Insulina . Estructura

Insulina

Estructura

La insulina es una hormona reguladora del nivel de glucosa en la sangre (glucemia). Su forma activa consta de dos cadenas polipeptídicas: la A que es de 20 aminoácidos y la B que es de 31 aminoácidos. Estas dos cadenas se unen entre sí por medio de dos puentes disulfuros. La insulina se sintetiza como preproinsulina y después por diferentes procesos dentro de la célula se obtiene la insulina activa. A continuación, se muestra ambas cadenas de aminoácidos y la estructura 3D.

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Nombre comercial, aplicación clínica o comercial

Para poder entender como es la aplicación clínica y comercial de la insulina, primero se tiene que entender que hace. Como se mencionó anteriormente la insulina es una hormona que regula la cantidad de glucosa en la sangre. Ya que nuestras células requieren de energía para realizar cualquier proceso, la glucosa es la principal fuente de energía. Esta se obtiene de los alimentos y por medio de la digestión son convertidos en nutrientes. La insulina se secreta cuando hay hiperglucemia, es decir guando hay mucha glucosa en la sangre. Por lo que la insulina provoca la captación (entrada), almacenamiento y consumo de la glucosa en casi todos los tejidos del cuerpo, principalmente en los músculos, tejidos adiposo y el hígado.

Una de las principales razones por las cuales se desarrolló esta hormona de manera comercial es por la Diabetes. La Diabetes es aquella situación en la que los niveles de glucosa en la sangre están aumentados y la insulina no puede regularlos. Esto puede ocurrir por dos razones: la primera que no hay suficiente insulina, o que el cuerpo no responda a la insulina. Existen diferentes tipos de Diabetes:

Diabetes tipo 1: Se conoce como juvenil porque suele presentarse en niños y adultos jóvenes. Se debe a que el sistema inmunitario destruye las células beta del páncreas y el cuerpo no produce insulina. A estos pacientes se les debe inyectar insulina para que puedan regular la glucosa y tener una vida normal.

Diabetes tipo 2: Esta suele ocurrir ya en personas adultas. Se debe a que el cuerpo presenta una resistencia a la insulina y suele ir acompañado con la obesidad. La resistencia a la insulina ocurre cuando el cuerpo necesita secretar más insulina de lo normal para poder controlar la gran cantidad de glucosa en el cuerpo y en periodos de ayuno los niveles de insulina y glucosa no disminuyen (normalmente en periodos de ayuno es cuando estos niveles tienen que disminuir). Si la presencia de insulina es alta el cuerpo deja de responder a la hormona. Estos pacientes no necesitan inyecciones de insulina, ya que, si la producen, pero su cuerpo no responde, más bien deben de disminuir la cantidad de glucosa en su sangre. Por lo que a estos pacientes se les sugiere tener una dieta balanceada, ejercicio y medicación ( generalmente antidiabéticos orales).

Diabetes gestacional: Esta se desarrolla durante el embarazo, pero todavía no se entiende porque completamente, la madre presenta resistencia a la insulina. Normalmente, después del parto esta diabetes desaparece, aunque hace que las madres se predispongan a posteriormente desarrollar diabetes de tipo 2.

La insulina se descubrió en el año 1921, y en el año 1923 a Frederick Banting y profesor MacLeod de la Universidad de Toronto se les dio el Premio Nobel de Medicina. Ambos con ayuda de un estudiante de medicina y otro doctor pudieron purificar la insulina y utilizarla en humanos. Cabe mencionar que las primeras insulinas eran altamente impuras por las cuales las personas se salvaban, pero llegaban a tener fuertes reacciones en el sitio donde se aplicó la inyección.

El 30 de mayo de 1922, se firmó una colaboración entre la Universidad de Toronto, donde los investigadores habían cedido los derechos de la insulina a Eli Lilly. En este acuerdo se decía que el laboratorio era el que producía la insulina y se quedarían con los derechos exclusivos para toda América. La empresa se Lilly acordó que ellos usarían el término “Iletin” para la insulina que se comercializo desde 1923. El investigador George Walden de la empresa de Lilly, desarrollo un método para la purificación de la insulina más avanzado, que permitió la producción de esta a gran escala y con considerable aumento en estabilidad y pureza. Se lanzo a vender en primer lugar en EUA y Canadá, y llevaron casi 95 años en el mercado. Su insulina procedía de ganado bovino y porcino.

