第十六章 重组激素类药物

第十六章重组激素类药物胰岛素与糖尿病直至20世纪的前两个十年，那些因胰岛素严重缺乏的１型糖尿病患者的命运就向现代人们患上恶性肿瘤或艾滋病一样，生命岌岌可危。其后，得于胰岛素的发现和用于临床治疗，不仅能很好的控制高血糖，也使糖尿病患者恢复原有的寿命，得到与正常人相同的享受生活的权利。一、重组人胰岛素胰岛素的研发史自18世纪至今，在诸多研究者不断进取的努力下，胰岛素的研究经历了五个阶段：

发现胰岛素

得到胰岛素

了解胰岛素

合成胰岛素

改造胰岛素胰岛素的研究发展史

得到胰岛素1921年

从狗的胰脏提取了胰岛素并用于临床JamesBCollip(化学家)FrederickG.Banting(医生)获1923年诺贝尔医学奖

ChariesHBest(学生助理)J.J.RMacleod(生理学家)获1923年诺贝尔生理学奖为纪念四位科学家为糖尿病治疗做出的杰出贡献将班丁（Banting）医生的生日（11月14日）定为世界糖尿病日胰岛素的研究发展史—了解胰岛素1955年——FrederickSanger(英国)

——阐明牛胰岛素的氨基酸排列顺序获得1958年诺贝尔化学奖胰岛素的研究发展史—了解胰岛素RosalynYalow

(andSolomonBerson)（美国）1959年开始用放射免疫方法测定血液中胰岛素含量1977年，获诺贝尔生理学或医学奖

胰岛素的研究发展史—得到胰岛素1926年JohnJ.Abel

——得到结晶胰岛素1935年ScottandFiacher——获得高纯度结晶胰岛素胰岛素的研究发展史—得到胰岛素1936年

HansChristanHagedorn,etal——合成鱼精蛋白锌胰岛素(PZI)1946年HansChristanHagedorn,etal——合成中效胰岛素制剂（NPH）Hagedorn，是PZI、NPH的主要发明者，内科医师，博士，丹麦Steno糖尿病中心创始人，兼任主任26年胰岛素的研究发展史—得到胰岛素1951年——锌胰岛素1961年——中性可溶性胰岛素1964年——预混胰岛素1972年——单峰胰岛素1973年——单组分胰岛素（纯度达到99%）1965年王应睐，邹承鲁，龚岳亭等

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

——发现胰岛素原1969年DorothyHodgkin(英)

——确定胰岛素氨基酸排列的三维空间结构1971年PierreFreychet(美)——确认胰岛素受体胰岛素的研究发展史—了解胰岛素胰岛素的研究发展史—了解胰岛素

1958年，由中科院上海生物化学所、有机化学所和北京大学联合进行人工合成胰岛素研究，1965年获得人工合成牛胰岛素。牛胰岛素晶体结构模型动物胰岛素的副作用

免疫反应胰岛素耐药高血糖、低血糖反复发生注射部位脂肪萎缩水肿（水钠潴留）胰岛素的研究发展史—合成胰岛素1979年Ullrich和Itakura

——阐明了胰岛素质粒的分子序列1979-1981年Goeddel和Chance

——开始用DNA技术生物合成人胰岛素1981年-

——基因合成重组人胰岛素系列制剂诺和灵人胰岛素的生产过程胰岛素的研究发展史—了解胰岛素用X线衍射法测出猪胰岛素晶体的立体结构为(中国，1971)：六个胰岛素分子和两个锌离子的胰岛素六聚体。两个胰岛素分子形成二聚体，三个二聚体围绕着三重轴形成对称排列的六聚体。作为胰岛素的储存形式，在胰岛素制剂注射到人体内也需要经过由六聚体解离为二聚体，再分解为单体释放入血液被利用的过程。胰岛素六聚体的三维结构图目前短效胰岛素治疗的问题皮下注射起效时间慢作用时间长早期餐后高血糖和随后的下一餐前的低血糖危险升高餐前30分钟注射胰岛素依从性差临床需要起效更快的胰岛素制剂—速效胰岛素类似物20世纪末——人胰岛素类似物研制成功胰岛素的研究发展史

改造胰岛素胰岛素的蛋白质空间结构对维持其生物活性有很重要的意义，人工合成的胰岛素制剂受此影响在皮下注射后需有一定的解离时间才能发挥效力，故治疗时需提前20-30分钟注射胰岛素。糖尿病人需要更接近生理状态、使用方便的胰岛素制剂。利用基因重组技术，修饰胰岛素的氨基酸组合：A1B1213028272728lispro基因合成的人胰岛素类似物优泌乐赖脯胰岛素速效胰岛素A1B12130天门冬氨酸赖氨酸glulisine谷氨酸赖氨酸谷赖胰岛素基因重组的速效人胰岛素类似物，直接以单体胰岛素的形式入血，能够在注射后被迅速吸收，注射10分钟后即可起效。与长效胰岛素联合应用，模拟基础、餐时胰岛素治疗，血糖更易控制，低血糖发生率低。人胰岛素类似物

基因重组的速效人胰岛素类似物的预混制剂，具有餐时注射起效快，灵活方便的特性。A1B12130天门冬氨酸脯氨酸aspart诺和锐门冬胰岛素诺和锐30特充速效胰岛素基因合成的人胰岛素类似物超长效人胰岛素类似物,比常规长效胰岛素作用时间更长,主要用于24小时长期控制基础血糖。可以与速效类似物联合使用,能很好的模拟正常人的生理性胰岛素分泌,使糖尿病患者的血糖水平得到24小时理想控制。A1B12130肉豆蔻酸赖氨酸detemirA1B12130精氨酸甘氨酸glargin32天门冬氨酸来得时甘精胰岛素中、长效胰岛素地特胰岛素诺和平与胰岛素研究相关的诺贝尔奖项斯德哥尔摩-诺贝尔颁奖大厅

