大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素

大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素基因工程自誕生以來(lái)發(fā)展很快。1972年，美國(guó)斯坦福大學(xué)生物化學(xué)系主任貝格爾把兩種病毒的 DNA人工組合到一起，形成了第一個(gè)人工重組DNA分子，這是基因工程的開(kāi)創(chuàng)性工作。1973年，科恩發(fā)表一篇報(bào)告，說(shuō)他們把大腸桿菌的兩種質(zhì)粒的 DNA連接到了一起，并且又送回到大腸桿菌細(xì)胞中去，重組質(zhì)粒的 DNA得到了復(fù)制和表達(dá)。這是第一次完成了一個(gè)基因工程。1976年，美國(guó)用大腸桿菌生產(chǎn)出了本來(lái)由人腦產(chǎn)生的生長(zhǎng)抑制素，完成第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的基因工程。已知生長(zhǎng)抑制素是含有 14個(gè)氨基酸的多肽鏈，在清楚其結(jié)構(gòu)以后，根據(jù)遺傳密碼可以倒推出它的基因結(jié)構(gòu)——一條由42個(gè)核甘酸組成的DNA片斷。人工合成這個(gè)DNA片斷，再把它送入大腸桿菌。由這項(xiàng)研究開(kāi)始，科學(xué)家又掌握了一條獲得基因的新途徑 ——人工合成。使用類似方法，美國(guó)人在 1978年又用大腸桿菌生產(chǎn)出了胰島素，使胰島素可以工業(yè)化生產(chǎn)，給糖尿病患者帶來(lái)了福音。原先胰島素的來(lái)源是從牛胰臟提取，產(chǎn)量有限。用化學(xué)方法人工合成胰島素僅有科學(xué)意義而無(wú)實(shí)用價(jià)值，因?yàn)槌杀咎吡恕，F(xiàn)在世界醫(yī)藥市場(chǎng)上的胰島素，已經(jīng)大半是基因工程的產(chǎn)品了。鼠生長(zhǎng)激素、人生長(zhǎng)激素、雞卵清蛋白、人白細(xì)胞干擾素等許多種物質(zhì)，也都已經(jīng)可以用大腸桿菌生產(chǎn)。生物制法：首先剪切胰島素基因，再將胰島素基因轉(zhuǎn)入人的大腸桿菌內(nèi)，再創(chuàng)造大腸桿菌裂殖的有利環(huán)境，對(duì)大腸桿菌進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，使之產(chǎn)生大量的治療糖尿病的藥物 一一胰島素。基因制法：在基因工程人胰島素的生產(chǎn)過(guò)程中 ，一般是先表達(dá)胰島素原，然后對(duì)胰島素原復(fù)性，復(fù)性后的胰島素原通過(guò)酶切得到有活性的胰島素 .其中胰島素原的復(fù)性效率是決定最終收率的關(guān)鍵因素正確折疊與錯(cuò)誤折益胰島素原的分子量完全相同 ，結(jié)構(gòu)非常相似，采用RT-HPLC可對(duì)其進(jìn)行分離檢定.Sergeev等利用反相色譜建立了復(fù)性液中胰島素原的檢測(cè)方法 .如果要對(duì)正確折疊與錯(cuò)誤折盛胰島素原的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步說(shuō)明，可將其用蛋白酶V8酶解，然后用RP-HPLC-MS乍膚圖譜.Damn等用S.aureusproteaseV8酶解胰島素原，然后用R'FHPLC做肚譜圖，并結(jié)合質(zhì)譜法對(duì)重組胰島素原的折受過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè).新胰島素工藝提升市場(chǎng)超15%行業(yè)格局將變(2009-05-2210:57:54)糖尿病在過(guò)去十年里在全球各地發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛，現(xiàn)在中國(guó)、印度、巴西和俄羅斯等新興工業(yè)國(guó)也已邁入糖尿病高發(fā)國(guó)行列。而盡管目前國(guó)際醫(yī)藥市場(chǎng)上已有磺酰月尿類、 L葡糖甘酶抑制劑類和曝陛烷二酮類等數(shù)十個(gè)品種的降糖藥，但臨床醫(yī)學(xué)界早已觀察到糖尿病人對(duì)這些藥物發(fā)生了耐受現(xiàn)象。作為糖尿病最后的治療手段”的胰島素，其需求量因此不斷上升。目前，全球胰島素市場(chǎng)被諾和諾德、禮來(lái)和賽諾菲-安萬(wàn)特所壟斷，我國(guó)的吉林通化東寶藥業(yè)的產(chǎn)能也突飛猛進(jìn)，已躋身胰島素領(lǐng)先生產(chǎn)商行列。然而，胰島素生產(chǎn)工藝層出不窮，據(jù)說(shuō)已有轉(zhuǎn)基因植物胰島素生產(chǎn)工藝誕生，由此引起了上述生產(chǎn)商的關(guān)注。新技術(shù)來(lái)襲就胰島素生產(chǎn)工藝而言，在20世紀(jì)80年代以前，國(guó)際市場(chǎng)所需胰島素原料藥基本來(lái)自動(dòng)物胰島素，但隨著生物工程制藥業(yè)的崛起和重組 DNA技術(shù)的日趨成熟，利用酵母菌表達(dá)人胰島素基因法生產(chǎn)的人胰島素已成為國(guó)際胰島素市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，而副作用較大的動(dòng)物胰島素在西方國(guó)家早已退出舞臺(tái)，目前僅少數(shù)國(guó)家仍在繼續(xù)使用，估計(jì)動(dòng)物胰島素目前所占世界胰島素市場(chǎng)的份額已不足 5%近期，加拿大SemBioSys生物工程公司宣稱，其已成功利用北美洲常見(jiàn)的一種油料植物 ？?紅花(可榨取食用紅花油)經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造后生產(chǎn)出人胰島素產(chǎn)品。據(jù)該公司 CEO鮑曼先生介紹，該公司經(jīng)多年試驗(yàn)，現(xiàn)已能做到每英畝紅花所產(chǎn)的紅花籽能提取到1公斤左右的人胰島素產(chǎn)品（這些胰島素原料藥加工成制劑足以供2500名糖尿病人使用1年）。鮑曼還稱，該公司利用紅花提取的人胰島素原料藥的價(jià)格，僅為利用轉(zhuǎn)基因酵母菌法生產(chǎn)的同類產(chǎn)品價(jià)格的70％。由此推測(cè)，若今后轉(zhuǎn)基因紅花生產(chǎn)的人胰島素產(chǎn)品能獲準(zhǔn)上市，則其價(jià)格將進(jìn)一步下降至現(xiàn)胰島素市場(chǎng)價(jià)的 40％或更低。 據(jù)悉，SemBioSys公司已在2008年初正式向美國(guó)FDA提出其轉(zhuǎn)基因紅花人胰島素產(chǎn)品在美進(jìn)行臨床試驗(yàn)的申請(qǐng)?，F(xiàn)該產(chǎn)品正在做I~n期臨床試驗(yàn)。一旦該人胰島素在美通過(guò)臨床試驗(yàn)并上市，將為早已競(jìng)爭(zhēng)十分激烈的國(guó)際胰島素市場(chǎng)增添一強(qiáng)有力的新競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。從理論上講，利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥品要比利用大腸桿菌等真核細(xì)菌轉(zhuǎn)基因生產(chǎn)的藥品更容易，且很容易獲得高產(chǎn)。