11例重度胰岛素抵抗、糖尿病未控制的肥胖患者(胰岛素需求量>200U/d),以U-500普通胰岛素替代U-100 NPH胰岛素后,糖尿病控制情况改善[平均糖化血红蛋白(A1C)]从9.9%降至7.1%。
(二)胰岛素类似物
胰岛素类似物是利用重组DNA技术制造的胰岛素类似物旨在产生更接近生理的胰岛素模式,尤其是针对1型糖尿病,且可降低发生低血糖的风险。速效胰岛素类似物(赖脯胰岛素、赖脯胰岛素-aabc、门冬胰岛素、超速效门冬胰岛素和谷赖胰岛素)用作餐前胰岛素时比普通胰岛素起效更快,药效更短;长效胰岛素类似物用作基础胰岛素时比NPH的药效更持久、平稳且更可预测。
(1)速效胰岛素类似物
●门冬胰岛素与普通人胰岛素基本相同,只是B28位的脯氨酸被门冬氨酸替换。这种替换减少了六聚体形成,因此吸收更快,起效更迅速,药效更短暂。
●赖脯胰岛素与普通人胰岛素基本相同,只是B28位和B29位分别是赖氨酸和脯氨酸。另一种赖脯胰岛素制剂(赖脯胰岛素-aabc)加入了曲前列尼尔(一种前列环素类似物)和枸橼酸,因此初始吸收比赖脯胰岛素略快,餐时给药的餐后血糖控制也稍微更好。
●谷赖胰岛素的B3位和B29位分别是赖氨酸和谷氨酸。
就短期结局而言,如A1C和低血糖风险,速效胰岛素相比短效(普通)胰岛素可能对1型糖尿病患者的血糖控制略有优势,但对2型糖尿病患者则不一定。虽然速效胰岛素比普通胰岛素更贵,但餐前给药时机更方便患者掌握且有部分研究报道低血糖减少,这对患者而言优势明显。应用混合人工胰腺系统的个体应该使用速效胰岛素类似物,因为驱动胰岛素自动输送的算法是基于它们的药代动力学。
浓缩的速效胰岛素类似物U-200赖脯胰岛素和U-200赖脯胰岛素-aabc,规格为200U/mL而不是U-100制剂中的100U/mL。这类制剂适用于需要大剂量餐时胰岛素的患者。
(2)基础胰岛素类似物
●甘精胰岛素–甘精胰岛素与人胰岛素基本相同,只是胰岛素分子A21位的门冬氨酸被甘氨酸替换,同时B链的氨基末端增加了2个精氨酸分子。皮下注射后甘精胰岛素在组织内沉淀形成六聚体,从而延缓吸收,延长药效。甘精胰岛素是用酸性溶液配制,不能与速效胰岛素混合,这会改变两者的药代动力学。U-100甘精胰岛素没有明显的峰值效应,但在最初12小时的降糖作用确实比随后12小时的更大一些。
更浓缩的甘精胰岛素制剂(甘精胰岛素U-300)的规格为300U/mL,而不是100U/mL。甘精胰岛素U-300比甘精胰岛素U-100的药效更持久、平稳,持续>24小时。可用于1型糖尿病和2型糖尿病,以及有和无胰岛素抵抗的患者。
●地特胰岛素–地特胰岛素是一种酰化胰岛素,其脂肪酸侧链可与白蛋白可逆性结合,也可以呈浓度依赖性的自我结合(即形成二聚体),从而延长药效。剂量越大,药效越长。其效价比人胰岛素弱很多,因此按4:1摩尔比配制(即1单位地特胰岛素含有的分子数是1单位其他胰岛素分子数的4倍)。与甘精胰岛素相比,地特胰岛素的确有明显峰值,但药效很少持续24小时。
●德谷胰岛素–德谷胰岛素几乎与人胰岛素完全相同,只是去掉了B30位上的苏氨酸,通过1个谷氨酸连接子将1个16碳脂肪二酸连接在B29位赖氨酸上,这样有利于自我结合及与白蛋白结合。德谷胰岛素在注射部位形成可溶性多六聚体,然后缓慢分解成单体后被吸收。该特征使其作用时间延长(>40小时),采用一日1次给药方案的血浆药物浓度波动也减少。3-5日可达到稳态胰岛素浓度。与甘精胰岛素和地特胰岛素不同,德谷胰岛素与速效胰岛素混合不会明显改变两者的药代动力学。
(三)基础胰岛素和餐时胰岛素