1923--F.G.Banting

医学奖

J.J.R.Macleod

生理学奖

1958--FrederickSanger化学奖

1977--RosalynYalow

生理学或医学奖

TheNobelPrize胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷：2型糖尿病发病机理胰岛素敏感性胰岛素分泌大血管病变30%50%50%50%70%-100%

40%70%150%10%100%100%2型糖尿病糖耐量低减

出现胰岛素抵抗

正常糖代谢

二、重组人生长激素GH的相关基础知识生长激素的概述生长激素的释放和调控生长激素的分泌生长激素分泌的刺激因素生长激素分泌的抑制因素生长激素的生理作用生长激素概述结构：含有191个氨基酸残基的单链，由两个二硫键连接的蛋白质。分子量：22KD分泌：垂体前叶(腺垂体)嗜酸细胞分泌,是腺垂体中含量最多的激素,约占腺垂体激素的50%。图为hGH一级结构生长激素概述生长激素每天的分泌量:--儿童期约为16~20ug/kg.d--青春期激增到20~38ug/kg.d--成人分泌量减少,一直维持至老年生长激素概述hGH是非糖基化蛋白质激素,在垂体和循环中hGH的分子是非均一,包括单体、单体聚合体、分子片段和单体与其它蛋白的复合物。hGH-１基因为正常的hGH，主要在垂体的生长激素细胞中表达；hGH-2基因是一个变异基因，几乎只在胎盘中表达；病理情况下，hGH-2基因可在垂体瘤组织中表达。hGH-１基因编码２１７个aaGH前体，翻译后剪去26个aa的信号肽，形成22KD的191个氨基酸单链多肽的hGH；另一种剪切方式形成2０KD的1７６个氨基酸单链多肽；hGH-2基因的翻译产物可发生糖基化，使分子量增加到2５KD。22KDhGH约占垂体内hGH的７０～７５％，是循环中主要的hGH。生长激素的天然构象第一张生长激素晶体衍射照片显示SCIENCE，1992；255：306-312生长激素概述生长激素的分泌、调节高级神经中枢下丘脑垂体前叶生长激素GHRH(+)SRIF(-)IGFs(亦称生长介素)直接作用甲状腺性腺生长激素的分泌与调节特点：脉冲式分泌,与年龄相关，青春发育中期分泌脉冲幅度最大，分泌量最多频率：间隔约3～5小时高峰：睡后一小时分泌达高峰，分泌量是一天总量的一半以上。调节：下丘脑分泌两个神经激素生长激素释放激素（GHRH）生长激素释放抑制激素（SRIF）中枢神经系统通过多巴胺，5-羟色胺和去甲肾上腺素等神经递质调控GHRH和SRIH的分泌。生理下生长激素的分泌模式间隔3~5小时*，约8个脉冲/日，夜间最高青春期不同阶段生长激素的分泌青春期前早中后成人年龄（岁）9.0±0.311.5±0.214.4±0.216.4±0.423.0±0.624hGH浓度(ug/L)6.7±1.04.7±0.713.8±2.44.4±0.93.9±0.5GH脉冲强度(ug/L)14.4±1.312.8±1.322.4±2.814.7±3.910.3±1.3GH脉冲数(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生长激素生理作用（一）促进生长，调节骨代谢刺激骨骺端软骨细胞分化、增殖，从而促进骨生长，使骨长度增加。可直接刺激成骨细胞代谢，并对维持骨矿物质含量、骨密度起重要作用。协同性激素及促钙化激素共同干预骨的重塑。生长激素生理作用（二）调节物质代谢促进蛋白质合成，纠正负氮平衡。调节脂代谢，降低机体脂肪储备，增加血清脂肪酸含量，降低血清胆固醇和低密度脂蛋白水平。可降低细胞对胰岛素的敏感性，减少外周组织对葡萄糖利用，使血糖升高。对水、矿物质代谢有重要作用。可使细胞内钾盐、磷酸盐潴留，还可促进肾小管钠回吸收，引起水、钠潴留。生长激素生理作用（三）其他作用增加机体免疫力，刺激免疫球蛋白合成，促进巨噬细胞和淋巴细胞增殖。加速伤口愈合，刺激烧伤创面及手术切口成纤维细胞合成胶原。促进心肌蛋白合成，增加心肌收缩力，降低心肌耗氧量。GH具有抗衰老,促进脑功能效应;促进精子形成、排卵等生长激素分泌的刺激因素深睡眠运动应激状态低血糖药物：胰岛素（诱导低血糖）、可乐定、精氨酸等生长激素分泌的抑制因素快眼运动睡眠心理因素中枢神经系统肿瘤分娩损伤药物：糖皮质激素等甲状腺功能低下生长激素作用机制GH-IGF-I轴对GH分泌的调控：下丘脑垂体肝脏甲状腺性腺T3T4TE2GHBPIGFBP软骨生长（+）GHRHSRIF（-）生长激素作用机制生长激素通过直接作用于骨骼或通过IGF-1介导作用于骨骼，促进骨骼的线性增长。抗GH抗体阻碍GH与受体结合，从而抑制IGF-1的产生，进而其促生长效果Comparat