Arten von Insulin

Insulin wird von den Betazellen der Pankreasinseln produziert. Dieses Protein (Mr 5800) besteht aus zwei Ketten, die durch eine Disulfidbrücke verbunden sind: Die A-Kette enthält 21 Aminosäuren, die B-Kette 30. Bei Aufnahme von Kohlenhydraten in den Körper wird Insulin freigesetzt, das den Abbau und die Verwertung von Glukose in Leber, Fettgewebe und Muskulatur unterstützt.

Insulin wird zur Substitutionstherapie bei Diabetes mellitus eingesetzt.

Herstellung von Insulinpräparaten

Insulin wird aus der Bauchspeicheldrüse von Tieren gewonnen. Schweineinsulin unterscheidet sich vom menschlichen Insulin nur um eine Aminosäure in der B-Kette, Rinder-Insulin um zwei Aminosäuren in der A-Kette und eine in der B-Kette. Aufgrund dieser geringen Unterschiede zum menschlichen Insulin zeigen tierische Insuline ähnliche Wirkungen. Die Antigenität von Schweineinsulin ist gering, die von Rinder-Insulin stärker ausgeprägt.

Menschliches Insulin wird auf zwei Wegen hergestellt: Biosynthese aus Schweineinsulin durch Ersatz der entsprechenden Aminosäure und gentechnisch in Escherichia coli-Zellen.

Gentechnisch verändertes Insulin wird zur Modifikation der pharmakologischen Eigenschaften produziert. Hauptmerkmal gentechnisch hergestellter Insulinpräparate ist der Erhalt der Spezifität für Insulinrezeptoren (z.B. in Bezug auf den IGF-1-Rezeptor, der die Zellproliferation fördert).

Formulierungen von Insulin

Insulinlösung. Lösliches Insulin wird als Normal- oder Regulärinsulin bezeichnet. In Notfällen (hypoglykämisches Koma) kann es intravenös (meist infusionsweise, da seine Wirkdauer kurz ist) verabreicht werden. Bei subkutaner Gabe tritt die Wirkung nach 15-20 Minuten ein, erreicht nach 2 Stunden das Maximum und hält etwa 6 Stunden an.

Insulinsuspension. Die Suspension insulinhaltiger Partikel wird subkutan injiziert, löst sich langsam auf und setzt das Insulin verzögert frei (Retard- oder Depot-Insulin). Solche Insulinformen erhält man durch Bildung eines unpolaren, schwerlöslichen Komplexes aus negativ geladenem Insulin und positiv geladenen Partikeln, z.B. dem kationischen Protein Protamin. In Gegenwart von Zinkionen bildet Insulin Kristalle (Zink-Insulin), wobei die Kristallgröße die Freisetzungsgeschwindigkeit bestimmt. Es gibt Insuline mit mittlerer und verlängerter Wirkdauer (über 24 Stunden).

Modifizierte Aminosäuresequenz

Schnellwirksame, gentechnisch hergestellte Insulinpräparate. Nach Verabreichung von Normalinsulin aggregieren die Moleküle am Injektionsort zu Hexameren. Erst nach deren Zerfall gelangt Insulin in die Blutbahn. Im Insulin lispro wurden zwei Aminosäuren ersetzt, was die Aggregationstendenz vermindert. Daher verlässt dieser Insulin-Typ den Injektionsort schnell: rascher Wirkbeginn und kurze Wirkdauer. Ähnliche Eigenschaften besitzt auch Insulin aspart. Schnellwirksame Insuline werden unmittelbar vor den Mahlzeiten injiziert, Normalinsulin dagegen 15-20 Minuten vorher.

Langwirksame, gentechnisch hergestellte Insulinpräparate. Mehrfache Austausche in der Aminosäuresequenz des Insulins glargin verändern die Molekülladung. Das Präparat löst sich bei pH 4 für die Injektion, fällt aber im physiologischen Gewebe-pH als Niederschlag aus. Erneutes Lösen und Diffusion in die Blutbahn erfolgen über etwa einen Tag.