基础胰岛素可以抑制肝脏生成葡萄糖,采用合适剂量刻使空腹血糖维持在接近正常的水平,而餐前胰岛素能够满足食物吸收后的额外需求,从而降低餐后血糖的升高。确诊1型糖尿病后应尽早开始基础-餐时胰岛素治疗以提供生理模式的胰岛素补充。需要胰岛素的2型糖尿病患者通常先从基础胰岛素治疗开始(除了使用口服药物),但随着胰岛素分泌减少,可能需要餐时胰岛素。
●基础胰岛素–基础胰岛素一般选择中效或长效胰岛素制剂,包括NPH、NPL、地特胰岛素、甘精胰岛素或德谷胰岛素,一日注射1-2次。中效胰岛素(NPH)的峰效应也能部分覆盖早餐和午餐,但不像在餐时补充速效胰岛素那样符合生理模式。
●餐时胰岛素–短效(普通)或速效胰岛素(赖脯胰岛素、赖脯胰岛素-aabc、门冬胰岛素、超速效门冬胰岛素或谷赖胰岛素)通常用作餐前胰岛素,控制食物吸收后的血糖升高。常用胰岛素的大致起效时间、达峰时间及作用持续时间见附表。
(四)预混胰岛素
我们几乎从不推荐使用市售的固定比例预混胰岛素治疗1型糖尿病。强化方案需要经常调整餐前的短效或速效胰岛素。不愿意或无法依从强化方案的1型糖尿病患者,可能适合采用预混赖脯胰岛素/NPH。
部分2型糖尿病患者可以使用效果适当的预混制剂,且预混人胰岛素一般比胰岛素类似物更便宜。然而,如果真正想要调整餐前速效胰岛素的剂量,患者最好是单独调整餐前胰岛素剂量,而不是使用固定比例。不过,某些除基础胰岛素外还需餐前胰岛素的2型糖尿病患者,会因使用方便和成本更低而优选预混胰岛素。使用预混NPH和普通胰岛素时,峰效应也与预混制剂中普通胰岛素的比例直接相关。
(五)吸入型胰岛素
2014年,美国FDA批准了另一种经口吸入型普通胰岛素干粉制剂。有研究显示经口吸入型胰岛素引起血清胰岛素浓度快速升高,比皮下注射普通胰岛素更快。但其吸收效率低,必须给予更大剂量才能达到治疗效果。吸入型胰岛素的剂量只能以4U的幅度调整,禁用于慢性肺疾病患者。
(六)基础胰岛素GLP-1RA注射液
2021年10月,基础胰岛素胰高糖素样肽-1受体激动剂(GLP-1RA)注射液德谷胰岛素利拉鲁肽注射液获得国家药品监督管理局(NMPA)上市批准,用于血糖控制不佳的成人2型糖尿病患者,在饮食和运动基础上联合其他口服降糖药物,改善血糖控制。
德谷胰岛素利拉鲁肽注射液在胰岛素使用剂量相同或更低的情况下,降糖效果优于基础胰岛素,并且能减少低血糖风险,避免胰岛素治疗带来的体重增加等不良反应。
胰岛素给药
皮下胰岛素通过胰岛素泵输注或注射给药。
注射用胰岛素有预装式一次性胰岛素笔、包含一次性胰岛素墨盒的可重复使用胰岛素笔或瓶装制剂。胰岛素笔比带注射器的胰岛素瓶更方便使用。注射小剂量普通胰岛素(<5U)时,使用笔式注射器定0量的误差几乎比传统胰岛素注射器少50%。带注射器的胰岛素瓶比胰岛素笔更便宜。目前有3种规格的胰岛素注射器:0.3mL、0.5mL(“低剂量”)和1mL。如果胰岛素剂量不超过30U,可以选择0.3mL注射器;1mL注射器可用于最高达100U的胰岛素给药。
使用胰岛素笔或带注射器的胰岛素瓶时,推荐使用最短针头(如注射笔选用4mm或5mm针头),以避免注射到肌内,并尽可能减少不适感和组织损伤。
高压射流无针注射器依靠压缩弹簧或压缩气体筒产生压力,无需针头就能将胰岛素注入皮下。虽然该装置减少了皮下存储量,使血糖浓度更快下降,胰岛素作用时间更短,但不能改善胰岛素吸收的波动性。
胰岛素效果的决定因素
(1)注射部位:胰岛素注射部位包括腹壁、大腿、手臂或臀部。人胰岛素的吸收速度在腹壁最快,大腿和臀部最慢,手臂居中。这些差异有临床价值
●餐前给药的普通胰岛素应迅速吸收,因此可能优选腹壁注射。
