บทบาทของสะพานซัลไฟด์ในโครงสร้างของอินซูลินคืออะไร อวัยวะใดผลิตอินซูลิน และกลไกการออกฤทธิ์อย่างไร งานของใครสำคัญกว่ากัน?

อวัยวะใดผลิตอินซูลิน และกลไกการออกฤทธิ์อย่างไร

5 (100%) โหวต 1

ผู้ป่วยโรคเบาหวานทุกคนรู้ว่ามันคืออะไรและจำเป็นในการลดระดับน้ำตาลในเลือด แต่โครงสร้างของมันคืออะไร อวัยวะใดที่ผลิตอินซูลิน และกลไกการออกฤทธิ์คืออะไร? นี่คือสิ่งที่จะกล่าวถึงในบทความนี้ อุทิศให้กับผู้ป่วยโรคเบาหวานที่อยากรู้อยากเห็นที่สุด ...

อวัยวะใดที่ผลิตอินซูลินในร่างกายมนุษย์?

อวัยวะของมนุษย์ที่รับผิดชอบในการผลิตฮอร์โมนอินซูลินคือ ตับอ่อน- หน้าที่หลักของต่อมคือต่อมไร้ท่อ

คำตอบสำหรับคำถาม: “อวัยวะอะไรหรืออวัยวะใดของมนุษย์ที่ผลิตอินซูลิน” คือตับอ่อน

ต้องขอบคุณเกาะเล็กเกาะน้อยในตับอ่อน (แลงเกอร์ฮานส์) ที่ทำให้ฮอร์โมน 5 ชนิดถูกผลิตขึ้นมา ซึ่งส่วนใหญ่ทำหน้าที่ควบคุม “เรื่องน้ำตาล” ในร่างกาย

• เซลล์ - ผลิตกลูคากอน (กระตุ้นการสลายไกลโคเจนในตับเป็นกลูโคส รักษาระดับน้ำตาลให้คงที่)
• เซลล์ b - ผลิตอินซูลิน
• ดีเซลล์ - สังเคราะห์โซมาโตสเตติน (สามารถลดการผลิตอินซูลินตับอ่อนและกลูคากอน)
• เซลล์ G - ผลิตแกสทริน (ควบคุมการหลั่งของโซมาสโตตินและเกี่ยวข้องกับการทำงานของกระเพาะอาหาร)
• เซลล์ PP - ผลิตโพลีเปปไทด์ในตับอ่อน (กระตุ้นการผลิตน้ำย่อย)

เซลล์ส่วนใหญ่เป็นเซลล์เบตา (บีเซลล์) ซึ่งส่วนใหญ่พบที่ปลายและหัวของต่อม และหลั่งฮอร์โมนอินซูลินที่เป็นเบาหวาน

คำตอบสำหรับคำถาม: “ตับอ่อนผลิตอะไรได้นอกจากอินซูลิน” คือฮอร์โมนในการทำงานของกระเพาะอาหาร

องค์ประกอบของอินซูลินโครงสร้างโมเลกุล

ดังที่เราเห็นในรูป โมเลกุลของอินซูลินประกอบด้วยสายโพลีเปปไทด์สองสาย แต่ละสายประกอบด้วยกรดอะมิโนที่ตกค้าง สาย A มีสารตกค้าง 21 ตัว สาย B มี 30 ตัว นอกจากนี้อินซูลินยังประกอบด้วย 51 กรดอะมิโนตกค้าง โซ่เชื่อมต่อกันเป็นโมเลกุลเดียวด้วยสะพานไดซัลไฟด์ที่ก่อตัวระหว่างซิสเตอีนที่ตกค้าง

เป็นที่น่าสนใจว่าในสุกรโครงสร้างของโมเลกุลอินซูลินเกือบจะเหมือนกันความแตกต่างอยู่ที่สารตกค้างเพียงตัวเดียว - แทนที่จะเป็นทรีโอนีนในสุกร สายโซ่ B มีอะลานีน เป็นเพราะความคล้ายคลึงกันนี้จึงมักใช้อินซูลินหมูในการฉีด อย่างไรก็ตามมีการใช้วัวด้วย แต่มีสารตกค้าง 3 ชนิดที่แตกต่างกันซึ่งหมายความว่าไม่เหมาะกับร่างกายมนุษย์

การผลิตอินซูลินในร่างกาย กลไกการออกฤทธิ์ สมบัติ

อินซูลินผลิตโดยตับอ่อนเมื่อระดับน้ำตาลในเลือดสูงขึ้น

การก่อตัวของฮอร์โมนสามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน:

• เริ่มแรกอินซูลินในรูปแบบที่ไม่ได้ใช้งานจะเกิดขึ้นในต่อม - พรีโปรอินซูลิน - ประกอบด้วยกรดอะมิโน 110 ชนิดที่สร้างขึ้นโดยการรวมเปปไทด์ 4 ชนิด ได้แก่ L, B, C และ A
• จากนั้นพรีโปรอินซูลินจะถูกสังเคราะห์เข้าไปในเรติคูลัมเอนโดพลาสมิก เพื่อที่จะผ่านเมมเบรน แอล-เปปไทด์ซึ่งประกอบด้วยสารตกค้าง 24 ชนิดจะถูกแยกออก จึงเกิดขึ้น โปรอินซูลิน.
• Proinsulin เข้าสู่ Golgi complex ซึ่งมันจะเจริญเติบโตต่อไป ในระหว่างการเจริญเติบโต C-เปปไทด์ (ประกอบด้วย 31 สารตกค้าง) จะถูกแยกออก ซึ่งเชื่อมต่อเปปไทด์ B และ A ในขณะนี้ โมเลกุลของโพรอินซูลินถูกแบ่งออกเป็นสายโพลีเปปไทด์สองสาย ทำให้เกิดเป็นโมเลกุลที่จำเป็น อินซูลิน .

อินซูลินทำงานอย่างไร

เพื่อ ปล่อยอินซูลินออกจากเม็ดซึ่งตอนนี้เก็บไว้คุณต้องแจ้งให้ตับอ่อนทราบเกี่ยวกับการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำตาลในเลือด เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ จึงมีกระบวนการที่เชื่อมโยงกันทั้งห่วงโซ่ซึ่งจะเปิดใช้งานเมื่อระดับน้ำตาลเพิ่มขึ้น

• กลูโคสในเซลล์ผ่านกระบวนการไกลโคไลซิสและเกิดเป็นอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP)
• ATP ควบคุมการปิดช่องโพแทสเซียมไอออน ทำให้เกิดการสลับขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์
• การเปลี่ยนขั้วจะเปิดช่องแคลเซียม ทำให้เกิดการไหลเข้าของแคลเซียมเข้าสู่เซลล์อย่างเห็นได้ชัด
• เม็ดที่เก็บอินซูลินจะตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นและปล่อยอินซูลินตามจำนวนที่ต้องการ การปลดปล่อยเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของ ภาวะ exocytosis- นั่นคือเม็ดจะรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ สังกะสีซึ่งยับยั้งการทำงานของอินซูลินจะถูกแยกออก และอินซูลินที่ออกฤทธิ์จะเข้าสู่ร่างกายมนุษย์

ดังนั้นร่างกายมนุษย์จึงได้รับตัวควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดที่จำเป็น

อินซูลินมีหน้าที่รับผิดชอบอะไรบทบาทของมันในร่างกายมนุษย์

ฮอร์โมนอินซูลินเกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาผลาญทั้งหมดในร่างกายมนุษย์ แต่บทบาทที่สำคัญที่สุดของเขาคือ การเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต- ผลของอินซูลินต่อการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตคือการขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์ของร่างกายโดยตรง เนื้อเยื่อไขมันและกล้ามเนื้อซึ่งคิดเป็นสองในสามของเนื้อเยื่อของมนุษย์นั้นขึ้นอยู่กับอินซูลิน หากไม่มีอินซูลิน กลูโคสจะไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ได้ นอกจากนี้อินซูลินยัง:

• ควบคุมการดูดซึมกรดอะมิโน
• ควบคุมการขนส่งไอออนโพแทสเซียม แมกนีเซียม และฟอสเฟต
• ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์กรดไขมัน
• ลดการสลายโปรตีน

วิดีโอที่น่าสนใจมากเกี่ยวกับอินซูลินอยู่ด้านล่าง

คำตอบสำหรับคำถาม: “เหตุใดจึงจำเป็นต้องมีอินซูลินในร่างกาย” คือการควบคุมคาร์โบไฮเดรตและกระบวนการเผาผลาญอื่นๆ ในร่างกาย

ข้อสรุป

ในบทความนี้ ฉันพยายามอธิบายให้ชัดเจนที่สุดเท่าที่จะทำได้ว่าอวัยวะใดที่ผลิตอินซูลิน กระบวนการผลิต และฮอร์โมนออกฤทธิ์ต่อร่างกายมนุษย์อย่างไร ใช่ ฉันต้องใช้คำที่ซับซ้อน แต่ถ้าไม่มีมันคงเป็นไปไม่ได้ที่จะเปิดเผยหัวข้อให้ครบถ้วนที่สุด แต่ตอนนี้คุณจะเห็นได้ว่ากระบวนการที่ปรากฏของอินซูลินการทำงานและผลกระทบต่อสุขภาพของเรามีความซับซ้อนเพียงใด

ฮอร์โมนตับอ่อน

กลไกการออกฤทธิ์และผลการเผาผลาญของอินซูลิน

บรรยายครั้งที่ 10

ระดับเซลล์ (เมตาบอลิซึม) ของการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต

ระดับการเผาผลาญของการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตจะดำเนินการโดยมีส่วนร่วมของสารและรักษาสภาวะสมดุลของคาร์โบไฮเดรตภายในเซลล์ วัสดุพิมพ์ที่มากเกินไปจะกระตุ้นการใช้งาน และผลิตภัณฑ์จะยับยั้งการก่อตัวของสารตั้งต้น ตัวอย่างเช่น กลูโคสที่มากเกินไปจะกระตุ้นการสร้างไกลโคเจเนซิส การสร้างไลโปเจเนซิส และการสังเคราะห์กรดอะมิโน ในขณะที่การขาดกลูโคสจะกระตุ้นการสร้างกลูโคส การขาด ATP จะกระตุ้นการเผาผลาญกลูโคสและในทางกลับกันจะยับยั้งส่วนเกิน

IV. คณะครุศาสตร์- ลักษณะอายุของ PFS และ GNG มีความสำคัญ

สถาบันการแพทย์ของรัฐ

ภาควิชาชีวเคมี

ฉันอนุมัติ

ศีรษะ แผนก ศาสตราจารย์ แพทย์ศาสตร์การแพทย์

เมชชานินอฟ วี.เอ็น.