而且，發(fā)酵轉(zhuǎn)基因微生物需要價(jià)格極其昂貴的不銹鋼制發(fā)酵罐與提取設(shè)備（在國(guó)外每套不銹鋼制發(fā)酵罐 /提取設(shè)備的市場(chǎng)價(jià)格在幾百萬(wàn)至上千萬(wàn)美元） ，而如利用轉(zhuǎn)基因植物來(lái)生產(chǎn)人蛋白質(zhì)藥品則無(wú)需任何發(fā)酵設(shè)備，只需像種植普通作物那樣播種、田間管理和收獲，大大節(jié)省了生產(chǎn)成本。因此，全球醫(yī)藥業(yè)界人士的目光都集中在SemBioSys公司身上，一旦該人胰島素通過(guò)臨床試驗(yàn)并獲上市批文，將是世界上首個(gè)利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)并上市的胰島素，具有里程碑意義。從另一個(gè)角度來(lái)看，諾和諾德、禮來(lái)等胰島素生產(chǎn)商的市場(chǎng)份額將不可避免地受到該產(chǎn)品的威脅。巨頭們嚴(yán)陣以待業(yè)內(nèi)人士分析，SemBioSy公司的人胰島素原料藥將挾其低廉的生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)，不僅對(duì)歐美胰島素生產(chǎn)商構(gòu)成巨大威脅，對(duì)我國(guó)的吉林通化東寶和北京甘李藥業(yè)兩大人胰島素生產(chǎn)商所造成的影響同樣不容小覷。據(jù)悉，我國(guó)通化東寶藥業(yè)經(jīng)擴(kuò)產(chǎn)后，去年其重組基因人胰島素原料藥產(chǎn)量已從幾年前微不足道的年產(chǎn)200公斤急速擴(kuò)張至去年 3000公斤年產(chǎn)能的規(guī)模化生產(chǎn)水平，估計(jì)這一胰島素原料藥產(chǎn)量約占國(guó)際市場(chǎng)胰島素當(dāng)年供應(yīng)量的1/5。而國(guó)家有關(guān)部門為鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)提高胰島素原料藥出口數(shù)量水平，今年年初已出臺(tái)了胰島素出口退稅新政策，即胰島素類產(chǎn)品的出口退稅率從原來(lái)的5％提高至13％。這一措施將極大地促使國(guó)內(nèi)胰島素原料藥生產(chǎn)企業(yè)將目光更多地從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)轉(zhuǎn)向海外市場(chǎng)。令人欣慰的消息是，吉林通化東寶藥業(yè)公司已與20多個(gè)國(guó)家的客商達(dá)成出口胰島素原料藥和制劑的意向，幾年來(lái)，該公司已向蘇丹、烏克蘭、俄羅斯、埃及、巴西、巴基斯坦、印度、伊朗和尼泊爾等國(guó)家累計(jì)出口1億多美元的人胰島素產(chǎn)品。如果沒(méi)有新情況出現(xiàn)，我國(guó)胰島素原料藥對(duì)外出口前景將是一片光明。據(jù)了解，雖然早在 20多年前美國(guó)已有一些生物工程制藥公司利用轉(zhuǎn)基因土豆、轉(zhuǎn)基因香蕉、轉(zhuǎn)基因西紅柿和轉(zhuǎn)基因煙草等高產(chǎn)作物成功生產(chǎn)出抗病毒疫苗，但迄今為止，上述產(chǎn)品中尚未有被FDA批準(zhǔn)上市的先例。據(jù)美國(guó)科學(xué)家分析，植物遠(yuǎn)比大腸桿菌或酵母菌等微生物所含成分更復(fù)雜，一旦植物中的植物毒素或其它未知成分由于提取工藝不純而帶入產(chǎn)品中并進(jìn)入人體，是否會(huì)引起嚴(yán)重的副作用也未必可知。所以，盡管美國(guó)生物制藥公司早在20多年前即已有利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)人蛋白質(zhì)藥品的構(gòu)想和實(shí)踐，但美國(guó)至今未見(jiàn)有任何一種人用蛋白質(zhì)類藥品是利用轉(zhuǎn)基因植物所生產(chǎn)和上市。那么，今年這一局面是否會(huì)被打破？據(jù)悉，諾和諾德、禮來(lái)、賽諾菲－安萬(wàn)特、通化東寶均在密切注視著 SemBioSys的人胰島素產(chǎn)品是否能順利獲得 FDA的上市許可。不管事態(tài)發(fā)展如何，國(guó)際胰島素市場(chǎng)增長(zhǎng)率今年將超過(guò) 15％，但今年恐將充滿變數(shù)，對(duì)我國(guó)剛剛起步不久的生物工程法生產(chǎn)胰島素原料藥企業(yè)來(lái)說(shuō)考驗(yàn)尤為嚴(yán)峻。胰島素國(guó)際市場(chǎng)是否有新走向，還將拭目以待。 （醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào)）工業(yè)生產(chǎn)胰島素精制工藝改革研究——m.從粗品胰島素精制高純胰島素--《南京大學(xué)學(xué)報(bào)數(shù)學(xué)半年刊》1986年03期胰島素制劑的純度與其抗原性密切相關(guān)。1972年EliLilly公司制成了單峰胰島素和單組成胰島素。1973年Novo公司和Nordisk公司，開(kāi)發(fā)研制成單組分胰島素。這些胰島素制劑的抗原性大大低于一般胰島素制劑。迄今為止 ，關(guān)于高純度胰島素制劑的研究 ，在我國(guó)還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。作者應(yīng)用離子交換凝膠柱層析技術(shù)，通過(guò)將一根陽(yáng)離子一一葡聚糖凝膠(CM-SephadexC-50)柱和另一根陰離子一一葡聚糖凝膠(QAE-SephadexA—50)柱串聯(lián)，并將層析收集液進(jìn)一步純化，從粗品胰島素制成了高純胰島素。 用酸、堿二種不連續(xù)體系的聚丙烯酰胺凝膠電泳 ，對(duì)制成的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果證實(shí)電泳譜只顯出單一的染色區(qū)帶。這證明本產(chǎn)品的純度達(dá)到了丹麥單峰胰島素的水平。由于方法簡(jiǎn)便有效 ，適宜在生化制藥廠推廣應(yīng)用。重組人胰島素樣生長(zhǎng)因子-I工程菌高密度發(fā)酯工藝優(yōu)化目的優(yōu)化表達(dá)重組人胰島素樣生長(zhǎng)因子 -I(IGF-I)工程茵的高密度發(fā)酵條件.方法考察培養(yǎng)基以及誘導(dǎo)時(shí)機(jī)、誘導(dǎo)劑量和誘導(dǎo)時(shí)間對(duì)蛋白表達(dá)的影響 ；用自控發(fā)酵罐進(jìn)行分批補(bǔ)料培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，確定優(yōu)化工藝條件.結(jié)果以2XYT+0.5%葡萄糖為發(fā)酵培養(yǎng)基，經(jīng)0.8mmol/LIPTG(異丙基-,D-硫代半乳糖昔)誘導(dǎo)5h,通過(guò)pH-stat反饋補(bǔ)料方式實(shí)現(xiàn)工程菌高密度發(fā)酵與目的蛋白高效表達(dá) ，每1L發(fā)酵液收獲干菌體50.1g,IGF-I含量達(dá)5.25g/L.結(jié)論建立了IGF-I工程菌優(yōu)化的高密度發(fā)酵工藝 ，為IGF-I的下游純化和工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。