●速效胰岛素如果被注射到进行锻炼的肢体,则其吸收会因活动肢体的血流增加而增加。
●晚餐前给药的中效胰岛素应缓慢吸收以确保药效持续整晚,所以适合选择大腿或臀部注射。
对于长效基础胰岛素类似物甘精胰岛素和德谷胰岛素的吸收,注射部位似乎没有显著影响。
(2)注射方法:注射部位应清洁,无感染、炎症、皮肤破溃、纤维化或脂肪增生。注射深度会影响胰岛素吸收速度。进针太浅可能导致皮内注射,不仅疼痛而且吸收不佳。而在脂肪少的部位垂直注射可能造成肌内注射,加快吸收。对于非常消瘦的成人、幼儿,或者所用针头长度已等于或超过到达肌肉的距离的任何人,应将针垂直插入捏起的皮褶。对于很多使用短针(4mm)的患者,发生肌内注射的风险很低,可以垂直进针,不需要两指捏起皮下脂肪。如果使用6mm针头,可以采用45°角进针,而无需捏皮。无论是使用胰岛素笔还是注射器,都应轮换注射部位以避免脂肪增生。
胰岛素笔需要按照生产商的说明预装,并且只有在完全进针后才能注射(下压活塞)。注射后应停留10秒再拔出针头,以确保注射完全,防止外漏。使用注射器时,应先向注射器内吸入空气。空气量应等于或略高于目标剂量。应先将空气注入胰岛素瓶,然后再抽取胰岛素。在注射前要小心排除注射器内的任何气泡。
注射前通常没有必要用酒精棉签清洁皮肤。如果用了酒精擦拭,则应确保皮肤完全干燥后再注射。
(3)皮下储存量:皮下注射的胰岛素会储存在皮下。随着皮下储存量增加,吸收的波动增加,净吸收量减少。这对因胰岛素抵抗而每日需要多次大剂量注射的患者可能有重要影响。持续皮下输注胰岛素可以平稳控制血糖的一个原因是,它只使用普通或速效胰岛素(后者更佳),皮下储存量很小,因为药物储存在体外的注射器或其他容器内此外,注射器注射存在固有的变异性,包括每次注射的部位、角度、深度以及下方血流都不相同,而持续皮下输注时每根导管都固定在同一部位,可以减少这种变异性。
(4)皮下血流量的变化: 胰岛素吸收的程度还取决于皮下血流的速度。因此,吸烟可减少胰岛素吸收,而运动、桑拿或热水浴及局部按摩等引起皮肤温度升高的活动可增加胰岛素吸收。普通和速效胰岛素的上述波动比长效胰岛素更明显。
存放方法
胰岛素须保存在10℃以下的冷藏器内,在2℃~8℃温度的冰箱中可保持活性不变2~3年,即使已部分抽吸使用的胰岛素也是如此。使用时,温度不超过30℃和小于2℃的地方均可,但必须避开阳光,以防失效。
正在使用中的胰岛素,只要放在室内阴凉处就可以了。开瓶使用中的瓶装胰岛素可以放在冰箱的冷藏室中,保存约3个月。使用中的胰岛素笔芯不要和胰岛素笔一起放回冷藏室中,可随身携带保存4周。
混浊型胰岛素若是被震摇几个小时或是没有适当保存时便可能会形成团块,这时胰岛素就应该丢弃。
1、 胰岛素因避免高温和日光直晒。
2、胰岛素应保存在2--8℃的冰箱中,未开启的胰岛素应在保质期前使用。
3、开启的胰岛素放在冰箱内的保质期一般为1月,注明开启时间。
4、切记不要把胰岛素放在冰箱的冷冻层,结冰的胰岛素不能使用,只能放在冷藏室内。
5、注射前从冰箱中取出胰岛素后在室温放置20分钟后注射。
6、安装了胰岛素笔芯的注射笔,请不要在冰箱内保存,放在阴凉处即可。
7、乘飞机旅行时应将胰岛素随身携带,不要放在寄托的行李。
医学检查
检查名称
胰岛素
分类
激素类测定→胰腺内分泌功能检查
测定原理
RIA法:采用非平衡分析法。先将胰岛素抗抗体与未标记胰岛素(即被测样品或标准品)充分反应,形成胰岛素和胰岛素抗抗体复合物。剩余未结合的胰岛素抗抗体再与I-胰岛素反应,形成I-胰岛素和胰岛素抗抗体复合物。用第二抗体将游离和结合部分分开,测定沉淀部分(B)放射性。依据胰岛素标准曲线,可查得血清样品中胰岛素浓度。