_____''_____________2549

หัวข้อ: โครงสร้างและเมแทบอลิซึมของอินซูลิน ตัวรับ การขนส่งกลูโคส

คณะ: การบำบัดและป้องกัน การแพทย์และการป้องกัน กุมารเวชศาสตร์ หลักสูตรที่ 2

ตับอ่อนทำหน้าที่สำคัญสองประการในร่างกาย: ต่อมไร้ท่อและต่อมไร้ท่อ ฟังก์ชั่น exocrine ดำเนินการโดยส่วน acinar ของตับอ่อน โดยสังเคราะห์และหลั่งน้ำจากตับอ่อนออกมา การทำงานของต่อมไร้ท่อดำเนินการโดยเซลล์ของอุปกรณ์เกาะเล็ก ๆ ของตับอ่อนซึ่งหลั่งฮอร์โมนเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมกระบวนการต่าง ๆ ในร่างกาย Langerhans เกาะเล็กเกาะน้อย 1-2 ล้านเกาะคิดเป็น 1-2% ของมวลตับอ่อน

ในส่วนเกาะเล็ก ๆ ของตับอ่อน มีเซลล์ 4 ชนิดที่หลั่งฮอร์โมนที่แตกต่างกัน: เซลล์ A- (หรือ α-) (25%) หลั่งกลูคากอน, เซลล์ B- (หรือ β-) (70%) - อินซูลิน, D - (หรือ δ- ) เซลล์ (<5%) - соматостатин, F-клетки (следовые количества) секретируют панкреатический полипептид. Глюкагон и инсулин в основном влияют на углеводный обмен, соматостатин локально регулирует секрецию инсулина и глюкагона, панкреатический полипептид влияет на секрецию пищеварительных соков. Гормоны поджелудочной железы выделяются в панкреатическую вену, которая впадает в воротную. Это имеет большое значение т.к. печень является главной мишенью глюкагона и инсулина.

อินซูลินเป็นโพลีเปปไทด์ที่ประกอบด้วยสองสาย สาย A มีกรดอะมิโนตกค้าง 21 ตัว สาย B มีกรดอะมิโนตกค้าง 30 ตัว สะพานไดซัลไฟด์ในอินซูลินมี 3 สะพาน โดย 2 สะพานเชื่อมต่อโซ่ A และ B และ 1 สะพานเชื่อมต่อสารตกค้าง 6 และ 11 ในสายโซ่ A

อินซูลินสามารถมีอยู่ได้ในรูปของ: โมโนเมอร์, ไดเมอร์ และเฮกซาเมอร์ โครงสร้างเฮกซาเมอริกของอินซูลินได้รับความเสถียรโดยไอออนสังกะสี ซึ่งจับกับสารตกค้างของพระองค์ที่ตำแหน่ง 10 ของสายโซ่ B ของหน่วยย่อยทั้งหมด 6 หน่วย

อินซูลินของสัตว์บางชนิดมีโครงสร้างหลักคล้ายคลึงกับอินซูลินของมนุษย์อย่างมีนัยสำคัญ อินซูลินของวัวแตกต่างจากอินซูลินของมนุษย์ด้วยกรดอะมิโน 3 ชนิด ในขณะที่อินซูลินของสุกรแตกต่างจากอินซูลินเพียง 1 ตัวเท่านั้น ( อลา แทน ทรี ที่ปลาย C ของ B-chain)

ในหลายตำแหน่งของสาย A และ B มีการทดแทนที่ไม่ส่งผลกระทบต่อกิจกรรมทางชีวภาพของฮอร์โมน ในตำแหน่งของพันธะไดซัลไฟด์ เรซิดิวของกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำในบริเวณปลาย C ของสาย B และเรซิดิวที่ปลาย C และ N ของสาย A การแทนที่นั้นหายากมาก เนื่องจาก พื้นที่เหล่านี้ช่วยให้เกิดศูนย์กลางอินซูลินที่ใช้งานอยู่

การสังเคราะห์อินซูลินเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารตั้งต้นที่ไม่ได้ใช้งานสองตัวคือพรีโพรอินซูลินและโปรอินซูลินซึ่งเป็นผลมาจากการสลายโปรตีนตามลำดับจะถูกแปลงเป็นฮอร์โมนที่ทำงานอยู่

1. พรีโพรอินซูลิน (L-B-C-A, กรดอะมิโน 110 ชนิด) ถูกสังเคราะห์บนไรโบโซมของ ER; การสังเคราะห์ทางชีวภาพของมันเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของเปปไทด์สัญญาณที่ไม่ชอบน้ำ L (กรดอะมิโน 24 ตัว) ซึ่งควบคุมห่วงโซ่การเจริญเติบโตเข้าไปในรูของ ER

2. ใน ER lumen preproinsulin จะถูกแปลงเป็น proinsulin เมื่อเปปไทด์สัญญาณแตกตัวโดย endopeptidase I ซีสเตอีนในโปรอินซูลินจะถูกออกซิไดซ์ด้วยการสร้างสะพานไดซัลไฟด์ 3 อัน โปรอินซูลินจะกลายเป็น "ซับซ้อน" และมีกิจกรรมของอินซูลิน 5%

3. โปรอินซูลิน “เชิงซ้อน” (B-C-A, กรดอะมิโน 86 ชนิด) เข้าสู่อุปกรณ์ Golgi โดยที่ภายใต้การกระทำของเอนโดเพปทิเดส II จะถูกแยกออกเพื่อสร้างอินซูลิน (B-A, กรดอะมิโน 51 ตัว) และ C-เปปไทด์ (กรดอะมิโน 31 ตัว)

4. อินซูลินและซีเปปไทด์ถูกรวมเข้าไว้ในเม็ดหลั่ง โดยที่อินซูลินจะรวมตัวกับสังกะสีเพื่อสร้างไดเมอร์และเฮกซาเมอร์ ในเม็ดหลั่งเนื้อหาของอินซูลินและ C-peptide คือ 94%, proinsulin, ตัวกลางและสังกะสี - 6%

5. เม็ดสุกจะหลอมรวมกับพลาสมาเมมเบรน จากนั้นอินซูลินและซีเปปไทด์จะเข้าสู่ของเหลวที่อยู่นอกเซลล์แล้วเข้าสู่กระแสเลือด อินซูลินโอลิโกเมอร์สลายตัวในเลือด จะถูกหลั่งเข้าสู่กระแสเลือด 40-50 ยูนิตต่อวัน อินซูลิน ซึ่งคิดเป็น 20% ของปริมาณสำรองทั้งหมดในตับอ่อน การหลั่งอินซูลินเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยพลังงานซึ่งเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของระบบไมโครทูบูลาร์-วิลลัส

โครงการสังเคราะห์อินซูลินในเซลล์ β ของเกาะเล็กเกาะแลงเกอร์ฮานส์

ER - ตาข่ายเอนโดพลาสมิก 1 - การก่อตัวของเปปไทด์สัญญาณ; 2 - การสังเคราะห์พรีโปรอินซูลิน; 3 - ความแตกแยกของเปปไทด์สัญญาณ; 4 - การขนส่งโปรอินซูลินไปยังอุปกรณ์ Golgi; 5 - การแปลงโปรอินซูลินเป็นอินซูลินและ C-peptide และการรวมตัวของอินซูลินและ C-peptide ให้เป็นเม็ดหลั่ง 6 - การหลั่งอินซูลินและ C-peptide

ยีนอินซูลินอยู่บนโครโมโซม 11 มีการระบุการกลายพันธุ์ของยีนนี้ 3 แบบ พาหะมีฤทธิ์ของอินซูลินต่ำ ภาวะอินซูลินในเลือดสูง และไม่มีความต้านทานต่ออินซูลิน

อินซูลินเป็นยาหลักในการรักษาผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 1 บางครั้งก็ใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพของผู้ป่วยและปรับปรุงความเป็นอยู่ที่ดีของเขาในโรคประเภทที่สอง โดยธรรมชาติของสารนี้คือฮอร์โมนที่สามารถส่งผลต่อการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตในปริมาณที่น้อย

โดยปกติตับอ่อนจะผลิตอินซูลินในปริมาณที่เพียงพอ ซึ่งช่วยรักษาระดับน้ำตาลในเลือดทางสรีรวิทยา แต่ในกรณีที่มีความผิดปกติของต่อมไร้ท่ออย่างรุนแรง โอกาสเดียวที่จะช่วยผู้ป่วยได้มักจะคือการฉีดอินซูลิน น่าเสียดายที่ไม่สามารถรับประทานทางปากได้ (ในรูปแบบแท็บเล็ต) เนื่องจากจะถูกทำลายในระบบทางเดินอาหารโดยสิ้นเชิงและสูญเสียคุณค่าทางชีวภาพไป

