Insulin

Übersicht über Insulin als Molekül und als Medikament:

1. Was ist Insulin als Molekül?

• Typ: Peptidhormon (kein kleines Molekül, sondern ein Protein).

• Struktur:

  • Besteht aus zwei Polypeptidketten (A-Kette mit 21 Aminosäuren, B-Kette mit 30 Aminosäuren).

  • Beide Ketten sind über Disulfidbrücken (Schwefelbindungen) miteinander verbunden.

  • Gesamt: 51 Aminosäuren, Molekülmasse ~5,8 kDa.

• Bildung im Körper:

  • Zunächst wird Präproinsulin in den β-Zellen des Pankreas gebildet.

  • Daraus wird Proinsulin (A-, B-Kette + C-Peptid).

  • Durch enzymatische Spaltung entsteht das aktive Insulin (A- und B-Kette), das ins Blut abgegeben wird.

• Wirkung:

  • Bindet an den Insulinrezeptor (Tyrosinkinase-Rezeptor).

  • Fördert Aufnahme von Glukose in Muskel- und Fettzellen, aktiviert Glykolyse und Glykogensynthese, hemmt Glukoneogenese → senkt den Blutzucker.

⚗️ 2. Herstellung von Insulin als Medikament

Früher und heute gibt es verschiedene Wege:

a) Historisch

• Bis ca. 1980: Isolierung aus Bauchspeicheldrüsen von Rindern und Schweinen (Schlachthof-Insulin).

• Nachteil: Geringfügige Aminosäureunterschiede zum menschlichen Insulin → Allergien & Immunreaktionen.

b) Heutige Herstellung (Biotechnologie)

➡️ Rekombinante DNA-Technologie (seit 1982, erstes Biotech-Medikament „Humulin“ von Eli Lilly).

Prinzip:

1. Gen für humanes Insulin wird synthetisch hergestellt und in ein Plasmid eingebaut.

2. Dieses Plasmid wird in Bakterien (meist E. coli) oder Hefezellen (z. B. Saccharomyces cerevisiae) eingeschleust.

3. Die Mikroorganismen produzieren das Insulin-Protein in Fermentern.

4. Reinigung durch Chromatographie und Faltung der Proteine zu funktionellem Insulin.

5. Formulierung in Injektionslösungen (mit Zink, Protamin oder anderen Zusätzen zur Steuerung der Wirkdauer).

c) Insulin-Analoga

• Durch gezielte Veränderung der Aminosäuresequenz werden Pharmakokinetik und Wirkdauer angepasst:

  • Schnellwirksam (z. B. Insulin lispro, aspart, glulisin).

  • Langwirksam (z. B. Insulin glargin, detemir, degludec).

• Herstellung ebenfalls gentechnologisch, nur mit leicht veränderten Genen.

? 3. Darreichungsformen

• Injektion (klassisch mit Spritze, heute meist Pens).

• Pumpen (kontinuierliche Abgabe).

• Neuere Ansätze: inhalatives Insulin (Exubera, Afrezza).

Zusammengefasst: Insulin ist ein Protein-Hormon, das den Blutzucker reguliert. Als Medikament wird es heute fast ausschließlich gentechnologisch in Bakterien oder Hefen hergestellt und dann als Humaninsulin oder modifiziertes Analog-Insulin für die Diabetesbehandlung aufbereitet.