试剂
(1)I-胰岛素:用时每瓶加10ml蒸馏水。
(2)胰岛素标准品:共7瓶冻干粉,每瓶加1ml蒸馏水充分溶解,其浓度分别为0、5、10、20、40、80和160mIU/L。
(3)抗胰岛素抗抗抗体:用10ml蒸馏水溶解,充分混匀使用。
操作方法
按表1操作。
充分混匀,4℃中静置20min,离心2000g,20min,弃去上清,测沉淀放射性。
正常值
5~20μU/ml。
化验结果临床意义
(1)1型糖尿病患者多在5μU/ml以下,2型患者血浆胰岛胰岛素水平可正常、偏低或高于正常。增高明显者呈高胰岛素血症,提示有胰岛素抵抗。在进行OGTT的同时测定血浆胰岛胰岛素浓度,了解胰岛β细胞功能,以鉴别1型糖尿病和2型糖尿病。1型糖尿病患者空腹和糖刺激后胰岛素水平均较低,呈低平曲线;2型糖尿病患者可表现为胰岛素分泌高峰延迟或增高,胰岛素分泌的第一时相降低或缺如,和同时相的血糖值相比,胰岛素分泌偏低。亦可同时测定血清C肽以加以鉴别。
(2)血浆胰岛胰岛素降低尚可见于嗜铬细胞瘤、生长抑素瘤、醛固酮增多症、原发性甲状旁腺功能减退症等所引起的继发性糖尿病和胰岛B细胞瘤、胰外肿瘤、肾上腺功能减退及垂体功能低下等所致的低血糖症。
(3)X综合征患者多同时具有肥胖、高脂血症、高血压和高胰岛素血症。
附注
从胰岛β细胞分泌的胰岛素大部分在肝肾灭活,其中约40%~50%经门静脉入肝灭活,因此肝肾功能状态,尤其是肝功能情况是影响循环血中胰岛素含量的重要因素;糖尿病患者在使用胰岛素,尤其是动物胰岛素后,体内常产生胰岛素抗抗体,由于胰岛素与胰岛素抗抗体可产生高度免疫反应,故可影响血浆胰岛胰岛素的测定。另外,血液中胰岛素原、前胰岛素原含量以及垂体前叶、肾上腺皮质、甲状腺亢进等内分泌系统疾病,噻嗪类利尿剂、糖皮质激素等多种药物以及感染、发热、手术等应激状态都是影响胰岛素测定的常见因素。
相关疾病
1型糖尿病、糖尿病、2型糖尿病、嗜铬细胞瘤、甲状旁腺功能减退症、低血糖、X综合征、高脂血症
药典信息
来源含量
本品系自猪胰中提取制得的由51个氨基酸残基组成的蛋白质。按干燥品计算,含胰岛素(包括脱氨胰岛素)应为 95.5%~105.0%。
每1单位相当于胰岛素0.0345mg。
制法要求
本品应从检疫合格猪的冰冻胰脏中提取。生产过程应符合现行版《药品生产质量管理规范》的要求。本品为动物来源,工艺中应进行病毒的安全性控制。
性状
本品为白色或类白色的结晶性粉末。
本品在水、乙醇中几乎不溶,在无机酸或氢氧化钠溶液中易溶。
鉴别
1、在含量测定项下记录的色谱图中,供试品溶液主峰的保留时间应与对照品溶液主峰的保留时间一致。
2、照高效液相色谱法(通则0512)试验。
供试品溶液:取本品适量,加0.1%三氟醋酸溶液溶解并稀释制成每1mL中含10mg的溶液,取20µL,加0.2mol/L 三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液(pH7.3)20µL、0.1%V8酶溶液20µL与水140µL,混匀,置37℃水浴中2小时后,加磷酸3µL。
对照品溶液:取胰岛素对照品适量,加0.1%三氟醋酸溶液溶解并稀释制成每1mL中含10mg的溶液,取20μL,加0.2mol/L三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液(pH7.3)20µL、0.1%V8酶溶液20µL与水140µL,混匀,置37℃水浴中2小时后,加磷酸3μL。