陳蔚青陳虹胡文浪張建芬CHENWei-qingCHENHongHUWen-lang浙江樹(shù)人大學(xué)，生物與環(huán)境工程學(xué)院，浙江，杭州，310015胰島素前體發(fā)酪過(guò)程補(bǔ)料優(yōu)化方法申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)： 200710026683本發(fā)明的胰島素前體發(fā)酵過(guò)程的補(bǔ)料優(yōu)化方法， 基于微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，采用首先通過(guò)分批補(bǔ)加甲醇來(lái)確定最初甲醇流加速率， 然后通過(guò)最終發(fā)酵菌體密度與實(shí)時(shí)測(cè)樣菌體密度的差值以及發(fā)酵周期來(lái)進(jìn)行比生長(zhǎng)速率的計(jì)算和調(diào)整，最后計(jì)算出實(shí)時(shí)待調(diào)整的甲醇流加速率的方法，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)菌體生長(zhǎng)狀況及時(shí)調(diào)整實(shí)時(shí)甲醇流加速率的變比生長(zhǎng)速率控制， 將比生長(zhǎng)速率與菌體生長(zhǎng)、產(chǎn)物表達(dá)進(jìn)行參數(shù)相關(guān)，這種變比生長(zhǎng)速率調(diào)控策略能夠及時(shí)地調(diào)整菌體的生長(zhǎng)，使之與產(chǎn)物表達(dá)相協(xié)調(diào)，可以明顯地提高蛋白的濃度，重組豬胰島素前體的濃度和總產(chǎn)量較現(xiàn)有技術(shù) (Inv1tr。gen酵母發(fā)酵手冊(cè))酵母發(fā)酵的方法提高了50%。文日：2007年02月02日公開(kāi)日：2007年09月05日授權(quán)公告日：申請(qǐng)人/專利權(quán)人：廣東東陽(yáng)光藥業(yè)有限公司申請(qǐng)人地址：)、.東省東莞市松山湖北部科技工業(yè)園工業(yè)北路發(fā)明設(shè)計(jì)人：朱志鋼；鄭強(qiáng)；張富權(quán);謝俊杰;唐新發(fā)專利代理機(jī)構(gòu)：東莞市華南專利事務(wù)所代理人：張明發(fā)明專利分類號(hào)：C12P21/02;C12R1/84胰島素有哪些種類根據(jù)胰島素的來(lái)源不同，可分兩大類，即動(dòng)物胰島素和人胰島素。動(dòng)物胰島素：主要有豬胰島素和牛胰島素。動(dòng)物胰島素主要是從動(dòng)物（豬或牛）的胰腺提取并純化，由于與人體自身生產(chǎn)的胰島素在結(jié)構(gòu)上有不同程度的差別，因而當(dāng)注射進(jìn)人體后，人體的"防御系統(tǒng)"即醫(yī)學(xué)上所稱的免疫系統(tǒng)會(huì)發(fā)生排斥反應(yīng)（醫(yī)學(xué)上稱為免疫反應(yīng)），產(chǎn)生一種稱為"抗體"的物質(zhì)、和注射進(jìn)體內(nèi)的胰島素結(jié)合，因而導(dǎo)致胰島素不能發(fā)揮降低血糖的功效，導(dǎo)致某些病人，注射的胰島素不能發(fā)揮降低血糖的功效，注射的胰島素劑量會(huì)越來(lái)越大，久而久之導(dǎo)致胰島素逐漸失效，少數(shù)病人免疫反應(yīng)較嚴(yán)重，可出現(xiàn)皮疹、發(fā)熱，全身發(fā)癢，甚至血壓下降，休克等，這些病人就不能繼續(xù)用這種胰島素治療。由于動(dòng)物胰島素存在以上不足，目前已逐漸被一種新型的胰島素－人胰島素（人工基因工程合成人胰島素）取代。人胰島素：并非是在人體內(nèi)提取的，而是借助先進(jìn)的人工基因高科技生產(chǎn)技術(shù)合成的，其結(jié)構(gòu)、功能與人胰島素相似，主要的生產(chǎn)方法有：*將動(dòng)物胰島素進(jìn)行化學(xué)處理，而使其轉(zhuǎn)變成人胰島素。*DNA重組技術(shù)：是一種可以無(wú)限制合成胰島素的化學(xué)過(guò)程。具體說(shuō)，就是一種在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的特殊類型的細(xì)菌（大腸桿菌），并在這種大腸桿菌內(nèi)加入含有人胰島素基因的片段，通過(guò)復(fù)制、發(fā)酵等一系列化學(xué)過(guò)程，最終合成人胰島素。這是目前最常用的合成人胰島素的方法。胰島素規(guī)格：為了適應(yīng)各種病人的不同需要，研制出了許多不同規(guī)格的胰島素并大量生產(chǎn)，不同規(guī)格胰島素的區(qū)分方法主要根據(jù)作用時(shí)間而定：起效時(shí)間：即胰島素注射后至進(jìn)入血液發(fā)揮降糖作用的時(shí)間。峰值時(shí)間：即胰島素作用最強(qiáng)時(shí)間作用維持時(shí)間：即胰島素作用開(kāi)始后至作用消失時(shí)間。在胰島素瓶的標(biāo)簽上有胰島素規(guī)格的明顯標(biāo)記，如：R=正規(guī)胰島素S=半慢胰島素N=NPH胰島素，即中性魚精蛋白胰島素L=慢效胰島素U=特慢胰島素50R50/50=50%NPH胰島素和50%正規(guī)胰島素的混合液。70R70/30=70%NPH胰島素和30%正規(guī)胰島素的混合液。正規(guī)和半慢胰島素皆屬于短效胰島素，起效快，而作用時(shí)間較短。NPH和慢效胰島素皆屬于中效胰島素，這類胰島素的起效時(shí)間、峰值和作用時(shí)間皆較短效胰島素長(zhǎng)。特慢胰島素是一種長(zhǎng)效胰島素，其作用時(shí)間更長(zhǎng)，但沒(méi)有峰值出現(xiàn)。PZI，即魚精蛋白鋅胰島素，也是一種長(zhǎng)效胰島素。50/50、70/30皆為混合胰島素，是中效胰島素和短效胰島素的混合物，因而在注射前無(wú)需病人再自行混合。人胰島素國(guó)產(chǎn)化陷入困局點(diǎn)擊數(shù)：336發(fā)布時(shí)間：來(lái)源：中國(guó)發(fā)酵工業(yè)網(wǎng)進(jìn)入論壇交流由于治療糖尿病藥物沒(méi)有取得根本性的突破 ,使得胰島素在經(jīng)過(guò) 80余年的發(fā)展后 ,仍然是醫(yī)藥領(lǐng)域的“常青樹(shù)”。隨著糖尿病患病人數(shù)的不斷增多以及胰島素新劑型的不斷上市 ,胰島素類產(chǎn)品市場(chǎng)還將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)胰島素醫(yī)藥市場(chǎng)巨大 ,而且潛力十足,然而,國(guó)內(nèi)基因工程人胰島素產(chǎn)業(yè)化基本可以認(rèn)為還處于起步階段 ,生產(chǎn)成本居高不下 ,生產(chǎn)規(guī)模甚小 ,國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力弱 ,造成了進(jìn)口胰島素壟斷國(guó)內(nèi)醫(yī)藥市場(chǎng)的現(xiàn)象,而且可以肯定,這種國(guó)外壟斷的局面短期內(nèi)很難改變。胰島素自1921年由加拿大 Toranto大學(xué)的Banting發(fā)現(xiàn)后 ,使得糖尿病的治療成為可能 ,這是人類歷史上最偉大的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一 ,該研究也因此于 1923年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。之后,諾貝爾獎(jiǎng)又先后 3次授予了與胰島素相關(guān)的研究人員,胰島素因此也成為了上個(gè)世紀(jì)科技界最為耀眼的“明星”。