胰島素、
濾泡刺激素、生長激素
國軍高雄總醫院左營分院 臨床藥劑科
方志文 藥師
胰島素
2
胰島素結構
• 51-amino acid protein
– A 鏈含 21 個胺基酸 – B 鏈含 30 個胺基酸 – 含 3 個雙硫鍵
• A7-B7
• A20-B19
• A6-A11
• pI: 5.3
– 中性下帶負電
• 容易形成二聚體或更高階聚合體
– B 鏈與 C 鏈形成疏水相互作用
4
胰島素六聚體
• B 、 C 鏈產生疏水交互作用
– 雙聚體或多聚體
• 含二價金屬離子，形成六聚體複合物
– 二個鋅離子與相鄰三個單體聚合 – 生理上存在胰腺 b 細胞
• 商業配方加入酚類化合物作為抗微生物劑
– 引起結構轉換
– T< >R transition−
• 提高穩定性，降低殘留物
6
8
胰島素 onset
• 六聚體
– 六聚體無法直接進入微血管或淋巴管
• 淋巴運輸僅占 20%
– 需在體內分解成雙聚體及單體
• 時間決定胰島素的 onset
10
人體胰島素分泌
1. 因應進食而分泌 的胰島素
– 60–80 μU/mL
2. 餐間持續分泌的 基礎胰島素
– 5–15 μU/mL
速效型胰島素的調整
• NovoRapid or NovoLog
– B28 的 Proline 替換為帶有負電荷的 asparti c acid
– 減少自我鍵結
• Apidra
– B29 的 Glutamic acid 換為帶有負電荷 Lysine – B3 的 Asparagine 換為帶有負電荷 Lysine
• 使單體的相互鍵結失效，與雙聚體作用無關
• 與 Zn 的結合有關
12
速效型胰島素的調整
• 改變界面活性劑
– polysorbate 20 – 降低六聚體的形成
• 調整後的速效型胰島素
– 減少因 pH 改變造成的沉澱
• 呈透明狀
中效型胰島素
• NPH
– 結晶形態存在的胰島素 – 控制胰島素的吸收時間 – 藥物動力學
• Onset: 1-2 hr
• Duration: 6-12 hr
– 可與常規型預先混合
• 常規胰島素會透過靜電吸附在 NPH 表面
– 可逆性
14
長效型胰島素
• 基礎胰島素
• Insulin glargine (Lantus ®)
– 結構改變
• 21 位 asn 轉換為 glycine
• B 、 C 鏈末端加入 arginine
– 透明溶液
• 注射到體內後因 pH 變化沉澱
• 調整固體顆粒釋放速度
– 24 小時鄉段恆定吸收速率
– 不可與其他胰島素混合
長效型胰島素
• Insulin detemir (Levemir ®)
– 結構改變
• B30 threonine residue 去除
• B29 Lys 接上 14-carbon, myristoyl fatty acid
– 結構相互結合
16
濃縮胰島素
• 用於具有胰島素抗性病人
– 200 U/day 或 2 U/kg/day
• 胰島素的濃度增加，吸收會降低
– 需要更高的劑量
– Peak 和 duration 延後 – 提早給藥時間
胰島素的化學安定性
• 影響因素
– 溫度
• 形成雙聚體較不易水解
• 低溫下，雙聚體的行程速率大於水解速率
– pH
• 酸性環境下較容易轉換
• 胰島素的懸浮液多為中性
18
胰島素的物理安定性
• 影響因素
– 極端機械攪拌
– 暴露于空氣 - 液體介面 – 與高溫相結合
• NPH 最易受物理穩定性影響
– 溫度提升→提高疏水交互作用 – 機械攪拌→增加介面間混合應力 – 結霜
• 胰島素結晶凝聚在管壁
胰島素給藥途徑
• 傳統針具
• 筆針
• 吸入
• Insulin pump
• 口服
• 經皮吸收
20
注射針具
注射針具
22
吸入胰島素
• EXUBERA
–
https://
www.youtube.com/watch?v=vU1gVsul0ME
• Afrezza
–
https://
www.youtube.com/watch?v=zXNKZnX42Sg
Insulin pump
24
Insulin pump
濾泡刺激素
26
Follicle-Stimulating Hormone
• 用途
– 對 clomiphene 無反應
• 促進排軟
– 過度刺激卵巢
• 誘導多個濾泡發育，體外受精
– 性腺功能減退的男性
• 刺激精子生成
• 天然 FSH
– 由腦垂體前葉分泌
– 與雌性素、黃體成長素成協同作用
• 促進濾泡生長
28
FSH 製造
• 傳統上使用停經後婦女的尿液萃取
– 尿液需求量大
• 製造一批次須 100000 L 的尿液
• 正常成人一日尿量為 1~1.5 L