色谱条件:用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂(5~10µm),以0.2mol/L硫酸盐缓冲液(取无水硫酸钠28.4g,加水溶解后,加磷酸2.7mL,乙醇胺调节pH值至2.3,加水至1000mL)-乙腈(90:10)为流动相A,以乙腈-水(50:50)为流动相B,按下表进行梯度洗脱,柱温为40℃,检测波长为214nm,进样体积25µL。
测定法:精密量取供试品溶液与对照品溶液,分别注入液相色谱仪,记录色谱图。
结果判定:供试品溶液的肽图谱应与对照品溶液的肽图谱一致。
检查
相关蛋白质
照高效液相色谱法(通则0512)测定,临用新制,置10℃以下保存。
供试品溶液:取本品适量,加0.01mol/L盐酸溶液溶解并稀释制成每1mL中约含3.5mg的溶液。
系统适用性溶液:见含量测定项下。
色谱条件:用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂(5~10µm),以0.2mol/L硫酸盐缓冲液(取无水硫酸钠28.4g,加水溶解后,加磷酸2.7mL,乙醇胺调节pH值至2.3,加水至1000mL)-乙腈(82:18)为流动相A,以乙腈-水(50:50)为流动相B,按下表进行梯度洗脱,柱温为40℃,检测波长为214nm,进样体积20μL。
系统适用性要求:调节流动相比例使胰岛素峰的保留时间约为25分钟,其他要求见含量测定项下。
测定法:精密量取供试品溶液,注入液相色谱仪,记录色谱图。
限度:按峰面积归一化法计算,A21脱氨胰岛素不得大于5.0%,其他相关蛋白质总和不得大于5.0%。
高分子蛋白质
照分子排阻色谱法(通则0514)测定。
供试品溶液:取本品适量,加0.01mol/L盐酸溶液溶解并稀释制成每1mL中约含4mg的溶液。
系统适用性溶液:取胰岛素单体-二聚体对照品(或取胰岛素适量,置60℃放置过夜),加0.01mol/L盐酸溶液溶解并稀释制成每1mL中约含4mg的溶液。
色谱条件:以亲水改性硅胶为填充剂(3~10µm),以冰醋酸-乙腈-0.1%精氨酸溶液(15:20:65)为流动相,流速为每分钟0.5mL,检测波长为276nm,进样体积100µL。
系统适用性要求:系统适用性溶液色谱图中,胰岛素单体峰与二聚体峰的分离度应符合要求。
测定法:精密量取供试品溶液,注入液相色谱仪,记录色谱图。
限度:除去保留时间大于胰岛素峰的其他峰面积,按峰面积归一化法计算,保留时间小于胰岛素峰的所有峰面积之和不得大于1.0%。
干燥失重
取本品约0.20g,精密称定,在105℃干燥至恒重,减失重量不得过10.0%(通则0831)。
照原子吸收分光光度法 (通则0406第一法)测定。
供试品溶液:取本品适量,精密称定,加0.01mol/L盐酸溶液溶解并定量稀释制成每1mL中约含0.1mg的溶液。
对照品溶液:精密量取锌单元素标准溶液(每1mL中含1000µg)适量,用0.01mol/L盐酸溶液分别定量稀释制成每1mL中含锌0.20µg、0.40µg、0.60µg、0.80µg、1.0µg与1.2µg的溶液。
测定法:精密量取对照品溶液和供试品溶液,在213.9nm的波长处测定吸光度,按标准曲线法计算。
限度:按干燥品计算,含锌量不得过1.0%。
细菌内毒素
取本品,加0.01mol/L盐酸溶液溶解并稀释制成每1mL中含5mg的溶液,依法检查(通则1143),每1mg胰岛素中含内毒素的量应小于10EU。
微生物限度
