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.