我國(guó)科學(xué)家于 1965年首次人工合成胰島素而舉世矚目 ,也是中國(guó)離諾貝爾獎(jiǎng)距離最近的一次科技成就。在這之后 ,國(guó)內(nèi)在胰島素研究領(lǐng)域獲得院士稱號(hào)的約有 10人。然而40年后的今天 ,盡管國(guó)內(nèi)一些生物制藥企業(yè)信誓旦旦表示自己的基因工程胰島素產(chǎn)業(yè)化趕上了國(guó)際先進(jìn)水平 ,但中國(guó)人目前所用的人胰島素幾乎全部依賴進(jìn)口這個(gè)事實(shí)無(wú)法改變 ,這無(wú)疑表明,我國(guó)人胰島素科技產(chǎn)業(yè)化是一場(chǎng)敗局。胰島素類似物為增長(zhǎng)引擎業(yè)界周知 ,基因工程生產(chǎn)人胰島素的工業(yè)化要求相當(dāng)高： 其一 ,胰島素是一個(gè)比較復(fù)雜的小分子 ,生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜 ,現(xiàn)在上市的基因工程胰島素有 2種生產(chǎn)方法 ,分別為禮來(lái)公司的大腸桿菌表達(dá)與諾和諾德公司的酵母表達(dá)。這2種方法都需要將表達(dá)的前體進(jìn)行酶切轉(zhuǎn)肽 ,以及高效液相色譜純化 ,生產(chǎn)成本和復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于像干擾素等普通的基因工程產(chǎn)品。其二 ,該藥品使用劑量較大 ,大約是干擾素臨床使用劑量的300倍。其三,作為第一個(gè)上市的基因工程產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世20多年 ,而從動(dòng)物胰臟提取的胰島素上市已有80年的歷史,事實(shí)上由于長(zhǎng)期的技術(shù)和價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng) ,胰島素已經(jīng)成為國(guó)際上最便宜、 用量最大的基因工程藥品 (見(jiàn)表 1)。這使得該產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)要達(dá)到規(guī)模大、成本低、工藝非常成熟才能實(shí)現(xiàn)盈利。目前,國(guó)際上胰島素類產(chǎn)品的生產(chǎn)商主要有丹麥諾和諾德、美國(guó)禮來(lái)、法國(guó)賽諾菲巴斯德 3家公司,這3家公司占有了絕大部分市場(chǎng)份額。上市的胰島素品種有重組人胰島素及胰島素的類似物 ,包括常規(guī)人胰島素及速效胰島素、長(zhǎng)效胰島素。2005年,三大公司胰島素類產(chǎn)品銷售總額達(dá)到72.54億美元 ,其中 4個(gè)品牌進(jìn)入重磅炸彈藥物行列。除了以上 3家主要生產(chǎn)商外 ,近幾年還出現(xiàn)了幾家新興生產(chǎn)商 ,他們分別是印度的 Wockhardt、Biocon、HumanMixactofUSV、MixulinofCadilaPharmaceuticals共4家公司以及波蘭的Bioton公司,這5家公司的胰島素目前的銷售額并不大 ,但印度的 Biocon公司生產(chǎn)的胰島素是世界上零售價(jià)最便宜的,在第三世界國(guó)家銷售很有價(jià)格優(yōu)勢(shì) ,已經(jīng)成為了胰島素市場(chǎng)的強(qiáng)有力挑戰(zhàn)者,目前正在美國(guó)FDA及歐盟進(jìn)行認(rèn)證,而且該公司胰島素將在不久后進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。波蘭的Bioton公司也正在合肥建立工廠 ,將在中國(guó)銷售胰島素。近年胰島素及其類似物的銷售增長(zhǎng)迅速 ,與2000年相比,2005年的胰島素類產(chǎn)品銷售額增長(zhǎng)了1倍,平均年增長(zhǎng)率接近 20%,由此可以認(rèn)為 ,國(guó)外胰島素市場(chǎng)處于成長(zhǎng)期。雖然胰島素類產(chǎn)品銷售額迅速增長(zhǎng),但是人胰島素已經(jīng)達(dá)到了平臺(tái)期,2000年至2005年的銷售額波動(dòng)不大 ,甚至略微有所下降 ,從2000年開(kāi)始 ,胰島素類市場(chǎng)主要是由胰島素類似物的迅速增長(zhǎng)所推動(dòng) ,而胰島素類似物 2005年的銷售額首次超過(guò)了人胰島素 ,預(yù)計(jì)今后胰島素類似物的市場(chǎng)還會(huì)快速增長(zhǎng)。國(guó)產(chǎn)化舉步維艱我國(guó)目前使用的胰島素類產(chǎn)品有豬胰島素、重組人胰島素及胰島素類似物。自從2000年以來(lái),我國(guó)胰島素市場(chǎng)不斷放大 ,特別是重組胰島素類產(chǎn)品增長(zhǎng)迅速 ,與此同時(shí),國(guó)內(nèi)的豬胰島素市場(chǎng)占有率在不斷下滑 ,豬胰島素作為低端產(chǎn)品主要供消費(fèi)能力低的患者使用。在國(guó)家提高豬胰島素標(biāo)準(zhǔn)后 ,江蘇一家公司由于擁有較先進(jìn)的豬胰島素純化技術(shù)而成為國(guó)內(nèi)豬胰島素及原料的主要供應(yīng)商 ,2005年,該公司的凈利潤(rùn)達(dá)到了2255萬(wàn)元。但其他豬胰島素生產(chǎn)商市場(chǎng)將逐漸萎縮。面對(duì)國(guó)外主要的胰島素生產(chǎn)商大舉進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng) ,國(guó)內(nèi)不少生產(chǎn)商抓緊開(kāi)發(fā)重組人胰島素類產(chǎn)品。1998年,我國(guó)基因重組人胰島素由東北一家公司及其屬下的北京公司研究成功并推出市場(chǎng) ,兩公司也由此成為國(guó)內(nèi)較大的胰島素產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地。據(jù)其公司年報(bào)披露 ,東北公司已經(jīng)建成了1噸胰島素生產(chǎn)線,預(yù)計(jì)在年底投產(chǎn)3噸的II期工程胰島素生產(chǎn)線。相比之下 ,廣東與江蘇的生產(chǎn)廠雖然已經(jīng)取得重組人胰島素的新藥證書,但還都只有中試規(guī)模生產(chǎn)能力。在2005年,江蘇廠家曾公開(kāi)招募研究人員攻克胰島素的生產(chǎn)工藝 ,并透露今年將建設(shè)一條發(fā)酵規(guī)模達(dá) 1噸的重組胰島素生產(chǎn)線,年產(chǎn)胰島素預(yù)計(jì)為20公斤。國(guó)內(nèi)廠家也在開(kāi)發(fā)胰島素類似物 ,主要為甘精胰島素及賴脯胰島素 ,北京一家公司研發(fā)的甘精胰島素(Lantus)已經(jīng)獲得新藥證書,預(yù)計(jì)在近期將上市銷售。但是 ,由于Lantus在發(fā)達(dá)國(guó)家有專利保護(hù) ,,其開(kāi)發(fā)的賴脯胰島素引發(fā)了美國(guó)禮來(lái)的專利因此 ,,其開(kāi)發(fā)的賴脯胰島素引發(fā)了美國(guó)禮來(lái)的專利訴訟。國(guó)內(nèi)也有企業(yè)在開(kāi)發(fā)新型分子結(jié)構(gòu)的速效胰島素,但是從國(guó)外胰島素類似物開(kāi)發(fā)經(jīng)歷來(lái)看 ,其風(fēng)險(xiǎn)較大,而且目前在國(guó)內(nèi)可以仿制無(wú)專利保護(hù)的速效胰島素 ,因此 ,在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)全新分子結(jié)構(gòu)的速效胰島素已經(jīng)沒(méi)有任何實(shí)際意義。