取本品0.3g,照非无菌产品微生物限度检查微生物计数法(通则1105)检查,1g供试品中需氧菌总数不得过300cfu。
生物活性
取本品适量,照胰岛素生物测定法(通则1211)试验,实验时每组的实验动物数可减半,实验采用随机设计,照生物检定统计法(通则1431)中量反应平行线测定随机设计法计算效价,每1mg的效价不得少于15单位。
含量测定
照高效液相色谱法(通则0512)测定,临用新制,或2~4℃保存,48小时内使用。
供试品溶液
取本品适量,精密称定,加0.01mol/L盐酸溶液溶解并定量稀释制成每1mL中约含40单位的溶液。
对照品溶液
取胰岛素对照品适量,精密称定,加0.01mol/L盐酸溶液溶解并定量稀释制成每1mL中约含40单位的溶液。
系统适用性溶液
取胰岛素对照品,加0.01mol/L盐酸溶液溶解并稀释制成每1mL中约含40单位的溶液,室温放置至少24小时。
色谱条件
用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂(5~10µm),以0.2mol/L硫酸盐缓冲液(取无水硫酸钠28.4g,加水溶解后,加磷酸2.7mL,乙醇胺调节pH值至2.3,加水至1000mL)-乙腈(74:26)为流动相,柱温为40℃,检测波长为214nm,进样体积20µL。
系统适用性要求
系统适用性溶液色谱图中,胰岛素峰与A21脱氨胰岛素峰(与胰岛素峰的相对保留时间约为1.2)之间的分离度应不小于1.8,拖尾因子应不大于1.8。
测定法
精密量取供试品溶液与对照品溶液,分别注入液相色谱仪,记录色谱图。按外标法以胰岛素峰面积与A21脱氨胰岛素峰面积之和计算。
类别
降血糖药。
贮藏
遮光,密闭,在-15℃以下保存。
制剂
1、胰岛素注射液。
2、精蛋白锌胰岛素注射液。
3、精蛋白锌胰岛素注射液(30R)。
药物说明
药理作用
促进血循环中葡萄糖进入肝细胞、肌细胞、脂肪细胞及其他组织细胞合成糖原使血糖降低,促进脂肪及蛋白质的合成。
适应症
主要用于糖尿病,特别是胰岛素依赖型糖尿病:
1、重型、消瘦、营养不良者;
2、轻、中型经饮食和口服降血糖药治疗无效者;
3、合并严重代谢紊乱(如酮症酸中毒、高渗性昏迷或乳酸酸中毒)、重度感染、消耗性疾病(如肺结核、肝硬变)和进行性视网膜、肾、神经等病变以及急性心肌梗塞、脑血管意外者;
4、合并妊娠、分娩及大手术者。也可用于纠正细胞内缺钾。
不良反应
1、过敏反应:多数为使用牛胰岛素所致,它作为异体蛋白进入人体后可产生相应抗体如IgE并引起过敏反应。一般反应轻微而短暂,偶可引起过敏休克。可用猪胰岛素代替,因其与人胰岛素较为接近。
2、低血糖症:为胰岛素过量所致,正规胰岛素能迅速降低血糖,出现饥饿感、出汗、心跳加快、焦虑、震颤等症状,严重者引起昏迷、惊厥及休克,甚至脑损伤及死亡。长效胰岛素降血糖作用较慢,不出现上述症状,而以头痛和精神情绪、运动障碍为主要表现。为防止低血糖症的严重后果,应教会病人熟知反应,以便及早发现和摄食,或饮用糖水等。严重者应立即静脉注射50%葡萄糖。必须在糖尿病中鉴别低血糖昏迷和酮症酸中毒性昏迷及非酮症性糖尿病昏迷。
3、胰岛素耐受性:产生急性耐受常由于并发感染、创伤、手术、情绪激动等应激状态所致。此时血中抗胰岛素物质增多,或因酮症酸中毒时,血中大量游离脂肪酸和酮体的存在妨碍了葡萄糖的摄取和利用。出现急性耐受时,需短时间内增加胰岛素剂量达数千单位。产生慢性耐受的原因较为复杂(系指每日需用200U以上的胰岛素并且无并发症者)。可能是体内产生了抗胰岛素受体抗体(AIRA),对此可用免疫抑制剂控制症状,能使患者对胰岛素的敏感性恢复正常;也可能是胰岛素受体数量的变化,如高胰岛素血症时,靶细胞膜上胰岛素受体数目减少;还可能是靶细胞膜上葡萄糖转运系统失常。此时换用其他动物胰岛素或改用高纯度胰岛素,并适当调整剂量常可有效。
