Insulin. Sammanfattning. Student: Vida Basti. Kurs: Biologiskt aktiva naturprodukter i läkemedelsutveckling, 7.5hp. Termin: VT-13 VT 13

Transkript

1 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling Insulin Figur 1 Strukturen för en hexamer insulin (Smith G.D., 2012) Student: Vida Basti Kurs: Biologiskt aktiva naturprodukter i läkemedelsutveckling, 7.5hp Termin: VT-13 Sammanfattning 1

2 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling Insulin är ett tillväxthormon som bland annat reglerar blodsockerhalten. Om man får brist på insulin så får man sjukdomen diabetes mellitus. Innan man upptäckte insulinet så kallade man sjukdomen för sockersjukan då man endast visste att det fanns en koppling till socker. De som insjuknade dog snart inpå så det var en fruktad sjukdom. Diabetes typ-1 är en autoimmun sjukdom som drabbar yngre personer medan typ-2 drabbar äldre och beror på en ökad insulinkänslighet och är till stor del ärftligt. Typ två beror ofta på faktorer som övervikt och ohälsosam livsstil. Numera är diabetes typ-2 en folksjukdom som lyckligtvis kan förebyggas till stor del genom en radikal livsstilsändring. Forskningen efter nya läkemedel och behandlingsstrateger fortgår gällande båda typerna av diabetes. En eftersträvad metod är att inta humant insulin via inhalationspreparat men detta är fortfarande under utveckling. Parallellt med detta försöker man hitta nya, mindre smärtsamma och mer användarvänliga insulinpennor. 2

3 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling Innehållsförteckning Sida Sammanfattning 2 Historisk bakgrund 4 Metodbeskrivning för extraktion och isolering av substansen 5 Beskrivning av biologisk aktivitet 5 Läkemedelbehandling 6 Läkemedelsutveckling 8 Framtiden 9 Referenslista 10 Historisk bakgrund och forskning 3

4 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling När man hör ordet insulin så kopplar de flesta utav oss det till sjukdomen diabetes, också känd som sockersjukan. Det innebär att kroppen inte kan producera insulin, vilket innebär att socker inte kan brytas ner och cellerna får i sin tur inte den energi som de behöver. Men vad är egentligen insulin och hur upptäcktes det? Innan man visste vad insulin var för något så var diabetes en dödlig sjukdom utan botemedel. Med tiden såg man att patienterna mådde bättre om man uteslöt socker ur deras kost men att detta fortfarande inte botade patienten utan gav den endast ett par extra år att leva. På 1800-talet upptäckte man att avlidna patienter med sockersjukan hade skador på bukspottkörtel (pankreas). Paul Langerhans var en ung student som år 1869 upptäckte ö-liknande ansamlingar av celler i bukspottkörteln. På senare tid förstod man att det var här som insulin tillverkades och man döpte cellområdet till Langerhanska öarna. 20 år senare gjorde forskaren Oskar Minkowski en rad djurexperiment där han opererade bort bukspottkörteln på hundar. Det visade sig att dessa hundar rätt snabbt utvecklade diabetes. Symptomen var att de blev allt svagare, ständigt törstiga och kissade mycket. Frederick Banting, Charles Best och Bertram Collip spann vidare på detta och fick väldigt goda resultat. År 1923 vann Frederick Banting och John Macleod (som var proffesor vid institutet där labbandet ägde rum och han hade stöttat projektet från start). Det har varit mycket omdebatterat om varför Best inte fick vara med att dela priset istället för Macleod men så vart det i alla fall (Nobel media AB). Insulin botar inte själva sjukdomen diabetes men det ger patienterna en möjlighet att fortsätta leva! Figur2BantingochBestmeden utavdiabeteshundarnafrån derasexperiment(nobelmedia AB,2013) Metodbeskrivning för extraktion och isolering av substansen Man kan extrahera insulin ur rötterna på växter ur familjen Asteraceae och Campanulaceae. Insulin är lättlösligt i varmvatten och ger en utfällning vid nedkylningen, dessa egenskaper utnyttjar man vid isolering av insulin från växtrötterna (Samuelsson och Bohlin 2009, ). 4