市場(chǎng)由“舶來(lái)品”主導(dǎo)國(guó)內(nèi)胰島素醫(yī)藥市場(chǎng)巨大 ,而且潛力十足。 預(yù)計(jì)2010年,國(guó)內(nèi)胰島素年銷售額估計(jì)可達(dá) 20億元。雖然國(guó)內(nèi)有幾家企業(yè)在開(kāi)發(fā)胰島素類產(chǎn)品 ,但目前胰島素國(guó)產(chǎn)化狀況遠(yuǎn)非人們想象的那樣樂(lè)觀。根據(jù)IMS調(diào)研,2004年,我國(guó)重組人胰島素市場(chǎng)基本由進(jìn)口廠商占有 ,諾和諾德、禮來(lái)、安萬(wàn)特占據(jù)了國(guó)內(nèi)人胰島素市場(chǎng) 95%左右的份額 ,進(jìn)口量在急劇增長(zhǎng)。2005年進(jìn)口胰島素銷售金額與 2004年相比激增了72.1%,達(dá)到9.8億元 ,估計(jì) 2005年國(guó)內(nèi)胰島素市場(chǎng)約為15億元左右（以出廠價(jià)計(jì)算 ）,而國(guó)內(nèi)胰島素生產(chǎn)商基本上打不開(kāi)本土市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)胰島素廠家未能占有本國(guó)市場(chǎng) ,很大的原因在于國(guó)產(chǎn)人胰島素價(jià)格與進(jìn)口胰島素差距不大使得低端的豬胰島素還有足夠的生存空間 ,這很可能是國(guó)內(nèi)人胰島素生產(chǎn)成本過(guò)高 ,不能將零售價(jià)格降到足以壓倒進(jìn)口胰島素的地步。正是看到了這點(diǎn) ,擁有人胰島素生產(chǎn)批文的江蘇某公司在 2004年擴(kuò)建了其豬胰島素生產(chǎn)線。但有一個(gè)很深刻的例子值得我們重視。在印度 ,自從 2003年其本國(guó)的重組人胰島素上市后淇?jī)r(jià)格迅速降低到2.8美元/400U（該價(jià)格與我國(guó)豬胰島素價(jià)格相近，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)銷售的進(jìn)口人胰島素價(jià)格 ）,這個(gè)價(jià)格與印度銷售的動(dòng)物胰島素相近 ,使得印度國(guó)內(nèi)的動(dòng)物胰島素市場(chǎng)迅速消亡。目前,印度最大的胰島素生產(chǎn)商 Biocon公司已經(jīng)建成了年產(chǎn)500公斤胰島素生產(chǎn)線 ,在2004年與拜耳簽署協(xié)議 ,由拜耳公司在中國(guó)銷售該公司的胰島素產(chǎn)品。可以預(yù)計(jì) ,該公司的產(chǎn)品進(jìn)入我國(guó)后 ,國(guó)內(nèi)人胰島素生產(chǎn)商將面臨更大的生存壓力。國(guó)外胰島素市場(chǎng)很大 ,但是由于國(guó)內(nèi)人胰島素生產(chǎn)成本過(guò)高,出口不容樂(lè)觀。雖然國(guó)內(nèi)某公司的年報(bào)公布 ,其2002~2005年合計(jì)共出口胰島素類產(chǎn)品2177萬(wàn)美元,但這一數(shù)據(jù)還有待考究。因?yàn)?在此期間,我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)共出口胰島素類產(chǎn)品712.14萬(wàn)美元。就算出口胰島素產(chǎn)品全都來(lái)自該公司 ,扣除出口退稅 ,總額也僅為 800萬(wàn)美元 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這家公司近幾年年報(bào)公布的數(shù)額。胰島素年消費(fèi)量估算根據(jù)表4估計(jì),全世界胰島素及其類似物的產(chǎn)量約為5.58噸,由于表中是根據(jù)美國(guó)市場(chǎng)的價(jià)格估算,因此 ,產(chǎn)量會(huì)稍微偏低 ,考慮到胰島素類產(chǎn)品主要是在發(fā)達(dá)國(guó)家消費(fèi) ,而且即使在第三世界國(guó)家 ,如中國(guó),這些品牌價(jià)格也在發(fā)達(dá)國(guó)家的 1/2左右,因此 ,表4的產(chǎn)量估算誤差不會(huì)太大。根據(jù)諾和諾德公司的文獻(xiàn)報(bào)道 ,目前全世界的胰島素消費(fèi)量約為 7噸,因此,可以認(rèn)為去年全世界胰島素共消費(fèi)了 7噸左右,其中人胰島素約為4.5噸。國(guó)內(nèi)有報(bào)道稱 ,江蘇某公司豬胰島素的年產(chǎn)量為 150公斤,國(guó)內(nèi)豬胰島素原料 9成以上由該公司供應(yīng),2004年開(kāi)始擴(kuò)建其豬胰島素生產(chǎn)線 ,達(dá)到300公斤產(chǎn)能?？紤]到該公司2005年銷售額與 2004年差距不大 ,估計(jì)其年產(chǎn)豬胰島素略多于 150公斤。由此 ,去年全國(guó)消費(fèi)豬胰島素 200公斤。根據(jù)海關(guān)進(jìn)口人胰島素金額 ,可以估計(jì)到去年進(jìn)口了約 300公斤左右的人胰島素,因此,去年國(guó)內(nèi)胰島素年消費(fèi)量預(yù)計(jì)在500公斤 ,銷售額估計(jì)約為 15億元（以出廠價(jià)計(jì)算 ）。近期，東北某公司也宣布建設(shè)其胰島素n期工程 ，達(dá)到年產(chǎn)3噸人胰島素的規(guī)模，并將于2007年正式投產(chǎn)。從上述的分析看 ,國(guó)內(nèi)目前胰島素市場(chǎng)雖然擴(kuò)張較快 ,但是 2005年消費(fèi)僅為500公斤左右,全世界人胰島素消費(fèi)量約僅為4.5噸。由于進(jìn)入發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)門檻非常之高 ,目前國(guó)內(nèi)生物制品類成品制劑很難獲得FDA及歐盟認(rèn)證,國(guó)內(nèi)胰島素類產(chǎn)品進(jìn)入發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)的道路還很漫長(zhǎng)。考慮到國(guó)內(nèi)目前藥物只要能制造的,基本都是產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩 ,但是由于缺乏進(jìn)入國(guó)外特別是發(fā)達(dá)國(guó)家的通行證 ,國(guó)內(nèi)的產(chǎn)能都沒(méi)有對(duì)世界同種藥物市場(chǎng)造成沖擊 ,因此 ,國(guó)內(nèi)廠家擴(kuò)張產(chǎn)能須慎重考慮。相關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)WHO發(fā)布的信息表明,目前全球共有糖尿病患者 1.75億人,預(yù)測(cè)到2030年將增加1倍,達(dá)到3.5億人。我國(guó)是僅次于印度的糖尿病人口大國(guó) ,估計(jì)目前國(guó)內(nèi)的糖尿病患者在 4000萬(wàn)~5000萬(wàn)人左右。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道 ,我國(guó)糖尿病發(fā)病率從 1978年的0.6%升至2000年的2.4%。