第十六章 重組激素類藥物

第十六章重組激素類藥物胰島素與糖尿病直至20世紀(jì)的前兩個(gè)十年，那些因胰島素嚴(yán)重缺乏的１型糖尿病患者的命運(yùn)就向現(xiàn)代人們患上惡性腫瘤或艾滋病一樣，生命岌岌可危。其后，得于胰島素的發(fā)現(xiàn)和用于臨床治療，不僅能很好的控制高血糖，也使糖尿病患者恢復(fù)原有的壽命，得到與正常人相同的享受生活的權(quán)利。一、重組人胰島素胰島素的研發(fā)史自18世紀(jì)至今，在諸多研究者不斷進(jìn)取的努力下，胰島素的研究經(jīng)歷了五個(gè)階段：

發(fā)現(xiàn)胰島素

得到胰島素

了解胰島素

合成胰島素

改造胰島素胰島素的研究發(fā)展史

得到胰島素1921年

從狗的胰臟提取了胰島素并用于臨床JamesBCollip(化學(xué)家)FrederickG.Banting(醫(yī)生)獲1923年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

ChariesHBest(學(xué)生助理)J.J.RMacleod(生理學(xué)家)獲1923年諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)為紀(jì)念四位科學(xué)家為糖尿病治療做出的杰出貢獻(xiàn)將班?。˙anting）醫(yī)生的生日（11月14日）定為世界糖尿病日胰島素的研究發(fā)展史—了解胰島素1955年——FrederickSanger(英國(guó))

——闡明牛胰島素的氨基酸排列順序獲得1958年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)胰島素的研究發(fā)展史—了解胰島素RosalynYalow

(andSolomonBerson)（美國(guó)）1959年開始用放射免疫方法測(cè)定血液中胰島素含量1977年，獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

胰島素的研究發(fā)展史—得到胰島素1926年JohnJ.Abel

——得到結(jié)晶胰島素1935年ScottandFiacher——獲得高純度結(jié)晶胰島素胰島素的研究發(fā)展史—得到胰島素1936年

HansChristanHagedorn,etal——合成魚精蛋白鋅胰島素(PZI)1946年HansChristanHagedorn,etal——合成中效胰島素制劑（NPH）Hagedorn，是PZI、NPH的主要發(fā)明者，內(nèi)科醫(yī)師，博士，丹麥Steno糖尿病中心創(chuàng)始人，兼任主任26年胰島素的研究發(fā)展史—得到胰島素1951年——鋅胰島素1961年——中性可溶性胰島素1964年——預(yù)混胰島素1972年——單峰胰島素1973年——單組分胰島素（純度達(dá)到99%）1965年王應(yīng)睞，鄒承魯，龔岳亭等

(中)KatsoyannisPG(美)Meienhorer(德)——人工合成牛胰島素1967年DonaldF.Steiner(美)

——發(fā)現(xiàn)胰島素原1969年DorothyHodgkin(英)

——確定胰島素氨基酸排列的三維空間結(jié)構(gòu)1971年P(guān)ierreFreychet(美)——確認(rèn)胰島素受體胰島素的研究發(fā)展史—了解胰島素胰島素的研究發(fā)展史—了解胰島素

1958年，由中科院上海生物化學(xué)所、有機(jī)化學(xué)所和北京大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行人工合成胰島素研究，1965年獲得人工合成牛胰島素。牛胰島素晶體結(jié)構(gòu)模型動(dòng)物胰島素的副作用

免疫反應(yīng)胰島素耐藥高血糖、低血糖反復(fù)發(fā)生注射部位脂肪萎縮水腫（水鈉潴留）胰島素的研究發(fā)展史—合成胰島素1979年Ullrich和Itakura

——闡明了胰島素質(zhì)粒的分子序列1979-1981年Goeddel和Chance

——開始用DNA技術(shù)生物合成人胰島素1981年-

——基因合成重組人胰島素系列制劑諾和靈人胰島素的生產(chǎn)過程胰島素的研究發(fā)展史—了解胰島素用X線衍射法測(cè)出豬胰島素晶體的立體結(jié)構(gòu)為(中國(guó)，1971)：六個(gè)胰島素分子和兩個(gè)鋅離子的胰島素六聚體。兩個(gè)胰島素分子形成二聚體，三個(gè)二聚體圍繞著三重軸形成對(duì)稱排列的六聚體。作為胰島素的儲(chǔ)存形式，在胰島素制劑注射到人體內(nèi)也需要經(jīng)過由六聚體解離為二聚體，再分解為單體釋放入血液被利用的過程。胰島素六聚體的三維結(jié)構(gòu)圖目前短效胰島素治療的問題皮下注射起效時(shí)間慢作用時(shí)間長(zhǎng)早期餐后高血糖和隨后的下一餐前的低血糖危險(xiǎn)升高餐前30分鐘注射胰島素依從性差臨床需要起效更快的胰島素制劑—速效胰島素類似物20世紀(jì)末——人胰島素類似物研制成功胰島素的研究發(fā)展史