ผู้ป่วยโรคเบาหวานหลายๆ คนคงเคยสงสัยมาก่อนว่าอินซูลินทำมาจากอะไรใช้เพื่อประโยชน์ทางการแพทย์? ปัจจุบันยานี้ส่วนใหญ่ได้มาโดยใช้พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ แต่บางครั้งก็สกัดจากวัตถุดิบที่มาจากสัตว์

การเตรียมที่ได้จากวัตถุดิบที่มาจากสัตว์

การสกัดฮอร์โมนนี้จากตับอ่อนของสุกรและโคเป็นเทคโนโลยีเก่าที่ไม่ค่อยมีใครใช้ในปัจจุบัน เนื่องจากยาที่ได้มีคุณภาพต่ำมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดอาการแพ้และระดับการทำให้บริสุทธิ์ไม่เพียงพอ ความจริงก็คือเนื่องจากฮอร์โมนเป็นสารโปรตีนจึงประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวนหนึ่ง

อินซูลินที่ผลิตในร่างกายหมูมีความแตกต่างกันในองค์ประกอบของกรดอะมิโนจากอินซูลินของมนุษย์โดยมีกรดอะมิโน 1 ตัว และอินซูลินของวัวอยู่ที่ 3

ในตอนต้นและกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อไม่มียาที่คล้ายกันนี้ แม้แต่อินซูลินดังกล่าวก็กลายเป็นความก้าวหน้าทางการแพทย์ และทำให้สามารถยกระดับการรักษาผู้ป่วยโรคเบาหวานขึ้นอีกระดับได้ ฮอร์โมนที่ได้รับด้วยวิธีนี้ทำให้น้ำตาลในเลือดลดลง แต่มักทำให้เกิดผลข้างเคียงและอาการแพ้ ความแตกต่างในองค์ประกอบของกรดอะมิโนและสิ่งสกปรกในยาส่งผลต่อสภาพของผู้ป่วยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในผู้ป่วยประเภทที่อ่อนแอกว่า (เด็กและผู้สูงอายุ) อีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้อินซูลินดังกล่าวทนต่อยาได้ไม่ดีก็คือการมีสารตั้งต้นที่ไม่ใช้งานอยู่ในยา (โปรอินซูลิน) ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดในรูปแบบของยานี้

ปัจจุบันมีอินซูลินหมูที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นซึ่งไม่มีข้อเสียเหล่านี้ พวกเขาได้มาจากตับอ่อนของสุกร แต่หลังจากนั้นจะต้องผ่านการประมวลผลและการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม มีหลายองค์ประกอบและมีสารเพิ่มปริมาณ

อินซูลินหมูดัดแปลงแทบไม่ต่างจากฮอร์โมนของมนุษย์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ยังคงใช้ในทางปฏิบัติ

ผู้ป่วยสามารถทนต่อยาดังกล่าวได้ดีกว่ามากและในทางปฏิบัติไม่ก่อให้เกิดอาการไม่พึงประสงค์ ไม่ระงับระบบภูมิคุ้มกันและลดน้ำตาลในเลือดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจุบันอินซูลินจากวัวไม่ได้ใช้ในทางการแพทย์ เนื่องจากเนื่องจากมีโครงสร้างแปลกปลอมจึงส่งผลเสียต่อระบบภูมิคุ้มกันและระบบอื่น ๆ ของร่างกายมนุษย์

อินซูลินดัดแปลงพันธุกรรม

อินซูลินของมนุษย์ซึ่งใช้สำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน ผลิตในเชิงพาณิชย์ได้สองวิธี:

• ใช้เอนไซม์รักษาอินซูลินหมู
• โดยใช้เชื้ออีโคไลหรือยีสต์ดัดแปลงพันธุกรรม

ด้วยการเปลี่ยนแปลงทางเคมีกายภาพโมเลกุลของอินซูลินหมูภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์พิเศษจะเหมือนกับอินซูลินของมนุษย์ องค์ประกอบของกรดอะมิโนของยาที่เกิดขึ้นไม่แตกต่างจากองค์ประกอบของฮอร์โมนธรรมชาติที่ผลิตในร่างกายมนุษย์ ในระหว่างกระบวนการผลิต ตัวยามีความบริสุทธิ์สูง จึงไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้หรืออาการไม่พึงประสงค์อื่นๆ

แต่ส่วนใหญ่มักจะได้รับอินซูลินโดยใช้จุลินทรีย์ดัดแปลง (ดัดแปลงพันธุกรรม) แบคทีเรียหรือยีสต์มีการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อให้สามารถผลิตอินซูลินได้เอง

นอกเหนือจากการผลิตอินซูลินแล้ว การทำให้บริสุทธิ์ยังมีบทบาทสำคัญอีกด้วย เพื่อให้แน่ใจว่ายาไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้หรือการอักเสบ ในแต่ละขั้นตอนจำเป็นต้องตรวจสอบความบริสุทธิ์ของสายพันธุ์จุลินทรีย์และสารละลายทั้งหมดตลอดจนส่วนผสมที่ใช้

มี 2 ​​วิธีในการผลิตอินซูลินด้วยวิธีนี้ ประการแรกขึ้นอยู่กับการใช้จุลินทรีย์สองสายพันธุ์ (สายพันธุ์) ที่แตกต่างกัน แต่ละสายสังเคราะห์โมเลกุล DNA ของฮอร์โมนเพียงสายเดียว (มีทั้งหมดสองสายและบิดเป็นเกลียวเข้าด้วยกัน) จากนั้นโซ่เหล่านี้จะเชื่อมต่อกันและในสารละลายที่ได้นั้นสามารถแยกรูปแบบอินซูลินที่ใช้งานอยู่ออกจากรูปแบบที่ไม่มีนัยสำคัญทางชีวภาพได้แล้ว

วิธีที่สองในการผลิตยาโดยใช้ E. coli หรือยีสต์นั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าจุลินทรีย์ผลิตอินซูลินที่ไม่ได้ใช้งานก่อน (นั่นคือสารตั้งต้น - โปรอินซูลิน) จากนั้นใช้การบำบัดด้วยเอนไซม์ แบบฟอร์มนี้จะถูกเปิดใช้งานและใช้ในทางการแพทย์

บุคลากรที่สามารถเข้าถึงพื้นที่การผลิตบางแห่งจะต้องสวมชุดป้องกันที่ปลอดเชื้อเสมอ เพื่อป้องกันการสัมผัสกับของเหลวทางชีวภาพของมนุษย์

โดยปกติแล้ว กระบวนการทั้งหมดนี้จะเป็นไปโดยอัตโนมัติ อากาศและพื้นผิวทั้งหมดที่สัมผัสกับหลอดบรรจุและขวดจะปลอดเชื้อ และท่ออุปกรณ์จะถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนา

เทคนิคทางเทคโนโลยีชีวภาพช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคิดเกี่ยวกับทางเลือกอื่นในการแก้ปัญหาโรคเบาหวานได้ ตัวอย่างเช่น ปัจจุบันมีการวิจัยพรีคลินิกเกี่ยวกับการผลิตเบต้าเซลล์ตับอ่อนเทียม ซึ่งสามารถหาได้จากวิธีการทางพันธุวิศวกรรม บางทีในอนาคตพวกเขาจะถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการทำงานของอวัยวะนี้ในผู้ป่วย

การผลิตผลิตภัณฑ์ที่ทันสมัยเป็นกระบวนการทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับระบบอัตโนมัติและการแทรกแซงของมนุษย์น้อยที่สุด

ส่วนประกอบเพิ่มเติม

การผลิตอินซูลินที่ไม่มีสารเพิ่มปริมาณในโลกสมัยใหม่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการได้ เนื่องจากสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมี ยืดเวลาการออกฤทธิ์ และบรรลุความบริสุทธิ์ในระดับสูง

ตามคุณสมบัติของส่วนผสมเพิ่มเติมทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

• ตัวยืด (สารที่ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าผลของยาจะยาวนานขึ้น);
• ส่วนประกอบของสารฆ่าเชื้อ
• ความคงตัวด้วยการรักษาความเป็นกรดที่เหมาะสมในสารละลายยา

สารเติมแต่งที่ยืดเยื้อ

มีอินซูลินที่ออกฤทธิ์นานซึ่งกิจกรรมทางชีวภาพจะดำเนินต่อไปเป็นเวลา 8 ถึง 42 ชั่วโมง (ขึ้นอยู่กับกลุ่มยา) ผลกระทบนี้เกิดขึ้นได้โดยการเติมสารพิเศษ - ตัวยืด - ลงในสารละลายฉีด ส่วนใหญ่แล้วสารประกอบเหล่านี้ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้:

• โปรตีน;
• เกลือสังกะสีคลอไรด์

โปรตีนที่ยืดอายุผลของยาได้รับการทำให้บริสุทธิ์อย่างละเอียดและมีสารก่อภูมิแพ้ต่ำ (เช่นโปรตามีน) เกลือสังกะสีก็ไม่ส่งผลเสียต่อการทำงานของอินซูลินหรือความเป็นอยู่ที่ดีของบุคคล

ส่วนประกอบต้านจุลชีพ

จำเป็นต้องใช้ยาฆ่าเชื้อในอินซูลินเพื่อให้แน่ใจว่าจุลินทรีย์จะไม่เพิ่มจำนวนในระหว่างการเก็บรักษาและการใช้งาน สารเหล่านี้เป็นสารกันบูดและช่วยรักษากิจกรรมทางชีวภาพของยา นอกจากนี้หากผู้ป่วยฉีดฮอร์โมนจากขวดเดียวให้กับตัวเอง ยาก็อาจจะคงอยู่ได้หลายวัน เนื่องจากส่วนประกอบต้านเชื้อแบคทีเรียคุณภาพสูง จึงไม่จำเป็นต้องทิ้งยาที่ไม่ได้ใช้ออกไป เนื่องจากความเป็นไปได้ทางทฤษฎีที่จุลินทรีย์จะขยายตัวในสารละลาย