用量用法
一般为皮下注射,1日3~4次。早餐前的1次用量最多。午餐前次之,晚餐前又次之,夜宵前用量最少。有时肌注。静注只有在急症时(如糖尿病性昏迷)才用。因病人的胰岛素需要量受饮食热量和成分、病情轻重和稳定性、体型胖瘦、体力活动强度、胰岛素抗体和受体的数目和亲和力等因素影响,使用剂量应个体化。可按病人尿糖多少确定剂量,一般24小时尿中每2~4g糖需注射1个单位。中型糖尿病人,每日需要量约为5~40单位,于每次餐前30分钟注射(以免给药后发生血糖过低症)。较重病人用量在40单位以上。对糖尿病性昏迷,用量在100单位左右,与葡萄糖(50~100g)一同静脉注射。此外,小量(5~10单位)尚可用于营养不良、消瘦、顽固性妊娠呕吐、肝硬变初期(同时注射葡萄糖)。
注意事项
1、胰岛素过量可使血糖过低。其症状视血糖降低的程度和速度而定,可出现饥饿感、精神不安、脉搏加快、瞳孔散大、焦虑、头晕、共济失调、震颤、昏迷,甚至惊厥。必须及时给予食用糖类。出现低血糖休克时,静注50%葡萄糖溶液50mL。必要时,再静滴5%葡萄糖液。注意必须将低血糖性昏迷与严重酮体血症相鉴别。有时在低血糖后可出现反跳性高血糖,即Somogyi反应。若睡前尿糖阴性,而次晨尿糖强阳性,参考使用胰岛素剂量,应想到夜间可能有低血糖症,此时应试行减少胰岛素剂量,切勿再加大胰岛素剂量。
2、为了防止血糖突然下降,来不及呼救而失去知觉,应给每一病人随身记有病情及用胰岛素情况的卡片,以便不失时机及时抢救处理。
3、注射部位可有皮肤发红、皮下结节和皮下脂肪萎缩等局部反应。故需经常更换注射部位。
4、少数可发生荨麻疹等,偶有过敏性休克(可用肾上腺素抢救)。
5、极少数病人可产生胰岛素耐受性:即在没有酮症酸中毒的情况下,每日胰岛素需用量高于200单位。其主要原因可能为感染、使用皮质激素或体内存在有胰岛素抗体,能和胰岛素结合。此时可更换用不同动物种属的制剂或加服口服降血糖药。
6、低血糖、肝硬变、溶血性黄疸、胰腺炎、肾炎等病人忌用。
7、注射液中多含有防腐剂,一般不宜用于静注。静注宜用针剂安瓿胰岛素制剂。
药物相互作用
1、增强其作用的药物:口服抗凝血药、水杨酸盐、磺胺类药物、甲氨蝶呤等可与胰岛素竟争血浆蛋白,使血中游离胰岛素升高;口服降血糖药与胰岛素有协同作用;同用蛋白同化激素能减低葡萄糖甜量,增强胰岛素的作用;乙醇、氯霉素等据称可加强胰岛素的作用。
2、拮抗其作用的药物:肾上腺皮质激素、甲状腺素、生长激素等均能升高血糖,合用时能对抗胰岛素的降血糖作用,噻嗪类利尿药、口服避孕药及烟酸衍生物,据称亦可减低胰岛素的降血糖作用,β受体阻滞剂,可阻断肾上腺素的升高血糖反应,干扰机体调节血糖功能,与胰岛素合用时,要注意调整剂量,否则易引起低血糖。
中毒
胰岛素是由家畜的胰腺内提取的一种多肽激素,按其生产来源可分为动物胰岛素、半合成人胰岛素及DNA重组生物合成人胰岛素、胰岛素类似物四类,按作用时间特点分为超短效、短效、中效、长效、超长效五类。此外,还有超短效和中效的预混胰岛素。主要用于治疗糖尿病,特别是胰岛素依赖型糖尿病,亦在合并严重代谢紊乱、合并妊娠、分娩和大手术者等情况下使用。