改造胰島素胰島素的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)對(duì)維持其生物活性有很重要的意義，人工合成的胰島素制劑受此影響在皮下注射后需有一定的解離時(shí)間才能發(fā)揮效力，故治療時(shí)需提前20-30分鐘注射胰島素。糖尿病人需要更接近生理狀態(tài)、使用方便的胰島素制劑。利用基因重組技術(shù)，修飾胰島素的氨基酸組合：A1B1213028272728lispro基因合成的人胰島素類似物優(yōu)泌樂賴脯胰島素速效胰島素A1B12130天門冬氨酸賴氨酸glulisine谷氨酸賴氨酸谷賴胰島素基因重組的速效人胰島素類似物，直接以單體胰島素的形式入血，能夠在注射后被迅速吸收，注射10分鐘后即可起效。與長(zhǎng)效胰島素聯(lián)合應(yīng)用，模擬基礎(chǔ)、餐時(shí)胰島素治療，血糖更易控制，低血糖發(fā)生率低。人胰島素類似物

基因重組的速效人胰島素類似物的預(yù)混制劑，具有餐時(shí)注射起效快，靈活方便的特性。A1B12130天門冬氨酸脯氨酸aspart諾和銳門冬胰島素諾和銳30特充速效胰島素基因合成的人胰島素類似物超長(zhǎng)效人胰島素類似物,比常規(guī)長(zhǎng)效胰島素作用時(shí)間更長(zhǎng),主要用于24小時(shí)長(zhǎng)期控制基礎(chǔ)血糖。可以與速效類似物聯(lián)合使用,能很好的模擬正常人的生理性胰島素分泌,使糖尿病患者的血糖水平得到24小時(shí)理想控制。A1B12130肉豆蔻酸賴氨酸detemirA1B12130精氨酸甘氨酸glargin32天門冬氨酸來(lái)得時(shí)甘精胰島素中、長(zhǎng)效胰島素地特胰島素諾和平與胰島素研究相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)斯德哥爾摩-諾貝爾頒獎(jiǎng)大廳

1923--F.G.Banting

醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

J.J.R.Macleod

生理學(xué)獎(jiǎng)

1958--FrederickSanger化學(xué)獎(jiǎng)