在同一個(gè)國(guó)家不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)間糖尿病的發(fā)病率也不同 ,根據(jù)新加坡、韓國(guó)、中國(guó)等的經(jīng)驗(yàn) ,作為較貧窮的國(guó)家 ,經(jīng)濟(jì)發(fā)展越快,糖尿病的發(fā)病率上升越快 ,如新加坡 ,糖尿病發(fā)病率從1975年的 1.19%升至 1992年的8.6%。在發(fā)達(dá)國(guó)家及經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),糖尿病的發(fā)病率很高 ,如日本7.5%,新加坡8.6%,太平洋島、美國(guó)為6%~8%。與這些國(guó)家相比 ,即使我國(guó)糖尿病患者有 5000萬(wàn)之多 ,但發(fā)病率也僅為 3.8%,還處于很低水平。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高 ,以及我國(guó)逐漸步入老年化社會(huì) ,預(yù)計(jì)我國(guó)糖尿病患者群還將會(huì)有較大的增加。胰島素胰島素是由胰島3細(xì)胞受內(nèi)源性或外源性物質(zhì)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種蛋白質(zhì)激素。胰島素是機(jī)體內(nèi)唯一降低血糖的激素，也是唯一同時(shí)促進(jìn)糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。〖英文〗Insulin〖化學(xué)本質(zhì)〗蛋白質(zhì)〖分子式〗 C257H383N65O77S6〖分子量〗 5807.69〖性狀〗白色或類白色的結(jié)晶粉末〖熔點(diǎn)〗233℃（分解）〖比旋度〗-64°±8°（C=2,0.003mol/LNaOH）〖溶解性〗在水、乙醇、氯仿或乙醚中幾乎不溶；在礦酸（無(wú)機(jī)酸）或氫氧化堿溶液中易溶〖酸堿性〗兩性，等電點(diǎn)pI5.35-5.45〖英文縮寫〗INS.胰島素的來(lái)源胰島素合成的控制基因在第11對(duì)染色體短臂上。基因正常則生成的胰島素結(jié)構(gòu)是正常的；若基因突變則生成的胰島素結(jié)構(gòu)是不正常的，為變異胰島素。在 3細(xì)胞的細(xì)胞核中，第11對(duì)染色體短臂上胰島素基因區(qū)DNA向mRNA轉(zhuǎn)錄，mRNA從細(xì)胞核移向細(xì)胞漿的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，轉(zhuǎn)譯成由105個(gè)氨基酸殘基 構(gòu)成的前胰島素原。前胰島素原經(jīng)過(guò)蛋白水解作用除其前肽，生成 86個(gè)氨基酸組成的長(zhǎng)肽鏈——胰島素原（Proinsulin）。胰島素原隨細(xì)胞漿中的微泡進(jìn)入高爾基體，經(jīng)蛋白水解酶的作用，切去 31、32、60三個(gè)精氨酸連接的鏈，斷鏈生成沒(méi)有作用的C肽，同時(shí)生成胰島素，分泌到B細(xì)胞外，進(jìn)入血液循環(huán)中。未經(jīng)過(guò)蛋白酶水解的胰島素原，一小部分隨著胰島素進(jìn)入血液循環(huán)，胰島素原的生物活性僅有胰島素的5%。胰島素半衰期為5－15分鐘。在肝臟，先將胰島素分子中的二硫鍵還原，產(chǎn)生游離的AB鏈，再在胰島素酶作用下 水解成為氨基酸而 滅活。胰島3細(xì)胞中儲(chǔ)備胰島素約200U,每天分泌約 40U?？崭箷r(shí)，血漿胰島素濃度是 5?15科U/mL。進(jìn)餐后血漿胰島素水平可增加 5?10倍。體內(nèi)胰島素的生物合成速度主要受以下因素影響：（一）血漿葡萄糖濃度是影響胰島素分泌的最重要因素?？诜蜢o脈注射葡萄糖后，胰島素釋放呈兩相反應(yīng)。早期快速相，門靜脈血漿中胰島素在2分鐘內(nèi)即達(dá)到最高值，隨即迅速下降；延遲緩慢相，10分鐘后血漿胰島素水平又逐漸上升，一直延續(xù) 1小時(shí)以上。早期快速相顯示葡萄糖促使儲(chǔ)存的胰島素釋放，延遲緩慢相顯示胰島素的合成和胰島素原轉(zhuǎn)變的胰島素。（二）進(jìn)食含蛋白質(zhì)較多的食物后，血液中氨基酸濃度升高，胰島素分泌也增加。精氨酸、賴氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸均有較強(qiáng)的刺激胰島素分泌的作用。（三）進(jìn)餐后胃腸道激素增加，可促進(jìn)胰島素分泌如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、腸血管 活性肽都刺激胰島素分泌。（四）自由神經(jīng)功能狀態(tài)可影響胰島素分泌。迷走神經(jīng)興奮時(shí)促進(jìn)胰島素分泌；交感神經(jīng)興奮時(shí)則抑制胰島素分泌。胰島素是與 C肽以相等分子分泌進(jìn)入血液的。臨床上使用胰島素治療的病人，血清中存在胰島素抗體，影響放射免疫方法測(cè)定血胰島素水平，在這種情況下可通過(guò)測(cè)定血漿 C肽水平，來(lái)了解內(nèi)源性胰島素分泌狀態(tài)不同種族動(dòng)物（人、牛、羊、豬等）的胰島素功能大體相同，成分稍有差異。圖中為人胰島素化學(xué)結(jié)構(gòu)。胰島素由A、B兩個(gè)肽鏈組成。人胰島素（InsulinHuman）A鏈有11種21個(gè)氨基酸，B鏈有15種30個(gè)氨基酸，共26種51個(gè)氨基酸組成。其中A7（Cys）-B7（Cys）、A20（Cys）-B19（Cys）四個(gè)半胱氨酸中的巰基形成兩個(gè)二硫鍵，使A、B兩鏈連接起來(lái)。此外 A鏈中A6（Cys）與A11（Cys）之間也存在一個(gè)二硫鍵。胰島素有幾個(gè)品種一）按來(lái)源不同分類、動(dòng)物胰島素：從豬和牛的胰腺中提取，兩者藥效相同，但與人胰島素相比，豬胰島素中有1個(gè)氨基酸不同，牛胰島素中有 3個(gè)氨基酸不同，因而易產(chǎn)生抗體。、半合成人胰島素：將豬胰島素第 30位丙氨酸，置換成與人胰島素相同的蘇氨酸，即為半合成人胰島素。、生物合成人胰島素（現(xiàn)階段臨床最常使用的胰島素）：利用生物工程技術(shù)，獲得的高純度的生物合成人胰島素，其氨基酸排列順序及生物活性與人體本身的胰島素完全相同。（二）按藥效時(shí)間長(zhǎng)短分類、超短效：注射后15分鐘起作用，高峰濃度1~2小時(shí)。、短效（速效 ）：注射后 30分鐘起作用，高峰濃度2~4小時(shí)，持續(xù) 5~8小時(shí)。TOC\o"1-5"\h\z3、中效（低魚精蛋白鋅胰島素 ）：注射后2~4小時(shí)起效，高峰濃度6~12小時(shí)，持續(xù) 24~28小時(shí)。、長(zhǎng)效（魚精蛋白鋅胰島素 ）：注射后 4~6小時(shí)起效，高峰濃度 4~20小時(shí)，持續(xù) 24~36小時(shí)。、預(yù)混：即將短效與中效預(yù)先混合，可一次注射，且起效快 （30分鐘），持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 16~20小時(shí)。市場(chǎng)常見(jiàn)的有 30%短效和70%中效預(yù)混，和短、中效各占50%的預(yù)混兩種胰島素的作用治療糖尿病、消耗性疾病生理作用胰島素是機(jī)體內(nèi)唯一降低血糖的激素，也是唯一同時(shí)促進(jìn) 糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。作用機(jī)理屬于受體酪氨酸激酶 機(jī)制。