สารต่อไปนี้สามารถใช้เป็นส่วนประกอบในการฆ่าเชื้อในการผลิตอินซูลิน:

• เมตาเคอร์โซล;
• ฟีนอล;
• พาราเบน

หากสารละลายมีไอออนสังกะสี ก็จะทำหน้าที่เป็นสารกันบูดเพิ่มเติมเนื่องจากคุณสมบัติในการต้านจุลชีพ

ส่วนประกอบของสารฆ่าเชื้อบางชนิดมีความเหมาะสมสำหรับการผลิตอินซูลินแต่ละประเภท จะต้องศึกษาปฏิสัมพันธ์กับฮอร์โมนในขั้นตอนของการทดลองพรีคลินิกเนื่องจากสารกันบูดไม่ควรรบกวนกิจกรรมทางชีวภาพของอินซูลินหรือส่งผลเสียต่อคุณสมบัติของมัน

การใช้สารกันบูดในกรณีส่วนใหญ่ทำให้สามารถบริหารฮอร์โมนใต้ผิวหนังได้โดยไม่ต้องเตรียมแอลกอฮอล์หรือยาฆ่าเชื้ออื่น ๆ ล่วงหน้า (ผู้ผลิตมักจะกล่าวถึงสิ่งนี้ในคำแนะนำ) สิ่งนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการบริหารยาและลดจำนวนการเตรียมการก่อนการฉีดยา แต่คำแนะนำนี้จะใช้ได้ก็ต่อเมื่อมีการฉีดสารละลายโดยใช้เข็มฉีดยาอินซูลินที่มีเข็มบางๆ

สารเพิ่มความคงตัว

สารเพิ่มความคงตัวมีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าค่า pH ของสารละลายยังคงอยู่ที่ระดับที่กำหนด ความปลอดภัยของยา กิจกรรมและความเสถียรของคุณสมบัติทางเคมีขึ้นอยู่กับระดับความเป็นกรด ในการผลิตฮอร์โมนแบบฉีดสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน มักใช้ฟอสเฟตเพื่อจุดประสงค์นี้

สำหรับอินซูลินที่มีสังกะสี ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวทำให้คงตัวของสารละลายเสมอไป เนื่องจากไอออนของโลหะช่วยรักษาสมดุลที่จำเป็น หากมีการใช้สารประกอบเคมีอื่น ๆ แทนฟอสเฟตเนื่องจากการรวมกันของสารเหล่านี้ทำให้เกิดการตกตะกอนและไม่เหมาะสมของยา คุณสมบัติที่สำคัญสำหรับสารเพิ่มความคงตัวทั้งหมดคือความปลอดภัยและไม่มีความสามารถในการทำปฏิกิริยากับอินซูลิน

การเลือกยาฉีดสำหรับโรคเบาหวานสำหรับผู้ป่วยแต่ละรายควรดำเนินการโดยแพทย์ต่อมไร้ท่อที่มีความสามารถ หน้าที่ของอินซูลินไม่เพียงแต่รักษาระดับน้ำตาลในเลือดให้เป็นปกติเท่านั้น แต่ยังไม่เป็นอันตรายต่ออวัยวะและระบบอื่นๆ ด้วย ยาจะต้องเป็นกลางทางเคมี มีสารก่อภูมิแพ้ต่ำ และมีราคาย่อมเยา นอกจากนี้ยังสะดวกมากหากสามารถผสมอินซูลินที่เลือกกับเวอร์ชันอื่นตามระยะเวลาการออกฤทธิ์ได้

อัปเดตล่าสุด: 1 มิถุนายน 2019

(ตั้งแต่ lat. อินซูล่า- เกาะ) เป็นฮอร์โมนเปปไทด์ที่ผลิตในเซลล์เบต้าของเกาะเล็กเกาะแลงเกอร์ฮานส์ในตับอ่อน ส่งผลต่อการเผาผลาญในเนื้อเยื่อเกือบทั้งหมด ผลกระทบหลักของอินซูลินคือการลดความเข้มข้นของกลูโคสในเลือด

อินซูลินเพิ่มการซึมผ่านของพลาสมาเมมเบรนไปเป็นกลูโคส กระตุ้นเอนไซม์สำคัญของไกลโคไลซิส กระตุ้นการเปลี่ยนกลูโคสเป็นไกลโคเจนในตับและกล้ามเนื้อ และช่วยเพิ่มการสังเคราะห์ไขมันและโปรตีน นอกจากนี้อินซูลินยังยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่สลายไกลโคเจนและไขมัน นั่นคือนอกเหนือจากผลอะนาโบลิกแล้วอินซูลินยังมีฤทธิ์ต้านแคทาบอลิซึมอีกด้วย

การหลั่งอินซูลินบกพร่องเนื่องจากการทำลายเซลล์เบต้า (การขาดอินซูลินโดยสมบูรณ์) เป็นองค์ประกอบสำคัญในการเกิดโรคของโรคเบาหวานประเภท 1 การทำงานของอินซูลินที่บกพร่องต่อเนื้อเยื่อ (สัมพันธ์กับการขาดอินซูลิน) มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโรคเบาหวานประเภท 2

โครงสร้างของโมเลกุลอินซูลิน

อินซูลินเป็นโปรตีนขนาดเล็กที่มีน้ำหนักโมเลกุล 5.8 kDa ประกอบด้วยสายโพลีเปปไทด์สองสาย: A (กรดอะมิโน 21 ตัว) และ B (กรดอะมิโน 30 ตัว) โมเลกุลอินซูลินประกอบด้วยพันธะไดซัลไฟด์สามพันธะ โดยสองพันธะเชื่อมต่อสายโซ่ A และ B และพันธะที่สามอยู่ภายในสายโซ่ A อินซูลินจากวัวมีโครงสร้างหลักดังต่อไปนี้:

โครงสร้างของอินซูลินแทบไม่เปลี่ยนแปลงในการวิวัฒนาการของสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตำแหน่งของพันธะไดซัลไฟด์ กรดอะมิโน และบริเวณปลายคาร์บอกซีของสายโซ่ A และกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำใกล้กับปลาย C ของสาย B -โซ่มีความแปรผัน อินซูลินของมนุษย์แตกต่างจากอินซูลินของวัวในการทดแทนกรดอะมิโนสองตัวใน A-chain: ในตำแหน่งที่ 8 ทรีโอนีนแทนอะลานีน และในตำแหน่งที่ 10 ไอโซลิวซีนแทนวาลีน ฮอร์โมนสุกรอยู่ใกล้กับมนุษย์มากยิ่งขึ้น โดยมีความแตกต่างในกรดอะมิโนเพียงชนิดเดียว คือ อะลานีนในตำแหน่งที่ 30 ของสาย B แทนที่จะเป็นทรีโอนีน

ในสารละลายเจือจาง โมเลกุลของอินซูลินมีอยู่ในสถานะโมโนเมอร์ โดยแต่ละโมเลกุลดังกล่าวประกอบด้วยแกนที่ไม่ชอบน้ำและพื้นผิวที่ชอบน้ำเป็นส่วนใหญ่ ยกเว้นบริเวณที่ไม่มีขั้วสองแห่ง ภูมิภาคเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไดเมอร์และเฮกซาเมอร์ ในสารละลายเข้มข้น เช่น ในการเตรียมการฉีด และผลึก เช่น ถุงหลั่งภายในของ β-เซลล์ โมโนเมอร์อินซูลิน 6 ตัวและอะตอมของสังกะสี 2 อะตอมจะก่อตัวเป็นเฮกซาเมอร์ ดังนั้นหลังจากฉีดอินซูลินใต้ผิวหนัง มันจะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดอย่างช้าๆ เนื่องจากต้องใช้เวลาเพิ่มเติมเพื่อให้เฮกซาเมอร์แยกตัวออก

การก่อตัวและการหลั่ง

การสังเคราะห์อินซูลินในเซลล์

อินซูลินถูกสังเคราะห์ในเซลล์ β ของเกาะเล็กเกาะแลงเกอร์ฮานส์ของตับอ่อน ยีนสารตั้งต้นของอินซูลิน คือ พรีโปรอินซูลิน มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในมนุษย์ที่แขนสั้นของโครโมโซม 11 ประกอบด้วย 3 เอ็กซอน และ 2 อินตรอน สัตว์อื่นๆ เช่น หนู หนู และปลาสามสายพันธุ์ มียีนอินซูลินสองยีน

พรีโปรอินซูลินของมนุษย์ประกอบด้วยกรดอะมิโน 110 ตัว โดย 24 ตัวในนั้นประกอบขึ้นเป็นลำดับผู้นำที่ไม่ชอบน้ำที่ปลาย N (เปปไทด์สัญญาณ) ตามด้วย B-dot ตามด้วยลำดับ Arg-Arg ซึ่งเป็น C-เปปไทด์ที่เชื่อมต่อกัน (จากภาษาอังกฤษ) การเชื่อมต่อเปปไทด์- ด้วย "การเชื่อมต่อเปปไทด์") ลำดับ Lys-Arg และสาย A ที่ปลาย C ลำดับผู้นำจำเป็นสำหรับการขนส่งพรีโปรอินซูลินแบบแปลนร่วมกันเข้าไปในรูของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบหยาบ หลังจากผ่านเมมเบรน ลำดับผู้นำจะถูกแยกออกโดยเปปทิเดสสัญญาณพิเศษและสลายตัวอย่างรวดเร็ว โปรอินซูลินที่เกิดขึ้นประกอบด้วยกรดอะมิโน 86 ตัวที่ตกค้างและไม่มีการทำงานของฮอร์โมน ในตาข่ายเอนโดพลาสมิก มันจะจับตัวเป็นก้อนและสร้างพันธะไดซัลไฟด์สามพันธะภายในโมเลกุล

หลังจากการสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่ถูกต้องแล้ว โปรอินซูลินในถุงขนส่งจะถูกถ่ายโอนไปยัง ถูกต้อง- ด้านข้างของคอมเพล็กซ์ Golgi ในระหว่างการเคลื่อนไหว prohormone จาก ถูกต้อง- ขึ้นไป ความมึนงง-Golgi ถูกคัดแยกเข้าไปในช่องของเม็ดหลั่ง ในเม็ดที่ยังไม่เจริญเต็มที่ โปรอินซูลินอาจมีการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติม กล่าวคือ โปรตีโอไลซิสที่จำกัด ซึ่งเริ่มต้นด้วยการกระทำของโปรฮอร์โมนคอนเวอร์เตส 2 ตัว (PC2 และ PC3) เอนไซม์เหล่านี้ทำหน้าที่เฉพาะในด้านคาร์บอกซีคินของลำดับกรดอะมิโนที่มีประจุบวกสองตัว มีสองตำแหน่งดังกล่าวในโมเลกุลของ proinsulin: Arg31-Arg32 (ตำแหน่งออกฤทธิ์ของ PC2) และระหว่าง Lys64-Arg65 (ตำแหน่งออกฤทธิ์ของ PC3) ซึ่งพันธะเปปไทด์ถูกทำลาย ทันทีหลังจากการแปลงฮอร์โมนโปรฮอร์โมน carboxypeptidase-H จะแสดงการทำงานของเอนไซม์ซึ่งจะแยกกรดอะมิโนพื้นฐานออกจากปลายที่เกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของโปรตีโอไลซิสคือโมเลกุลอินซูลินและกรดอะมิโน C-peptide 31 ยาว เมื่อเปรียบเทียบกับสายโซ่ A และ B ของอินซูลิน C-peptide นั้นมีความหลากหลายมากกว่าในสัตว์มีกระดูกสันหลัง โดยมีความยาวตั้งแต่ 28 เส้น (ในวัว) ถึง 38 เส้นในตัวแทนของตระกูลปลาตกเบ็ด

ถุงหลั่งเซลล์ β ที่เจริญเต็มที่จะมีอินซูลินที่เป็นผลึกอยู่ในรูปของเฮกซาเมอร์ที่มีอะตอมของสังกะสีและ C-เปปไทด์ในปริมาณที่เท่ากัน พวกมันประกอบด้วยกลุ่มฮอร์โมนที่มีไว้สำหรับ exocytosis เพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้า ครึ่งชีวิตของ β-แกรนูลคือหลายวัน และหากพวกมันไม่หลั่งเนื้อหาออกมา พวกมันจะถูกย่อยสลายโดยการหลอมรวมกับไลโซโซม เนื่องจากความต้องการอินซูลินในร่างกายเพิ่มมากขึ้น การย่อยสลายจึงเกิดขึ้นช้าลง

การควบคุมการสังเคราะห์อินซูลินเกิดขึ้นในหลายระดับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับของการถอดรหัส การต่อรอยก่อน mRNA การย่อยสลาย mRNA การแปล และการดัดแปลงหลังการแปล ตัวกระตุ้นที่แข็งแกร่งที่สุดของกระบวนการเหล่านี้คือกลูโคส แต่การสังเคราะห์ proinsulin ยังสามารถรวมอยู่ในน้ำตาลอื่น ๆ กรดอะมิโนโดยเฉพาะลิวซีนผลิตภัณฑ์ระดับกลางของไกลโคไลซิสร่างกายคีโตนฮอร์โมนการเจริญเติบโตกลูคากอนและปัจจัยอื่น ๆ

การหลั่งอินซูลิน

เซลล์เบต้าในตับอ่อน เช่นเดียวกับเซลล์ต่อมไร้ท่อทั่วไป จะหลั่งอินซูลินส่วนใหญ่ (95%) ของผลิตภัณฑ์หลักในลักษณะที่ได้รับการควบคุม ตัวกระตุ้นที่สำคัญที่สุดของวิถีนี้คือกลูโคส เยื่อหุ้มเซลล์เบต้าจะมีตัวขนส่งกลูโคส GLUT2 อยู่ตลอดเวลา ซึ่งสามารถแพร่กระจายได้อย่างอิสระ ด้วยเหตุนี้ความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดที่เพิ่มขึ้นจึงทำให้ระดับเบต้าเซลล์เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกัน ที่นี่มันจะกลายเป็นสารตั้งต้นสำหรับปฏิกิริยาเฮกโซไคเนสทันทีซึ่งมีผลิตภัณฑ์คือกลูโคส-6-ฟอสเฟต ในเซลล์ที่สังเคราะห์อินซูลินของตับอ่อนหนึ่งในไอโซไซม์ของ hexokinase จะแสดงออกมา - hexokinase IV หรือ glucokinase โดยมีลักษณะพิเศษคือความสัมพันธ์ที่ต่ำสำหรับสารตั้งต้น: ค่าคงที่ของ Michaelis คือ 10 มม. ซึ่งเกินระดับน้ำตาลในเลือดปกติ (4- 5 มม.) ด้วยเหตุนี้กลูโคไคเนสจึงสามารถทำงานเป็น "เซ็นเซอร์กลูโคส" ได้ซึ่งจะเปิดใช้งานภายใต้สภาวะน้ำตาลในเลือดสูงเท่านั้น

กลูโคส-6-ฟอสเฟตเข้าสู่ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ถูกออกซิไดซ์เพิ่มเติมในไมโตคอนเดรียส่งผลให้เกิด ATP จำนวนมากในเซลล์ ความเข้มข้นของ ATP ที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การปิดช่องโพแทสเซียมที่มีรั้วรอบขอบชิด ATP ช่อง K+ ที่ควบคุมโดย ATP, KATP)ในพลาสมาเลมมา เนื่องจากการไหลออกของโพแทสเซียมออกจากเซลล์ลดลง เมมเบรนจึงมีดีโพลาไรซ์ และนำไปสู่การเปิดช่องแคลเซียมที่ควบคุมด้วยศักย์ไฟฟ้าและการไหลเข้าของแคลเซียมเข้าไปในเซลล์ การเพิ่มความเข้มข้นของ Ca 2+ ไอออนในไซโตซอลในช่วงแรกจะนำไปสู่การปลดปล่อยพวกมันเพิ่มเติมจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม แคลเซียมทำให้เบตาแกรนูลที่มีขอบแคลทรินหลอมรวมจากพลาสมาเลมมาและปล่อยเนื้อหาออกสู่ช่องว่างระหว่างเซลล์ จากจุดที่อินซูลินเข้าสู่กระแสเลือดผ่านทางช่องพรุนของผนังเส้นเลือดฝอย

นอกจาก ATP เองแล้ว กิจกรรมของช่องโพแทสเซียมที่มีรั้วรอบขอบชิด ATP ยังอาจได้รับอิทธิพลจากสารอื่นๆ อีกด้วย โปรตีนเมมเบรนเหล่านี้ประกอบด้วยแปดหน่วยย่อย: สี่หน่วยที่เหมือนกับ Kir6.2 และสี่หน่วยที่เหมือนกับ SUR1 แบบแรกสร้างอุโมงค์ที่ชอบน้ำและรับผิดชอบต่อความไวต่อ ATP และแบบหลังเป็นตัวรับซัลโฟนิลยูเรีย (อังกฤษ. ซัลโฟนิลเป็นรีเซพเตอร์) และสามารถปิดการใช้งานช่องสัญญาณได้หลังจากเชื่อมโยงกับลิแกนด์แล้ว ดังนั้นซัลโฟนิลยูเรียจะกระตุ้นการสังเคราะห์อินซูลิน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้ยาลดน้ำตาลในเลือดในช่องปากเพื่อรักษาโรคเบาหวาน

นอกเหนือจากแนวทางที่ได้รับการควบคุมแล้ว ยังมีสิ่งที่เรียกว่า "วิถีที่เป็นส่วนประกอบ" ของการหลั่งอินซูลินโดยเซลล์เบตา ซึ่งทำงานในความผิดปกติบางอย่าง เช่น อินซูลินมา และเบาหวานประเภท 2 ในกรณีนี้ฮอร์โมนที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะจำนวนมาก (โปรอินซูลินหรือรูปแบบ "แยกออก" ระดับกลาง) จะถูกปล่อยออกมาโดยตรงจากถุงที่เกิดขึ้นในตาข่ายเอนโดพลาสซึม

การควบคุมการหลั่งอินซูลิน

เกาะเล็กเกาะแลงเกอร์ฮานส์อยู่ใกล้ๆ ซึ่งได้รับพลังงานจากเส้นใยประสาทอัตโนมัติและเปปไทด์จิค ปลาย cholinergic ของเส้นประสาทแก้มซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทพาราซิมพาเทติก กระตุ้นการหลั่งอินซูลิน ในขณะที่ปลายอะดรีเนอร์จิคของระบบประสาทซิมพาเทติกระงับกระบวนการนี้ เส้นประสาทอื่นๆ จะหลั่งเปปไทด์ในลำไส้ที่มีฤทธิ์ขยายหลอดเลือด ซึ่งไปกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนในตับอ่อนทั้งหมด และนิวโรเปปไทด์ Y ซึ่งขัดขวางการปล่อยอินซูลิน

ฮอร์โมนของตับอ่อนเองก็ส่งผลต่อการหลั่งอินซูลินเช่นกัน กลูคากอนจะกระตุ้นและโซมาโตสเตตินจะกดอินซูลิน นอกจากนี้อินซูลินยังทำหน้าที่ autocrinely โดยกระตุ้นการถอดรหัสยีนของตัวเองและยีนกลูโคไคเนส

