25.7: Insulin: Biosynthese, Chemie und Herstellung

Das endoplasmatische Retikulum (ER) pankreatischer β-Zellen synthetisiert Präproinsulin, das aus einem Signalpeptid, A- und B-Ketten und einem C-Peptid besteht. Präproinsulin wird dann gespalten und zu Proinsulin gefaltet, das zum Golgi-Apparat transloziert wird, wo es sortiert und in sekretorische Granula verpackt wird. In diesen Granula werden durch enzymatisches Schneiden Insulin und C-Peptid erzeugt.

Eine Schädigung oder Funktionsbeeinträchtigung der β-Zellen hemmt die Insulinproduktion und führt zu Diabetes. Bei der Diabetesbehandlung wird hauptsächlich rekombinantes Humaninsulin in regulärer Form oder gebunden an neutrales Protamin Hagedorn (NPH) eingesetzt. Es sind sowohl schnell wirkende als auch lang wirkende Insulinanaloga erhältlich, die durch Modifizierung der Aminosäuresequenzen oder der Insulinstruktur entstehen.

Insulin Lispro beispielsweise, das durch Umkehrung der 28. und 29. Aminosäure in der B-Kette entsteht, fördert eine schnelle Absorption durch Bildung von Monomeren. Insulin Glargin hingegen ersetzt Asparagin an der 21. Position durch Glycin und verlängert die B-Kette durch Hinzufügen von zwei Argininen. Es fällt bei der Injektion bei einem pH-Wert von 7,4 aus, was zu einer langsameren Absorption und einer längeren Wirkung führt. Diese Modifikationen verbessern die Diabetesbehandlung, indem sie die Wirkung des Insulins an die Bedürfnisse des Patienten anpassen.

Das endoplasmatische Retikulum der Bauchspeicheldrüse β Zellen synthetisiert Präproinsulin, das aus einem Signalpeptid, B- und A-Ketten und einem C-Peptid besteht. Durch die Spaltung des Signalpeptids und die Bildung von Disulfidbindungen entsteht Proinsulin, das dann zum Golgi-Apparat transportiert wird.

Danach schneiden Prohormon-Konvertlasten Proinsulin ab und trennen C-Peptid und Insulin, das disulfidgebundene A- und B-Ketten enthält, die zusammen in Granulaten gespeichert werden.

β-Zellschäden oder Funktionsstörungen unterdrücken die Insulinproduktion und verursachen Diabetes mit Hyperglykämie.

Die Diabetestherapie umfasst hauptsächlich rekombinantes Humaninsulin in Form von regulären oder neutralen Protamin-Hagedorn-Formulierungen.

Darüber hinaus entstehen durch die Modifikation von Aminosäuresequenzen oder der Insulinstruktur schnell oder lang wirkende Analoga.

Zum Beispiel ermöglicht Insulin lispro, das durch die Umkehrung der 28. und 29. Aminosäure in der B-Kette gebildet wird, eine schnelle Absorption durch Monomerbildung.

Insulin glargin ersetzt Asn an der Position 21 durch Gly und verlängert die B-Kette um zwei Arg. Nach der Injektion fällt es bei einem pH-Wert von 7,4 aus, verlangsamt die Absorption und verlängert die Wirkung.