（一）調(diào)節(jié) 糖代謝胰島素能促進(jìn)全身組織對(duì)葡萄糖的攝取和利用，并抑制糖原的分解和 糖原異生，因此，胰島素有降低血糖的作用。胰島素分泌過(guò)多時(shí)，血糖下降迅速，腦組織受影響最大，可出現(xiàn)驚厥、昏迷，甚至引起胰島素休克。相反，胰島素分泌不足或胰島素受體缺乏常導(dǎo)致血糖升高；若超過(guò)腎糖閾，則糖從尿中排出，引起糖尿；同時(shí)由于血液成份中改變（含有過(guò)量的葡萄糖 ）,亦導(dǎo)過(guò)腎糖閾，則糖從尿中排出，引起糖尿；同時(shí)由于血液成份中改變致高血壓、冠心病和視網(wǎng)膜血管病等病變。胰島素降血糖是多方面作用的結(jié)果：(1)促進(jìn)肌肉、脂肪組織等處的靶細(xì)胞細(xì)胞膜載體將血液中的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞。(2)通過(guò)共價(jià)修飾增強(qiáng) 磷酸二酯酶活性、降低cAMP水平、升高cGMP濃度，從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)通過(guò)激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使 丙酮酸脫氫酶激活，加速丙酮酸氧化為乙酰輔酶A，加快糖的 有氧氧化。(4)通過(guò)抑制PEP竣激酶的合成以及減少 糖異生的原料，抑制糖異生。(5)抑制脂肪組織內(nèi)的激素敏感性 脂肪酶，減緩脂肪動(dòng)員，使組織利用葡萄糖增加。(二)調(diào)節(jié) 脂肪代謝胰島素能促進(jìn)脂肪的合成與貯存，使血中游離 脂肪酸減少，同時(shí)抑制脂肪的分解氧化。胰島素缺乏可造成脂肪代謝紊亂，脂肪貯存減少，分解加強(qiáng)，血脂升高，久之可引起動(dòng)脈硬化進(jìn)而導(dǎo)致心腦血管的嚴(yán)重疾患；與此同時(shí)，由于脂肪分解加強(qiáng)，生成大量 酮體，出現(xiàn)酮癥酸中(三)調(diào)節(jié) 蛋白質(zhì)代謝胰島素一方面促進(jìn)細(xì)胞對(duì)氨基酸的攝取和蛋白質(zhì)的合成，一方面抑制蛋白質(zhì)的分解，因而有利于生長(zhǎng)。腺垂體生長(zhǎng)激素的促蛋白質(zhì)合成作用，必須有胰島素的存在才能表現(xiàn)出來(lái)。因此，對(duì)于生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，胰島素也是不可缺少的激素之一。(四)其它功能胰島素可促進(jìn)鉀離子和鎂離子穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；可促進(jìn)脫氧核糖核酸 (DNA)、核糖核酸(RNA)及三磷酸腺苷 (ATP)的合成影響胰島素分泌的因素體內(nèi)胰島素的分泌主要受以下因素影響：血糖濃度是影響胰島素分泌的最重要因素?？诜蜢o脈注射葡萄糖后，胰島素釋放呈兩相反應(yīng)。早期快速相，門靜脈血漿中胰島素在2分鐘內(nèi)即達(dá)到最高值，隨即迅速下降；延遲緩慢相，10分鐘后血漿胰島素水平又逐漸上升，一直延續(xù) 1小時(shí)以上。早期快速相顯示葡萄糖促使儲(chǔ)存的胰島素釋放，延遲緩慢相顯示胰島素的合成和胰島素原轉(zhuǎn)變的胰島素。進(jìn)食含蛋白質(zhì)較多的食物后，血液中氨基酸濃度升高，胰島素分泌也增加。精氨酸、賴氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸均有較強(qiáng)的刺激胰島素分泌的作用。進(jìn)餐后胃腸道激素增加，可促進(jìn)胰島素分泌如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、腸血管活性肽都刺激胰島素分泌。自由神經(jīng)功能狀態(tài)可影響胰島素分泌。迷走神經(jīng)興奮時(shí)促進(jìn)胰島素分泌；交感神經(jīng)興奮時(shí)則抑制胰島素分泌。胰島素于 1921年由加拿大人 F.G.班廷和C.H.貝斯特首先發(fā)現(xiàn)。1922年開(kāi)始用于臨床，使過(guò)去不治的糖尿病患者得到挽救。至今用于臨床的胰島素幾乎都是從豬、牛 胰臟中提取的。不同動(dòng)物的胰島素組成均有所差異，豬的與人的胰島素結(jié)構(gòu)最為相似，只有B鏈羧基端的一個(gè)氨動(dòng)物的胰島素組成均有所差異，豬的與人的胰島素結(jié)構(gòu)最為相似，只有基酸不同。80年代初已成功地運(yùn)用遺傳工程技術(shù)由微生物大量生產(chǎn)人的胰島素，并已用于臨床。1955年英國(guó)F.桑格小組測(cè)定了牛胰島素的全部氨基酸序列，開(kāi)辟了人類認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)分子化學(xué)結(jié)構(gòu)的道路。1965年9月17日，中國(guó)科學(xué)家人工合成了具有全部生物活力的結(jié)晶牛胰島素，它是第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室中用人工方法合成的蛋白質(zhì)。稍后美國(guó)和聯(lián)邦德國(guó)的科學(xué)家也完成了類似的工作。70年代初期，英國(guó)和中國(guó)的科學(xué)家又成功地用X射線衍射方法測(cè)定了豬胰島素的立體結(jié)構(gòu)。這些工作為深入研究胰島素分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。人們用化學(xué)全合成和半合成方法制備類似物，研究其結(jié)構(gòu)改變對(duì)生物功能的影響；進(jìn)行不同種屬胰島素的比較研究；研究異常胰島素分子病，即由于胰島素基因的突變使胰島素分子中個(gè)別氨基酸改變而產(chǎn)生的一種分子病。這些研究對(duì)于闡明某些糖尿病的病因也具有重要的實(shí)際意義。胰島細(xì)胞根據(jù)其分泌激素的功能分為以下幾種：①B細(xì)胞（3細(xì)胞），約占胰島細(xì)胞的 60%?80%,分泌胰島素，胰島素可以降低血糖。②A細(xì)胞（“細(xì)胞），約占胰島細(xì)胞的 24%?40%,分泌胰升糖素，胰升糖素作用同胰島素相反，可增高血糖。③D細(xì)胞，約占胰島細(xì)胞總數(shù)的 6%?15%,分泌生長(zhǎng)激素抑制激素。糖尿病患者，由于病毒感染、自身免疫、遺傳基因等各種發(fā)病因素，其病理生理主要是由于胰島素活性相對(duì)或絕對(duì)不足以及胰升糖素活性相對(duì)或絕對(duì)過(guò)多所致，也即B和A細(xì)胞雙邊激素功能障礙所致。胰島素依賴型糖尿病 胰島素分泌細(xì)胞嚴(yán)重?fù)p害或完全缺如，內(nèi)源性胰島素分泌極低，需用外源性胰島素治療。非胰島素依賴型糖尿病，胰島素分泌障礙較輕，基礎(chǔ)胰島素濃度正常或增高，而糖刺激后胰島素分泌則一般均較相應(yīng)體重為低，即胰島素相對(duì)不足。胰島素在胰島B細(xì)胞中合成。胰島素合成的控制基因在第 11對(duì)染色體短臂上。基因正常則生成的胰島素結(jié)構(gòu)是正常的；若基因突變則生成的胰島素結(jié)構(gòu)是不正常的，為變異胰島素。在B細(xì)胞的細(xì)胞核中，第11對(duì)染色體短臂上胰島素基因區(qū) DNA向mRNA轉(zhuǎn)錄，mRNA從細(xì)胞核移向細(xì)胞漿的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，轉(zhuǎn)譯成氨基酸相連的長(zhǎng)肽——前胰島素原，前胰島素原經(jīng)過(guò)蛋白水解作用除其前肽，生成胰島素原。