ในระหว่างการรับประทานอาหาร การหลั่งอินซูลินจะเพิ่มขึ้นไม่เพียงแต่ภายใต้อิทธิพลของกลูโคสหรือคาร์โบไฮเดรตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกรดอะมิโน โดยเฉพาะลิวซีนและอาร์จินีน ฮอร์โมนบางชนิดในระบบย่อยอาหาร ได้แก่ โคเลซิสโตไคนิน เปปไทด์อินซูลินที่ขึ้นกับกลูโคส เช่นเดียวกับฮอร์โมน เช่น กลูคากอน ACTH เอสโตรเจนและอื่นๆ นอกจากนี้การหลั่งอินซูลินยังเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มระดับโพแทสเซียมหรือแคลเซียมซึ่งเป็นกรดไขมันอิสระในเลือด

เอฟเฟกต์อินเคอร์ติน

ผลที่เพิ่มขึ้นคือปรากฏการณ์ของการปล่อยอินซูลินในปริมาณที่มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเพื่อตอบสนองต่อการบริโภคกลูโคสในช่องปากเมื่อเปรียบเทียบกับการให้ยา ฮอร์โมนของระบบทางเดินอาหารที่ถูกหลั่งออกมาระหว่างมื้ออาหารมีส่วนรับผิดชอบต่อปรากฏการณ์นี้และช่วยเพิ่มการปล่อยอินซูลินที่กระตุ้นกลูโคส โดยเฉพาะอย่างยิ่งฮอร์โมนอินครีตินรวมถึงเปปไทด์ที่มีลักษณะคล้ายกลูคากอน-1 และโพลีเปปไทด์ที่ยับยั้งกระเพาะอาหาร ซึ่งฮอร์โมนแรกหลั่งโดยเซลล์ L และฮอร์โมนที่สองโดยเซลล์ K ของส่วนบนของลำไส้เล็ก

การกระทำทางสรีรวิทยาของอินซูลิน

ผลของอินซูลินต่อระดับน้ำตาลในเลือด

ผลการเผาผลาญ	โมเลกุลเป้าหมาย
การดูดซึมกลูโคส (กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อไขมัน)	ตัวขนส่งกลูโคส GLUT4
การดูดซึมกลูโคส (ตับ)	กลูโคไคเนส (แสดงออกมากเกินไป)
การสังเคราะห์ไกลโคเจน (ตับและกล้ามเนื้อ)	ไกลโคเจนซินเทส
↓ การสลายไกลโคเจน (ตับและกล้ามเนื้อ)	↓ ไกลโคเจน ฟอสโฟรีเลส
Glycolysis การผลิต acetyl-CoA (ตับและกล้ามเนื้อ)	Phosphofructokinase-1 (ผ่าน PFC-2) คอมเพล็กซ์ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนส
การสังเคราะห์กรดไขมัน (ตับ)	อะซิติล-COA คาร์บอกซิเลส
การสังเคราะห์ triacylylcerols (เนื้อเยื่อไขมัน)	ไลโปโปรตีนไลเปส

ผลกระทบทางสรีรวิทยาหลักของอินซูลินคือการลดระดับน้ำตาลในเลือด แต่ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเท่านี้ ฮอร์โมนยังส่งผลต่อการเผาผลาญโปรตีนและไขมันด้วย ผลกระทบหลักอย่างหนึ่งของอินซูลินคือกระตุ้นการดูดซึมกลูโคสเข้าสู่กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อไขมันเพิ่มขึ้น แต่ไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการนี้ในตับ ไต และสมอง ซึ่งเซลล์สามารถขนส่งกลูโคสได้แม้ว่าจะไม่มีการกระตุ้นด้วยฮอร์โมนก็ตาม อินซูลินยังขัดขวางวิถีเมแทบอลิซึมที่มีผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือกลูโคส โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสร้างกลูโคสและการสลายไกลโคเจน และกระตุ้นกระบวนการที่ใช้ สิ่งสำคัญอันดับแรกในกรณีนี้เป็นของความพึงพอใจต่อความต้องการพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งขั้นตอนไกลโคไลซิส ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือไพรูเวต และปฏิกิริยาออกซิเดชันเพิ่มเติมของไพรูเวตเป็นอะซิติล-CoA ซึ่งสามารถใช้ในวงจรกรดไตรคาร์บอกซิลิกได้ ส่วนที่เหลือของกลูโคสจะใช้ในการเติมเต็มไกลโคเจนที่สะสมในตับและกล้ามเนื้อ ในตับ อินซูลินยังกระตุ้นการสังเคราะห์กรดไขมันด้วยอะซิติล-โคเอ โดย NADPH ที่จำเป็นสำหรับสิ่งนี้ผลิตขึ้นในวิถีเพนโตสฟอสเฟต จากนั้นกรดไขมันจะถูกขนส่งในรูปของไตรกลีเซอไรด์ไปยังเนื้อเยื่อไขมัน อินซูลินยังส่งผลต่อการเผาผลาญทางอ้อมผ่านทางสมอง มันส่งผลต่อนิวเคลียสของไฮโปทาลามัสในลักษณะที่ระงับการบริโภคอาหารและเพิ่มการสร้างความร้อน

ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ อินซูลินจะกระตุ้นการดูดซึมกรดอะมิโนและการสังเคราะห์โปรตีน กรดอะมิโนส่วนที่เหลือจะถูกแปลงในตับเป็นไพรูเวตและอะซิทิลโคเอ และใช้ในการสังเคราะห์ไขมัน

การดูดซึมโพแทสเซียมเข้าสู่เซลล์ก็ถูกกระตุ้นโดยอินซูลินเช่นกัน ดังนั้นจึงมีการใช้การเตรียมการร่วมกับกลูโคสเพื่อลดภาวะแคลเซียมในเลือดสูงชั่วคราวในผู้ป่วยไตวาย กลไกระดับโมเลกุลที่แน่นอนของการกระทำของอินซูลินนี้ไม่ชัดเจน แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถกระตุ้น Na + / K + -ATPases ได้

ผลกระทบระยะยาวของอินซูลินต่อร่างกายรวมถึงการเร่งการเจริญเติบโต ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากผลของอะนาโบลิกและการเก็บโปรตีนโดยทั่วไป ดังนั้นเด็กที่เป็นเบาหวานชนิดที่ 1 จึงมีการเจริญเติบโตช้า อินซูลินสามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตของหนูที่ได้รับภาวะขาดแสงน้อยที่ยังไม่เจริญเต็มที่ โดยมีความเข้มข้นเกือบเท่ากับฮอร์โมนการเจริญเติบโต หากพวกมันกินคาร์โบไฮเดรตจำนวนมาก เป็นที่ทราบกันดีว่าในการเพาะเลี้ยงเซลล์ อินซูลินเร่งการแบ่งตัวของเซลล์ เช่น ปัจจัยการเจริญเติบโตของเปปไทด์ เช่น ปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนังชั้นนอก ปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์ และปัจจัยการเจริญเติบโตที่ได้มาจากเกล็ดเลือด และยังสามารถเพิ่มผลกระทบทางชีวภาพของพวกมันได้อีกด้วย

โรคที่เกี่ยวข้อง

อย่างไรก็ตาม ในบริบทของปัญหาที่กำลังพิจารณา ควรคำนึงถึงบทบาทพิเศษของอินซูลินในการควบคุมการเผาผลาญพลังงานโดยทั่วไป รวมถึงการเผาผลาญไม่เพียงแต่คาร์โบไฮเดรตเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงไขมันด้วย สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับกลไกในการประสานงานการจัดเก็บและการใช้โมเลกุลเชื้อเพลิงในเนื้อเยื่อไขมัน ตับ และกล้ามเนื้อโครงร่าง หลังจากการย่อยอาหารคาร์โบไฮเดรตจำนวนมากจะเข้าสู่ร่างกาย แต่ความเข้มข้นในเลือดส่วนปลายและช่องว่างระหว่างเซลล์เนื่องจากการกระตุ้นการขับถ่ายของอินซูลินไม่ถึงค่าวิกฤต ฮอร์โมนนี้กระตุ้นการไหลของกลูโคสไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่อที่ขึ้นกับอินซูลิน และในขณะเดียวกันก็ยับยั้งการก่อตัวของกลูโคสภายในร่างกายเนื่องจากการยับยั้งการสร้างกลูโคสและไกลโคจีโนไลซิส ในขณะเดียวกันอินซูลินจะกระตุ้นการสังเคราะห์ไกลโคเจน อินซูลินก็มีผลเช่นเดียวกันกับการเผาผลาญไขมัน แสดงออกได้จากการกระตุ้นการสะสมไขมันในเนื้อเยื่อไขมันและการยับยั้งการเคลื่อนตัวของไขมันจากคลัง ซึ่งเป็นผลมาจากการกระตุ้นไลโปโปรตีนไลเปสด้วยอินซูลิน ช่วยทำความสะอาดเลือดของไตรกลีเซอไรด์ และยับยั้งการทำงานของไลเปสที่ไวต่อฮอร์โมน ในเวลาเดียวกันอินซูลินจะกระตุ้นการเข้าสู่กลูโคสเข้าสู่ไลโปไซต์และกระตุ้นการสังเคราะห์ไตรกลีเซอไรด์ในเซลล์เช่น กระตุ้นการสร้าง lipogenesis ในเรื่องนี้เนื้อเยื่อไขมันทำหน้าที่บัฟเฟอร์ชนิดหนึ่งเพื่อให้มั่นใจว่าความเข้มข้นของไขมันในพลาสมาจะเป็นปกติโดยเฉพาะในช่วงหลังตอนกลางวัน ในสภาวะที่เหลือหรือหิวในระยะสั้นความเข้มข้นของอินซูลินในเลือดจะลดลงระดับของฮอร์โมนควบคุมเพิ่มขึ้นและกระตุ้นการทำงานของระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจซึ่งนำไปสู่การระดมกลูโคสในตับและการกระตุ้นการสลายไขมัน ด้วยการปล่อย FFA ที่ยังไม่ผ่านกระบวนการจากเซลล์ไขมันเข้าสู่กระแสเลือด ภายใต้สภาวะเหล่านี้ กลูโคสจะถูกนำไปใช้เป็นส่วนใหญ่ในเนื้อเยื่อที่ไม่ขึ้นกับอินซูลิน เช่น ระบบประสาท และเซลล์เม็ดเลือดแดง ในขณะที่กล้ามเนื้อโครงร่างยังได้รับพลังงานผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมันอีกด้วย ในระหว่างที่หิวโหยเป็นเวลานาน ตับจะเปลี่ยนกรดไขมันไปเป็นคีโตน และเปลี่ยนอะเซทิลโคเอเป็นกลูโคส การเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันเกิดขึ้นระหว่างการออกกำลังกายของร่างกาย แต่มีการเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของกลูโคสเข้าสู่กล้ามเนื้อ ดังนั้นการสะสมและการบริโภคไขมันจึงเป็นกระบวนการแบบไดนามิกที่เกิดขึ้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาวะของร่างกายและความต้องการพลังงาน ควรสังเกตว่าอินซูลินไม่ใช่ฮอร์โมนชนิดเดียวที่ควบคุมการเผาผลาญพลังงาน มีฮอร์โมนเคาน์เตอร์อินซูลาร์จำนวนหนึ่ง (กลูคากอน, อะดรีนาลีน, ฮอร์โมนการเจริญเติบโตและกลูโคคอร์ติคอยด์) กิจกรรมนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกลูโคสในการไหลเวียน ศัตรูเพิ่มเติมของอินซูลินคือระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจซึ่งการกระตุ้นซึ่งนำไปสู่การปล่อยการผสมเทียมออกจากเซลล์ไขมัน การปรากฏตัวของกลไกการกำกับดูแลที่ซับซ้อนดังกล่าวทำให้เกิดความเสียหายหรือความไวของเนื้อเยื่อลดลงต่อปัจจัยด้านกฎระเบียบในกระบวนการสะสมและการใช้ทรัพยากรพลังงานในระดับต่างๆ