5 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling Forskaren Frederick Banting extraherade insulin direkt från bukspottkörteln. Han frös ner skivade bitar av organet och fryste in de i en koksaltlösning varpå han malde ner bitarna och filtrerade de (Nobel media AB). Numera framställer man insulin syntetiskt, nämligen en analog av humant insulin där man bytt plats på två aminosyror. Insulinet produceras av ett protein o genmodifierade bakterier såsom Escherichia coli (Läkemedelsverket, 2013). Beskrivning av biologisk aktivitet Insulin är ett hormon som utsöndras av kroppen till svar på förhöjda nivåer av glukos i blodet. Detta sker oftast i samband med att vi äter. När insulin utsöndras så skickas det signaler som svar ut till lever, muskel- och fettvävnader som talar om att det finns glukos som behöver brytas ner. Glukos bryts ner till glykogen via glukogenesen som sedan lagras i muskelvävnader och i levern. Men insulin behövs även när vi inte äter då den håller blodsockernivån i balans. Insulin spelar även en viktig roll inom metabolismen av fettsyror. Utan insulin skulle kroppen börja använda sig utan fettceller för att utvinna energi istället för glukos. Insulin produceras i bukspottkörteln, närmare bestämt i langerhanska öarna. Hos en del organismer verkar den även som ett tillväxthormon (Sanofi-aventis). Läkemedelsbehandling Figur3Härkanmanse mankreasochlangerhanska öarna(nobelmediaab, 2013). Man har olika behandlingsstrategier beroende på om man vänder sig till en typ-1 diabetiker eller en typ-2 diabetiker. Typ-1 diabetes innebär att kroppen helt förlorat förmågan att producera insulin och är en autoimmun sjukdom (kroppen angriper och bryter ner de insulinproducerande cellerna) som ofta visar sig i tonåren. Har man väl fått diagnosen typ-1 diabetes så kommer man att ha sjukdomen livet ut. Dessa patienter behandlas med injektioner av insulin via en insulinpenna. Insulinpennornas form och storlek varierar och det finns alltifrån engångsdoser till flergångsdoser. En viktig del av diabetesforskningen går ut på att utveckla de redan existerande insulinpennorna för att få de att bli mer användarvänliga och smidiga samt orsaka mindre smärta. 5

6 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling Figur4Såhärkaninsulinpennorseut(ssdf,2013) Typ-2 diabetes däremot uppkommer senare i livet, ofta till följd av övervikt, och innebär att cellerna blivit okänsliga för insulin eller att bukspottkörtelns insulinproduktion minskat. Denna typ av diabetes är den vanligaste sorten och den går att bli av med om man upptäcker det tidigt och ändrar livsstilsmönster. Rekommendationerna är att man omedelbart startar en regim som går ut på en noga övervakad kostplan, viktminskning och fysisk aktivitet. Det är även viktigt att man avstår från rökning och alkohol samt att man drar ner på stressen. (Läkemedelsverket, 2013). För typ-2 diabetes är Metformin förstahandspreparatet. Den har 3 olika verkningsmekanismer (Fass, 2013) 1. Hämmar glukoneogenesen och glykogeolysen vilket leder till att levern minskar sin glukosproduktion. 2. Ökar insulinkänslighet och upptag i muskulaturen. 3. Fördröjer glukosabsorptionen över tarmväggen. Vid typ-1 diabetes ges insulin på olika sätt, vilket individuell anpassas efter behov: Måltidsinsulin - direktverkande insulin Tas i samband med måltid. Maxeffekt efter 30min-2h Exempel på läkemedel är: Apidra, Humalog och NovoRapid. Måltidsinsulin - snabbverkande insulin 6