El problema de la insulina animal fue que era muy caro el proceso y se necesitaban muchos animales, en proporción un diabético necesitaba los páncreas de aproximadamente 50 cerdos. No solo se necesitaban muchos animales, sino también muy pocas personas tenían alcance a este tratamiento. Igual por la diferencia de aminoácidos entre la insulina animal y humana, muchas personas desarrollaban alergias por las cuales debían de abandonar el tratamiento.

Evolución de la Insulina

Primera Evolución

Naturalmente la insulina humana presenta un inicio de la acción de 30 minutos a una hora, hay un pico de efecto entre dos y cuatro horas, y la duración es de seis a ocho horas. Por este motivo, la insulina que se utilizaba al principio tenía poco tiempo de acción, por lo que se requerían muchas inyecciones en un lapso de poco tiempo. Por eso he 1936 en un laboratorio danés Nordish Insulin Laboratorium logran combinar la insulina con protamina (proteína con bajo peso molecular), donde hicieron que el inicio de su acción sea de 1-2 horas, un pico máximo de 4-8 horas y una duración de 12 horas. Esta fue la primera insulina de acción retardada. Posteriormente, se descubrió que al adicionar zinc a la insulina con protamina se prolongaba aún más la duración de su actividad (hasta más de 24 horas).

Segunda Evolución

En 1946 Hagedom desarrollo la insulina NPH (Neutral Orotamine Hagedom), que se conoce también como isophane. Es una variante de la mezcla insulina protamina zinc con una duración de efecto de 24 horas, pero además podía ser mezclada con una parte de insulina “normal”, que es de acción rápida. Fue llamada insulina de “acción intermedia” y en 1946 se lanzó al mercado y alcanzo gran popularidad en uso clínico.

Años después en los laboratorios Novo, se desarrolla la trilogía de insulinas Lente, Semilente, Lente y Ultralente, que son diferentes combinaciones de zinc con la insulina amorfa y cristalina y con diferentes proporciones. De esta manera se lograban conseguir distintos tiempos de acción y duración. Estas fueron las primeras insulinas denominadas insulinas lentas.

Compañía productora y Posible patente

Se menciono anteriormente los científicos Benting y MacLeod vendieron la patente a la Universidad de Tronto (fue el acuerdo) por un dólar, y a su vez, en 1923 cedieron el derecho de fabricación y de patente de cualquier mejora a las compañías farmacéuticas. Desde entonces, diferentes empresas farmacéuticas han ido obteniendo diferentes patentes donde incluyen las mejoras en el producto. Lilly fue de las primeras empresas en salir al mercado con la insulina y actualmente sigue siendo uno de los principales productores de esta. En el 2014 expiraron las patentes de la insulina sintética, y desde entonces se comercializaron las primeras versiones de insulina “genérica” pero no han conseguido comercialización patente ya que muchos médicos las perciben como obsoletas. Lilly ha sido de las empresas que vende la insulina recombinante o como seria el termino correctos análogos de la insulina. En 1966 se produjo el primer análogo de la insulina de acción rápida llamada Humalog. Esta fue desarrollada mediante una modificación de la secuencia de aminoácidos de la insulina humana. Se lograba aumentar la velocidad del efecto en los pacientes. La marca Lantus también produjo un análogo de la insulina llamada glargina. Donde se observó que alargando una de las cadenas de aminoácidos y substituyendo una glicina por una arginina se lograba una insulina poco soluble lo que provocaba que su efecto se alargara a lo largo del día.

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Insulina Recombinante

En 1978 W. Gilbert y Lydia Villa-Komaroff identificaron los genes responsables de la síntesis de la proinsulina. Pero tuvieron un problema ya que la insulina se produce a partir de una única cadena que se corta en varios sitios hasta quedar convertida en dos cadenas unidas por enlaces disulfuros. La solución fue sintetizar las dos cadenas por separado y unirlas posteriormente. El procedimiento llevado a cabo fue utilizar bacterias Escherichia Coli para producir de forma separada las cadenas A y B de la insulina humana, para ello se utilizaron los genes que las codifican en las bacterias mediante un vector pBR322. “Posteriormente se llevaba a cabo la purificación, plegamiento y unión in vitro de las cadenas mediante la oxidación de las cisteínas para formar los puentes disulfuro de la proteína activa” (3).

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