การใช้อินซูลินเป็นยา

การค้นพบการทำงานของต่อมไร้ท่อของตับอ่อน

ในปีพ.ศ. 2412 ในกรุงเบอร์ลิน นักศึกษาแพทย์อายุ 22 ปี Langerhans ได้ใช้กล้องจุลทรรศน์ตัวใหม่เพื่อตรวจสอบโครงสร้างของตับอ่อน ดึงความสนใจไปที่กลุ่มเซลล์ที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ซึ่งกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วเนื้อเยื่อของมัน เขาไม่ได้ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับจุดประสงค์ของพวกเขา เฉพาะในปี พ.ศ. 2436 Eduard Lages ค้นพบว่าพวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบการทำงานของต่อมไร้ท่อของตับอ่อนและตั้งชื่อเกาะเหล่านี้ว่า "เกาะเล็กเกาะ Langerhans" เพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ค้นพบ

ในปี พ.ศ. 2432 Oskar Minkowski และ Joseph von Mehring ศึกษาการทำงานของต่อมตับอ่อน พวกเขาทำการผ่าตัดตับอ่อนในสุนัขที่มีสุขภาพดี และภายในไม่กี่วัน สัตว์ก็เริ่มแสดงอาการของโรคเบาหวาน รวมถึงกระหายน้ำมากขึ้น การผลิตปัสสาวะที่มีน้ำตาลสูงเพิ่มขึ้น การรับประทานอาหารมากเกินไป และการลดน้ำหนัก หลังจากนั้นไม่นาน นักวิจัยก็สามารถ “รักษา” สุนัขได้โดยการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อตับอ่อนใต้ผิวหนัง

ก้าวสำคัญต่อไปเกิดขึ้นในปี 1901 ยูจีน โอปี (ยูจีน โอเปีย)แสดงให้เห็นชัดเจนว่า “โรคเบาหวานเกิดจากการทำลายเกาะเล็กเกาะน้อยของตับอ่อน และเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อร่างกายเล็กๆ เหล่านี้ถูกทำลายบางส่วนหรือทั้งหมดเท่านั้น”ความเชื่อมโยงระหว่างโรคเบาหวานและตับอ่อนเป็นที่ทราบกันมาก่อน แต่จนถึงตอนนั้นยังไม่ชัดเจนว่าโรคเบาหวานมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะกับเกาะเล็กเกาะแลงเกอร์ฮานส์ เช่นเดียวกับการศึกษาโรคตับอ่อนอื่นๆ อีกมากมาย ทำให้นักวิทยาศาสตร์เช่น Jean de Meyer (1909) และ Edward Charpy-Schafer (1916) สรุปว่าเกาะเล็กเกาะ Langenhars ต้องผลิตสารที่มีฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด เมเยอร์เรียกมันว่าอินซูลินจากละติน อินซูล่า- เกาะ.

ความพยายามครั้งแรกในการแยกอินซูลิน

ตลอดสองทศวรรษต่อมา มีการพยายามหลายครั้งเพื่อแยกการหลั่งของเกาะเล็กเกาะน้อยเพื่อเป็นแนวทางในการรักษา ในปี 1907 จอร์จ ซัลเซอร์ (จอร์จ ลุดวิก ซุลเซอร์)ประสบความสำเร็จในการลดระดับน้ำตาลในเลือดในสุนัขทดลองด้วยสารสกัดตับอ่อน และยังสามารถช่วยผู้ป่วยรายหนึ่งให้อยู่ในอาการโคม่าเบาหวานได้ อย่างไรก็ตาม ยาของเขามีผลข้างเคียงที่รุนแรง อาจเนื่องมาจากการทำให้บริสุทธิ์ไม่ดี ทำให้ต้องละทิ้งยาไป

Ernest Scott ระหว่างปี 1911 ถึง 1912 ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก ใช้สารสกัดจากตับอ่อนที่เป็นน้ำและสังเกตเห็นว่า "การปรับปรุงไกลโคซูเรียดีขึ้นบ้าง" แต่เขาไม่สามารถโน้มน้าวหัวหน้างานของเขาถึงความสำคัญของการศึกษาเหล่านี้ได้ และการทดลองก็ถูกยกเลิกในไม่ช้า . ผลแบบเดียวกันนี้แสดงให้เห็นโดย Israel Kleiner ที่มหาวิทยาลัย Rockefeller ในปี 1919 แต่งานของเขาถูกขัดขวางเนื่องจากการระบาดของสงครามโลกครั้งที่ 1 และเขาไม่สามารถดำเนินการให้เสร็จสิ้นได้ หลังจากการทดลองในฝรั่งเศส งานที่คล้ายกันนี้ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1921 โดย Nicolas Paulesco ศาสตราจารย์ด้านสรีรวิทยาที่ Romanian School of Medicine และหลายคน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรมาเนีย ถือว่าเขาเป็นผู้ค้นพบอินซูลิน

ผลงานตอม่อและเบสท์

สารสกัดจากตับอ่อนส่วนใหญ่ที่ทำโดยนักวิจัยหลายคนในช่วงก่อนปี 1921 มีปัญหาเดียวกัน: มีสิ่งเจือปนมากมาย รวมถึงผลิตภัณฑ์จากต่อมไร้ท่อและทำให้เกิดฝีในผู้ป่วย นับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งจากมหาวิทยาลัยโตรอนโตสามารถแยกและทำให้บริสุทธิ์ได้ในระดับที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการบำบัดของมนุษย์ในปี 1921

Frederick Banting ทำงานเป็นศัลยแพทย์กระดูกและข้อและผู้บรรยายที่ University of Western Ontario หลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่งสิ้นสุดลง การบรรยายหัวข้อหนึ่งคือเรื่องการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต ในขณะที่ทำความคุ้นเคยกับเรื่องนี้ Banting ได้อ่านงานของ Dr. Moses Barron ซึ่งเขาบรรยายถึงการตายของส่วนที่ไม่มีท่อของตับอ่อนในกรณีที่ท่อถูกก้อนหินขวางไว้ สิ่งนี้ทำให้เขามีความคิดเกี่ยวกับวิธีการใหม่ในการแยกการหลั่งของต่อมไร้ท่อของตับอ่อน; Banting เขียนไว้ในบันทึกของเขา:

ด้วยความคิดของเขา Banting จึงหันไปหา John McLeod ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโตและนักวิจัยที่มีชื่อเสียงระดับนานาชาติในด้านการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต McLeod ตระหนักถึงความยากลำบากที่นักวิจัยก่อนหน้านี้เคยพบในการพยายามแยกสารสกัดตับอ่อนที่เป็นยา แต่เขาเชื่อว่าแม้ผลลัพธ์เชิงลบจากการทำงานของ Banting ก็มีประโยชน์ ดังนั้นจึงตกลงที่จะจัดหาพื้นที่ห้องปฏิบัติการ สุนัขทดลอง และ ผู้ช่วยคนหนึ่ง นักศึกษาสรีรวิทยาสองคน Charles Best และ Clark Noble สมัครรับตำแหน่งผู้ช่วย เพื่อตัดสินใจว่าใครจะช่วยตอม่อ พวกเขาจึงโยนเหรียญหนึ่งเหรียญ แม้ว่าจะเชื่อกันอย่างกว้างขวางว่า Best ชนะ แต่ Robert WALL คนรู้จักของเขายืนยันว่าเขาพ่ายแพ้เพราะไม่มีนักเรียนคนใดอยากทำงานกับ Bunting ที่เศร้าโศกและหงุดหงิด