7 Student:VidaBasti Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling VT 13 Tas 30min innan måltid. Maxeffekt efter 1-3h Exempel på läkemedel är: Humulin Regular, Insuman Rapid och Actrapid. Basinsulin - medellångverkande insulin Ges en gång per dygn, totaleffekten sitter i 24h men maxeffekt efter 4-8h. Exempel på läkemedel är: Insuman Basal, Humulin NPH och Insulatard. Basinsulin - långverkande insulin Ges en till två gånger per dygn, totaleffekt i 16-28h men har en mer jämn effekt och ingen tydlig maxeffekt som de mer snabbverkande sorterna. Exempel på läkemedel är:lantus och Levemir. Blandinsulin Denna typ av insulin är blandningar mellan direktverkande och medellångverkande insulin i olika proportioner. Ges två gånger per dygn (frukost och middag). Exempel på läkemedel är: Humulin Mix, Insuman Comb 25, Humalog Mix och NovoMix. (Källa: Stockholms läns landsting, 2013) Läkemedelsutveckling Som det ser ut idag är insulininjektioner det administreringssätt som har högst biotillgänglighet. Men att sticka sig med en nål flera gånger dagligen är både smärtsamt, tidskrävande och opraktiskt. Då diabetes är en vanlig folksjukdom finns det en stor marknad för nya sätt att kunna uppfylla insulinbehovet hos diabetiker men som inte involverar sprutor. Mycket forskning bedrivs kring behandlingsmöjligheterna med insulin via inhalation. Redan efter att Bantning vann nobelpriset har man försökt hitta ett sådant alternativ. Problemet såhär långt har varit att biotillgängligheten via inhalation varit för låg. Sen finns det andra sjukdomar och fysiologiska tillstånd som kan försvåra intaget av insulin via inhalation. Andningsbesvär och ålder kan vara en sådan faktor. En studie visade också på att före detta rökare som inhalerade insulin löpte en något större risk för att få lungcancer. Det har funnits ett antal registrerade läkemedel som t.ex. Exubera men dessa har avregistrerats (Mastrandrea, 2010). 7

8 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling Men forskarna lär inte ge upp utan detta är en pågående process och i framtiden kommer vi se nya förbättrade preparat på marknaden. Framtiden Jag tror att man inom en snar framtid kommer att ha forskat fram insulin i smartare beredningsformer såsom via oral tablett eller en vidareutveckling på inhalations prepraten. Dessutom tror jag på att man kommer satsa mer på att förebygga typ-2 diabetes som ju är den vanligare typen och som man vet är ärftlig. I ju med att diabetes typ-1 är en autoimmun sjukdom så skulle man kunna hitta en väg att stoppa denna process. Detta genom att man först går in på djupet av den farmakologiska mekanismen bakom initieringsprocessen av denna sjukdom. 8

9 Student:VidaBasti VT 13 Biologisktaktivanaturprodukteriläkemedelsutveckling Referenslista FASS hemsida. Sökord: Metformin URL: &DocTypeID=3 (Hämtad: ). Läkemedelsverkets hemsida. Sökord: humalog, insulin och diabetes URL: (Hämtad: ). Mastrandrea, L. D Inhaled insulin: overview of a novel route of insulin administration. Vasc Health Risk Manag. 6: URL: (Hämtad: ). Samuelsson, G., Bohlin, L Drugs of natural origin, A treatise of Pharmacognosy. 6. Uppl. Stockholm: Apotekarsocieteten. Smith G.D. (2012) The Hospital for Sick Children is a health care affiliated with the University of Toronto. URL: (Hämtad: ). Stockholms läns landsting. Sökord: typ-1 diabetes. URL: (Hämtad: ) Stor Stockholms diabetesförenings hemsida. URL: (Hämtad: ). Nobelprisets officiella hemsida. Sökord: The Discovery of Insulin. Nobelprize.org. (Hämtad: ). 9