胰岛素为胰岛β细胞分泌的激素,能加速葡萄糖的无氧酵解和有氧氧化,促进糖原合成,抑制糖原分解和糖异生,使葡萄糖的利用增加和生成减少,从而降低血糖。临床上在以下情况,注射剂量过大或饮食失调;应用低纯度胰岛素改为高纯度胰岛素后未适当减量;合并严重肝、肾疾病,垂体、甲状腺功能低下等;合用抗凝血药、水杨酸盐、磺胺类、甲氨蝶呤等药物。人体多次接受胰岛素注射约1个月后,其循环中可出现胰岛素抗体,可引起局部或全身的变态反应。长期同一部位反复注射胰岛素,局部脂肪组织可出现萎缩或肥厚。胰岛素还可引起钠的再吸收增加和水钠潴留,导致水肿。在糖尿病治疗过程中,当血糖迅速下降,影响了晶状体和玻璃体内的渗透压,使晶状体内水分溢出而使屈光率下降,发生远视。
临床表现
1、低血糖反应
可出现交感神经系统过度兴奋症状,如强烈饥饿感、大量出汗、颤抖、心悸、焦虑、无力、颜面苍白等;严重者出现神经低血糖症状,累及大脑皮质时,表现为精神不集中、头晕、困倦、迟钝、视力障碍、步态不稳,也可有幻觉、躁动、行为怪异等精神失常表现,累及皮质下中枢、中脑、延髓等部位时,可出现神志不清、舞蹈样动作,甚至张力性、阵挛性痉挛,锥体束征阳性,乃至昏迷、血压下降;若病情严重且历时较久,则脑细胞不可逆损害,呈现去大脑皮质的某些特征,可遗留性格改变、痴呆等症状。老年人,尤其是有较长糖尿病病程或胰岛素注射史者,往往缺乏典型的低血糖症状,一旦发生低血糖即表现为昏迷。新生儿及婴幼儿时期低血糖的表现以惊厥为主。
2、过敏反应
少见,局部可出现发红、肿胀、烧灼感、发痒等,全身反应可出现荨麻疹、恶心、呕吐、腹泻、血管神经性水肿、哮喘,偶有过敏性休克。
3、水肿
治疗初期可发生轻度水肿,少数可为全身性水肿。
4、皮肤
注射部位皮肤发红,出现皮下结节和皮下脂肪萎缩或肥厚等。
5、视力障碍
部分患者屈光失常,可致视力模糊。
实验室检查
血液检查,可证明毒物。低血糖发作时血糖低于2.8mmol/L。
诊断
胰岛素中毒的诊断要点为:
1、病史 有胰岛素注射史。
2、临床表现
(1)低血糖反应:可出现交感神经过度兴奋症状,严重者出现神经低血糖症状。发作时血糖低于2.8mmol/L。
(2)过敏反应:出现发红、肿胀等局部反应和(或)荨麻疹、血管神经性水肿、哮喘等全身反应,偶有过敏性休克。
(3)水肿:轻度水肿和(或)全身性水肿。
(4)注射部位皮肤出现皮下结节和皮下脂肪萎缩或肥厚等。
(5)部分患者出现视力模糊。
3、药物分析 血液中查及毒物。
治疗
胰岛素中毒的治疗要点为:
1、低血糖的治疗
轻者吃些糖果、糖水等食物,即可缓解。重症则须静脉注射50%葡萄糖注射液60~100mL后,再给5%~10%葡萄糖注射液持续滴注。血糖不能达标或神志不清者可皮下注射胰高血糖素0.5~1mg。神志不清者,多半是存在脑水肿,可静脉注射甘露醇、糖皮质激素。对注射长效胰岛素者,须密切观察数日,防止低血糖反复。
2、过敏反应的治疗
对于局部反应者,绝大多数不需要采取特殊处理,可自然消退。若持续存在,可更换胰岛素制剂种类,使用抗组胺药或糖皮质激素,以及脱敏疗法等。严重过敏反应者须停止或暂时中断胰岛素治疗。
3、胰岛素水肿的治疗
轻者可自然消退,重症或合并淤血性心力衰竭者,须利尿等对症处理。
4、局部脂肪萎缩或肥厚
由于长时间在同一部位注射胰岛素引起,停止在注射部位注射后可缓慢自然恢复,为防止其发生,应经常更换注射部位。屈光失常多属暂时性改变,常于数周内自然恢复。
参考资料
胰岛素.医学百科.
胰岛素的功能.UpToDate临床顾问.
胰岛素治疗的一般原则.UpToDate临床顾问.
最新修订时间:2024-12-23 19:30
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