ในฤดูร้อนปี 1921 Banting และ Best ได้เริ่มการทดลอง และหลังจากนั้นไม่นาน ตับอ่อนก็ฝ่อ สารสกัดได้มาดังนี้: เนื้อเยื่อถูกตัดเป็นชิ้น ๆ บดในครกและกรองสารละลาย จากนั้นให้ยาแก่สุนัขที่เป็นโรคเบาหวาน แม้ว่าพวกเขาจะสามารถลดระดับน้ำตาลในเลือดของสัตว์ได้ แต่ Banting และ Best ก็ประสบปัญหาเดียวกันกับรุ่นก่อน: ฝีที่ผ่านการฆ่าเชื้อเกิดขึ้นบริเวณที่ฉีดยาและความมึนเมาทั่วไป ในช่วงปลายฤดูร้อนและฤดูใบไม้ร่วงปี 1921 พวกเขาค้นพบว่าสารสกัดจากตับอ่อนฝ่อของสุนัขไม่มีข้อได้เปรียบเหนือสารสกัดจากต่อมของทารกในครรภ์จากลูกโคของโรงฆ่าสัตว์ ดังนั้นพวกเขาจึงเริ่มใช้ผ้านี้ ซึ่งหาได้ง่ายกว่ามาก

ในช่วงปลายปี พ.ศ. 2464 McLeod ได้เชิญนักชีวเคมี James Collip เข้าร่วมกลุ่มของ Banting และ Best และทำงานเกี่ยวกับวิธีการใหม่ๆ ในการทำให้สารสกัดบริสุทธิ์ Collipom เห็นด้วย และต่อมายังแสดงให้เห็นว่าสารสกัดจากตับอ่อนกระตุ้นการสะสมของไกลโคเจนในตับ ลดกรดคีโตซิสในสัตว์ที่เป็นโรคเบาหวาน และลดระดับน้ำตาลในเลือดในสัตว์ที่มีสุขภาพดี จากนั้นเขาก็ใช้กระต่ายปกติมากกว่าสุนัขที่เป็นตับอ่อนเพื่อทดสอบยา ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2464 Banting และ MacLeod เข้าร่วมการประชุมของสมาคมสรีรวิทยาอเมริกัน ซึ่งทั้งสองได้นำเสนอผลการวิจัย

เมื่อวันที่ 11 มกราคม พ.ศ. 2465 Banting และ Best ได้ทดสอบสารสกัดออกฤทธิ์ของตับอ่อนน่องเป็นครั้งแรก ซึ่งพวกเขาเรียกว่า "ayletin" จากภาษาอังกฤษ เกาะ- เกาะบนผู้ป่วย - Leonardi Thompson อายุ 14 ปี เขาฉีดยา 7.5 มล. เข้าไปในกล้ามเนื้อตะโพกแต่ละอันและได้ผลลัพธ์ตามที่คาดหวัง: ระดับกลูโคสในเลือดลดลง แต่มีฝีและพิษทั่วไปเกิดขึ้น ไม่กี่สัปดาห์หลังจากความล้มเหลวนี้ Collipom รายงานต่อ Banting ว่าในที่สุดเขาก็ประสบความสำเร็จในการได้รับสารสกัดปลอดสารพิษ แต่ลังเลที่จะเปิดเผยรายละเอียดของกระบวนการ (อาจหวังว่าจะได้รับสิทธิบัตรในอนาคต) ซึ่งเกือบจะนำไปสู่การต่อสู้ระหว่าง นักวิจัย

Collip MacLeod ตั้งชื่อสารสกัดใหม่ว่า "อินซูลิน" (อาจไม่ทราบว่า Meyer 1909 ใช้ชื่อเดียวกัน) ได้รับการทดสอบเมื่อวันที่ 23 มกราคม ในผู้ป่วยรายเดียวกัน ครั้งนี้ การรักษาประสบความสำเร็จ: ระดับน้ำตาลในเลือดของ Thompson ลดลงจาก 520 เหลือ 120 มก./เดซิลิตร และไม่มีผลข้างเคียงใด ๆ แต่ต่อมากลับกลายเป็นว่า Collipom ลืมวิธีเตรียมอินซูลิน ในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า ด้วยความช่วยเหลือจาก Eli Lilly เขาพยายามค้นพบวิธีการอีกครั้ง ซึ่งในที่สุดเขาก็ทำสำเร็จ

ในบรรดาผู้ป่วยกลุ่มแรกที่ได้รับการรักษาโดย Banting และ Best คือ Elizabeth Hughes ลูกสาวของรัฐมนตรีต่างประเทศ Charles Hughes เธอเล่าถึงการเปลี่ยนแปลงด้านสุขภาพของเธอหลังการฉีดอินซูลินว่า “วิเศษมาก” แพทย์โรคเบาหวานที่มีชื่อเสียงในยุคนั้น Elliot Joslin และ Frederick Allen ก็ประหลาดใจกับพลังของยาชนิดใหม่เช่นกัน เมื่อกล่าวถึงความประทับใจ Joslin ได้เปรียบเทียบการออกฤทธิ์ของอินซูลินกับฉากหนึ่งในพระคัมภีร์เอซ 37:1-10:

พระหัตถ์ขององค์พระผู้เป็นเจ้ามาอยู่เหนือข้าพเจ้า และองค์พระผู้เป็นเจ้าทรงนำข้าพเจ้าออกมาด้วยจิตวิญญาณและทรงวางข้าพเจ้าไว้กลางทุ่ง กระดูกนั้นเต็มไปด้วยกระดูกแห้งมาก และพระองค์ตรัสกับข้าพเจ้าว่า “ลูกเอ๋ย ของมนุษย์!” กระดูกเหล่านี้จะมีชีวิตขึ้นมาไหม? ฉันกล่าวว่า: พระเจ้าข้า! คุณรู้และบอกฉันว่า: ทำนายเรื่องกระดูกแล้วบอกพวกเขาว่า: กระดูกแห้ง! ฟังพระวจนะของพระเจ้า...คำทำนายตามที่ได้รับบัญชา และเสียงนั้นก็หยุดลงเมื่อข้าพเจ้าทำนายไว้ และดูเถิด มีเสียงคำราม กระดูกมาเรียงกัน กระดูกต่อกระดูก ข้าพเจ้าเห็น และดูเถิด พวกมันอาศัยอยู่บนพวกมัน และเนื้อก็งอกขึ้น และผิวหนังก็ถูกดึงออกจากเบื้องบน แต่ไม่มีวิญญาณอยู่ในพวกมัน และพระองค์ตรัสกับข้าพเจ้าว่า `จงเผยพระวจนะต่อวิญญาณ บุตรแห่งมนุษย์ และกล่าวแก่วิญญาณว่า องค์พระผู้เป็นเจ้าพระเจ้าตรัสดังนี้ว่า โอ วิญญาณเอ๋ย จงมาจากลมทั้งสี่ทิศ และหายใจเอาคนเหล่านี้ที่ถูกฆ่า แล้วพวกเขาจะมีชีวิต ทำนายตามที่พระองค์ทรงบัญชาแก่ข้าพเจ้า และเข้าไปในวิญญาณของเขา แล้วเขาก็มีชีวิตขึ้นมาและลุกขึ้นยืน ยิ่งใหญ่มาก...

สำหรับการปฏิวัติการค้นพบอินซูลิน McLeod และ Banting ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 1923 ในตอนแรก ตอม่อรู้สึกขุ่นเคืองอย่างยิ่งที่ผู้ช่วยของเขาเบสต์ไม่ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลร่วมกับเขา และในตอนแรกเขาถึงกับปฏิเสธรางวัลอย่างชัดแจ้ง แต่แล้วเขาก็ตกลงที่จะรับรางวัล และแบ่งปันส่วนแบ่งของเขากับเบสต์อย่างเคร่งขรึม MacLeod ทำเช่นเดียวกัน โดยแบ่งรางวัลตาม Collip Best และ Collip ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการผลิตอินซูลินลูกวัวในฐานะสมาชิกที่ไม่ใช่แพทย์ของกลุ่มเนื่องจากการมีส่วนร่วมของแพทย์ในกิจการเชิงพาณิชย์ถือว่าผิดจรรยาบรรณ พวกเขามอบหมายสิทธิบัตรให้กับมหาวิทยาลัยโตรอนโต ซึ่งออกใบอนุญาตให้กับบริษัททางการแพทย์หลายแห่งทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสหรัฐอเมริกา บริษัทยา Eli Lilly ได้รับสิทธิ์ในการผลิตอินซูลิน โดยที่ August Krogh ซึ่งเป็นบริษัทที่ก่อตั้งขึ้นในเดนมาร์ก ในยุโรป ได้กลายเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุด

ศึกษาโครงสร้างของอินซูลิน

อินซูลินเป็นโมเลกุลโปรตีนตัวแรกที่สร้างลำดับกรดอะมิโนซึ่งก็คือโครงสร้างหลักอย่างสมบูรณ์ งานนี้ดำเนินการในปี พ.ศ. 2496 โดยนักชีววิทยาโมเลกุลชาวอังกฤษ แซงเจอร์ ซึ่งเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี พ.ศ. 2501 และเกือบ 40 ปีต่อมา Dorothy Crowfoot Hodgkin โดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ได้กำหนดโครงสร้างเชิงพื้นที่ (โครงสร้างตติยภูมิ) ของโมเลกุลอินซูลิน ผลงานของเธอยังได้รับรางวัลโนเบลอีกด้วย

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 อินซูลินของมนุษย์ได้รับการออกแบบทางพันธุกรรมโดยใช้เซลล์ E. coli หรือยีสต์ของผู้ผลิตเบียร์