1977--RosalynYalow

生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

TheNobelPrize胰島素抵抗和胰島素分泌缺陷：2型糖尿病發(fā)病機(jī)理胰島素敏感性胰島素分泌大血管病變30%50%50%50%70%-100%

40%70%150%10%100%100%2型糖尿病糖耐量低減

出現(xiàn)胰島素抵抗

正常糖代謝

二、重組人生長(zhǎng)激素GH的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)生長(zhǎng)激素的概述生長(zhǎng)激素的釋放和調(diào)控生長(zhǎng)激素的分泌生長(zhǎng)激素分泌的刺激因素生長(zhǎng)激素分泌的抑制因素生長(zhǎng)激素的生理作用生長(zhǎng)激素概述結(jié)構(gòu)：含有191個(gè)氨基酸殘基的單鏈，由兩個(gè)二硫鍵連接的蛋白質(zhì)。分子量：22KD分泌：垂體前葉(腺垂體)嗜酸細(xì)胞分泌,是腺垂體中含量最多的激素,約占腺垂體激素的50%。圖為hGH一級(jí)結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)激素概述生長(zhǎng)激素每天的分泌量:--兒童期約為16~20ug/kg.d--青春期激增到20~38ug/kg.d--成人分泌量減少,一直維持至老年生長(zhǎng)激素概述hGH是非糖基化蛋白質(zhì)激素,在垂體和循環(huán)中hGH的分子是非均一,包括單體、單體聚合體、分子片段和單體與其它蛋白的復(fù)合物。hGH-１基因?yàn)檎５膆GH，主要在垂體的生長(zhǎng)激素細(xì)胞中表達(dá)；hGH-2基因是一個(gè)變異基因，幾乎只在胎盤中表達(dá)；病理情況下，hGH-2基因可在垂體瘤組織中表達(dá)。hGH-１基因編碼２１７個(gè)aaGH前體，翻譯后剪去26個(gè)aa的信號(hào)肽，形成22KD的191個(gè)氨基酸單鏈多肽的hGH；另一種剪切方式形成2０KD的1７６個(gè)氨基酸單鏈多肽；hGH-2基因的翻譯產(chǎn)物可發(fā)生糖基化，使分子量增加到2５KD。22KDhGH約占垂體內(nèi)hGH的７０～７５％，是循環(huán)中主要的hGH。生長(zhǎng)激素的天然構(gòu)象第一張生長(zhǎng)激素晶體衍射照片顯示SCIENCE，1992；255：306-312生長(zhǎng)激素概述生長(zhǎng)激素的分泌、調(diào)節(jié)高級(jí)神經(jīng)中樞下丘腦垂體前葉生長(zhǎng)激素GHRH(+)SRIF(-)IGFs(亦稱生長(zhǎng)介素)直接作用甲狀腺性腺生長(zhǎng)激素的分泌與調(diào)節(jié)特點(diǎn)：脈沖式分泌,與年齡相關(guān)，青春發(fā)育中期分泌脈沖幅度最大，分泌量最多頻率：間隔約3～5小時(shí)高峰：睡后一小時(shí)分泌達(dá)高峰，分泌量是一天總量的一半以上。調(diào)節(jié)：下丘腦分泌兩個(gè)神經(jīng)激素生長(zhǎng)激素釋放激素（GHRH）生長(zhǎng)激素釋放抑制激素（SRIF）中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過多巴胺，5-羥色胺和去甲腎上腺素等神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)控GHRH和SRIH的分泌。生理下生長(zhǎng)激素的分泌模式間隔3~5小時(shí)*，約8個(gè)脈沖/日，夜間最高青春期不同階段生長(zhǎng)激素的分泌青春期前早中后成人年齡（歲）9.0±0.311.5±0.214.4±0.216.4±0.423.0±0.624hGH濃度(ug/L)6.7±1.04.7±0.713.8±2.44.4±0.93.9±0.5GH脈沖強(qiáng)度(ug/L)14.4±1.312.8±1.322.4±2.814.7±3.910.3±1.3GH脈沖數(shù)(24h)8.8±0.77.0±0.57.8±0.66.6±0.66.1±0.5GH分泌(ug?kg-1?24h-1)2920601917生長(zhǎng)激素生理作用（一）促進(jìn)生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)骨代謝刺激骨骺端軟骨細(xì)胞分化、增殖，從而促進(jìn)骨生長(zhǎng)，使骨長(zhǎng)度增加?？芍苯哟碳こ晒羌?xì)胞代謝，并對(duì)維持骨礦物質(zhì)含量、骨密度起重要作用。協(xié)同性激素及促鈣化激素共同干預(yù)骨的重塑。生長(zhǎng)激素生理作用（二）調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，糾正負(fù)氮平衡。調(diào)節(jié)脂代謝，降低機(jī)體脂肪儲(chǔ)備，增加血清脂肪酸含量，降低血清膽固醇和低密度脂蛋白水平?？山档图?xì)胞對(duì)胰島素的敏感性，減少外周組織對(duì)葡萄糖利用，使血糖升高。對(duì)水、礦物質(zhì)代謝有重要作用。可使細(xì)胞內(nèi)鉀鹽、磷酸鹽潴留，還可促進(jìn)腎小管鈉回吸收，引起水、鈉潴留。生長(zhǎng)激素生理作用（三）其他作用增加機(jī)體免疫力，刺激免疫球蛋白合成，促進(jìn)巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞增殖。加速傷口愈合，刺激燒傷創(chuàng)面及手術(shù)切口成纖維細(xì)胞合成膠原。促進(jìn)心肌蛋白合成，增加心肌收縮力，降低心肌耗氧量。GH具有抗衰老,促進(jìn)腦功能效應(yīng);促進(jìn)精子形成、排卵等生長(zhǎng)激素分泌的刺激因素深睡眠運(yùn)動(dòng)應(yīng)激狀態(tài)低血糖藥物：胰島素（誘導(dǎo)低血糖）、可樂定、精氨酸等生長(zhǎng)激素分泌的抑制因素快眼運(yùn)動(dòng)睡眠心理因素中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分娩損傷藥物：糖皮質(zhì)激素等甲狀腺功能低下生長(zhǎng)激素作用機(jī)制GH-IGF-I軸對(duì)GH分泌的調(diào)控：下丘腦垂體肝臟甲狀腺性腺T3T4TE2GHBPIGFBP軟骨生長(zhǎng)（+）GHRHSRIF（-）生長(zhǎng)激素作用機(jī)制生長(zhǎng)激素通過直接作用于骨骼或通過IGF-1介導(dǎo)作用于骨骼，促進(jìn)骨骼的線性增長(zhǎng)?？笹H抗體阻礙GH與受體結(jié)合，從而抑制IGF-1的產(chǎn)生，進(jìn)而其促生長(zhǎng)效果Comparat