胰島素原隨細(xì)胞漿中的微泡進(jìn)入高爾基體，由86個(gè)氨基酸組成的長(zhǎng)肽鏈——胰島素原在高爾基體中經(jīng)蛋白酶水解生成胰島素及 C肽，分泌到B細(xì)胞外，進(jìn)入血液循環(huán)中。未經(jīng)過(guò)蛋白酶水解的胰島素原，一小部分隨著胰島素進(jìn)入血液循環(huán)，胰島素原的生物活性僅及胰島素的5%。胰島素的分子量 5700，由兩條氨基酸肽鏈組成。A鏈有21個(gè)氨基酸，B鏈有30個(gè)氨基酸。A-B鏈之間有兩處二硫鍵相連。胰島B細(xì)胞中儲(chǔ)備胰島素約200U，每天分泌約40U?？崭箷r(shí)，血漿胰島素濃度是 5?15^U/mL。進(jìn)餐后血漿胰島素水平可增加 5?10倍。胰島素的生物合成速度受血漿葡萄糖濃度的影響，當(dāng)血糖濃度升高時(shí)，B細(xì)胞中胰島素原含量增加，胰島素合成加速。胰島素是與C肽以相等分子分泌進(jìn)入血液的。臨床上使用胰島素治療的病人，血清中存在胰島素抗體，影響放射免疫方法測(cè)定血胰島素水平，在這種情況下可通過(guò)測(cè)定血漿 C肽水平，來(lái)了解內(nèi)源性胰島素分泌狀態(tài)。體內(nèi)對(duì)抗胰島素的激素體內(nèi)對(duì)抗胰島素的激素主要有胰升糖素、腎上腺素及 去甲腎上腺素、腎上腺皮質(zhì)激素、生長(zhǎng)激素等。它們都能使血糖升高。（1）胰升糖素（胰高血糖素）。由胰島a細(xì)胞分泌，在調(diào)節(jié)血糖濃度中對(duì)抗胰島素。胰升糖素的主要作用是迅速使肝臟中的糖元分解，促進(jìn)肝臟葡萄糖的產(chǎn)生與輸出，進(jìn)入血液循環(huán)，以提高血糖水平。胰升糖素還能加強(qiáng)肝細(xì)胞攝入氨基酸，及因能促進(jìn)肝外組織中的脂解作用，增加甘油輸入肝臟，提供了大量的糖異生原料而加強(qiáng)糖異生作用。胰升糖素與胰島素共同協(xié)調(diào)血糖水平的動(dòng)態(tài)平衡。進(jìn)食碳水化合物時(shí)，產(chǎn)生大量葡萄糖，從而刺激胰島素的分泌，同時(shí)胰升糖素的分泌受到抑制，胰島素 /胰升糖素比值明顯上升，此時(shí)肝臟從生成葡萄糖為主的組織轉(zhuǎn)變?yōu)閷⑵咸烟寝D(zhuǎn)化為糖元而貯存糖元的器官。饑餓時(shí)，血液中胰升糖素水平顯著上升而胰島素水平下降。糖異生及糖元分解加快，肝臟不斷地將葡萄糖輸送到血液中。同時(shí)由于胰島素水平降低，肌肉和脂肪組織利用葡萄糖的能力降低，主要是利用脂肪酸，從而節(jié)省了葡萄糖以保證大腦等組織有足夠的葡萄糖供應(yīng)。2)腎上腺素及去甲腎上腺素。腎上腺素是腎上腺髓質(zhì)分泌的，去甲腎上腺素是交感神經(jīng)末梢的分泌物。當(dāng)精神緊張或寒冷刺激使交感神經(jīng)處在興奮狀態(tài)，腎上腺素及去甲腎上腺素分泌增多，使肝糖元分解輸出增多，阻礙葡萄糖進(jìn)入肌肉及脂肪組織細(xì)胞，使血糖升高。生長(zhǎng)激素及生長(zhǎng)激素抑制激素。①生長(zhǎng)激素。由腦垂體前葉分泌，它能促進(jìn)人的生長(zhǎng)，且能調(diào)節(jié)體內(nèi)的物質(zhì)代謝。生長(zhǎng)激素主要通過(guò)抑制肌肉及脂肪組織利用葡萄糖，同時(shí)促進(jìn)肝臟中的糖異生作用及糖元分解，從而使血糖升高。生長(zhǎng)激素可促進(jìn)脂肪分解，使血漿 游離脂肪酸升高。饑餓時(shí)胰島素分泌減少，生①激素分泌增高，于是血中葡萄糖利用減少及脂肪利用增高，此時(shí)血漿中葡萄糖及游離脂肪酸含量上升。②生長(zhǎng)激素抑制激素。由胰島D細(xì)胞分泌。生長(zhǎng)激素釋放抑制激素不僅抑制垂體生長(zhǎng)激素的分泌，而且在生理情況下有抑制胰島素及胰升糖素分泌作用。但生長(zhǎng)激素釋放抑制激素本身對(duì)肝葡萄糖的產(chǎn)生或循環(huán)中葡萄糖的利用均無(wú)直接作用。腎上腺糖皮質(zhì)激素。腎上腺糖皮質(zhì)激素是由腎上腺皮質(zhì)分泌的(主要為皮質(zhì)醇，即氫化可的松 )，能促進(jìn)肝外組織蛋白質(zhì)分解，使氨基酸進(jìn)入肝臟增多，又能誘導(dǎo)糖異生有關(guān)的各種關(guān)鍵酶的合成，因此促進(jìn)糖異生，使血糖升高。胰島素受體胰島素在細(xì)胞水平的生物作用是通過(guò)與靶細(xì)胞膜上的特異受體結(jié)合而啟動(dòng)的。胰島素受體為胰島素起作用的靶細(xì)胞膜上特定部位，僅可與胰島素或含有胰島素分子的胰島素原結(jié)合，具有高度的特異性，且分布非常廣泛。受體是一種糖蛋白，每個(gè)受體由 “、3各兩個(gè)亞單位組成 ，并由各兩條亞基組成四聚體型受體。 a亞單位穿過(guò)細(xì)胞膜，一端暴露在細(xì)胞膜表面，具有胰島素結(jié)合位點(diǎn)。 3亞單位由細(xì)胞膜向胞漿延伸，是胰島素引發(fā)細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)的功能單位。胰島素與亞單位結(jié)合后， 3亞單位中酪氨酸激酶被激活，使受體磷酸化，產(chǎn)生介體，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)活性，控制物質(zhì)代謝。并由各兩條亞基組成四聚體型受體。每種細(xì)胞與胰島素結(jié)合的程度取決于受體數(shù)目與親和力，此二者又受血漿胰島素濃度調(diào)節(jié)。當(dāng)胰島素濃度增高時(shí)往往胰島素受體數(shù)下降，稱下降調(diào)節(jié)。如肥胖的非胰島素依賴型糖尿病人由于 脂肪細(xì)胞膜上受體數(shù)下降，臨床上呈胰島素不敏感性，稱抵抗性。當(dāng)肥胖的非胰島素依賴型糖尿病患者經(jīng)飲食控制、體育鍛煉后體重減輕時(shí)，脂肪細(xì)胞膜上胰島素受體數(shù)增多，與胰島素結(jié)合力加強(qiáng)而使血糖利用改善。此不僅是肥胖的非胰島素依賴型糖尿病的重要發(fā)病機(jī)制，也是治療中必須減肥的理論依據(jù)。藥物簡(jiǎn)介胰島素是由脊椎動(dòng)物胰腺中蘭氏島(Yangerhans)的3細(xì)胞分泌的激素。1921年由F.G.Banting和C.H.Best所發(fā)現(xiàn)。insulin一名系由insula(島)而來(lái)。胰島素可用酸性乙醇從胰腺中提取。1926年J.J.Abel已分離出胰島素結(jié)晶，結(jié)晶中含有微量鋅。單體的分子量為5700，在中性溶液中可互相融合。F.Sanger就作為牛胰島素的蛋白質(zhì)曾首次確定了其氨基酸的排列順序（1955）。胰島素的結(jié)構(gòu)是，通過(guò) S—S鍵在兩處把 A鏈（含有N末端以甘氨酸、C末端以天冬酰胺結(jié)束的21個(gè)氨基酸的殘基）和B鏈（由N末端為苯丙氨酸和 C末端為丙氨酸的30個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成）連結(jié)起來(lái)的結(jié)構(gòu)。在A鏈內(nèi)含有一個(gè)二硫鍵（S—S）。牛、豬、羊、馬、鯨等動(dòng)物的胰島素，鏈中特定部位的殘基并不相同，有種屬差異。胰島素由于化學(xué)合成的成功結(jié)構(gòu)已經(jīng)清楚。單獨(dú)的A鏈或B鏈并不具有活性，在 —S—S—鍵正確地將兩鏈連結(jié)后才產(chǎn)生活性。在 3細(xì)胞中最先合成的稱為胰島素原（proinsulin）,它是由86個(gè)氨基酸殘基（是人的，而牛的為81