– 含有雜質
• LH
• 重組 DNA 製造 FSH
– 使用中國倉鼠卵巢細胞 (CHO cell)
• 移植二種人類基因的 FSH
30
FSH 製造
• CHO cell
– 容易植入外源 DNA
• 植入質體
– 培養基中能大量生產 – 貼壁生長依賴細胞
• 取得與萃取
– 取上清液
• Puregon®/Follistim®
– 一系列層析法
» 陰、陽離子交換、疏水層析、分子篩
• Gonal-F®
– 一系列層析法 + 免疫親和抗體
FSH 結構
• 由二個醣蛋白組成
– a 鏈
• 五個亞基內二硫鍵
• 92 個胺基酸
• Asn-52 與 Asn-78 上有接上糖蛋白
– b 鏈
• 六個亞基內二硫鍵
• 111 個胺基酸
• Asn-7 與 Asn-24 上有接上糖蛋白
32
FSH 結構
• 三級結構與生物活性有關
– 與受體結合力 – 信號傳導能力 – 血漿滯留時間
• 基因重組 FSH
34
FSH 與 iso-hormones 差異
• 無論是尿源性或重組 FSH
– 都具有 iso-hormones
• Iso-hormones
– 生肽與醣基結構相同 – 末端修飾寡糖不同
等電點 (pI) 不同
36
生物活性測量
• Receptor-binding assay
– 與受體結合性
• In vitro bioassay measures
– 測量 FSH 信號傳遞能力
• pI=5.49 比 4.27 大 20 倍
– 血漿滯留時間
38
FSH 製劑
• 尿源 FSH
– 純蛋白質 – 相對不穩定 – 通常做凍晶
FSH 製劑
• 重組 FSH ，凍晶
– Follitropin-α
• 蔗糖
– 稀釋劑、凍晶保護劑
• 磷酸和氫氧化鈉
– pH 調節
• L-methionine
– 抗氧化劑
• Polysorbate 20
– 防止吸附
– Follitropin-β
• 蔗糖、檸檬酸鈉
– 穩定劑
• Polysorbate 20
– 防止吸附、凍晶保護 劑
• 鹽酸鹽 / 氫氧化鈉
– pH 調節
40
FSH 製劑
• 重組 FSH ， ready-fo r-use solution
– Follitropin-α
• Poloxamer 188
– 取代 polysorbate 20
• m-cresol
– 防腐劑
• Follitropin-β
– L-methionine
• 穩定劑
新型 FSH
• 傳統治療需每日注射，約 2~3 周
• 新型 FSH 製劑
– 結構修飾，如 PEG 化
• 達緩釋效果
– 修改 FSH
• B 亞基沿伸
• 提高半衰期、增加活性
42
生長激素
Human growth hormone (hGH)
• 功能
– 脂肪分解
– 直接或間皆促進骨骼與軟骨生長 – 蛋白質合成
– 抑制葡萄萄代謝 – 增加游離脂肪酸 – 增加肌蛋白合成
44
Human growth hormone
• 最早由屍體上的腦垂體分離
– 首次應用在 1957 年，刺激腦垂體功能低下的兒 童生長
• Recombinant human growth hormone (rhGH)
– 與 hGH 差別在末端基團
• N-terminal methionine group
– 可由細菌、酵母、哺乳動物生產
hGH 結構
• 191 個胺基酸
• 三維結構
– 四個非平行的 α- 螺旋區域和三個小螺旋
• 結合位置
– 螺旋 4 和 1 之間連接環內的三個小螺旋
46
生長激素的作用與回饋機制
48
生理性 hGH
• 產率最高約在 20-70 歲
– 每十年下降 10-15%
• 隨性別、年齡、營養狀況、肥胖、活動狀 況改變
• 內源性最高血中濃度約為 10-30 ng/ml
– 通常發生在夜間
給藥模式
• 肌肉注射
– 每周三次 (TIW)
• 皮內注射
– 每天 (QD)
– 病人喜好度較高
– 通常注射在腹部、大腿、三角肌
50
藥物動力學
• IV
– 半衰期： 15-20 min
• SC 、 IV
– Peak
• IM: 2-4 hr
• SC: 4-6 hr
– 半衰期
• 2-5 hr
rhGH 製劑
• 製造方式
– 細菌 E. coli
– 酵母菌 S. cerevisiae
– 哺乳類細胞 C127 mouse cell line
52
臨床用途
• 生長激素缺乏
• 特發性身材矮小
• 特納綜合症 (Turner Syndrome)
• 普拉德 - 威利綜合症 (Prader-Willi Synd rome)
• 慢性腎功能不全 (CRI)/ 慢性腎病 (CKD)
• 努南綜合症 (Noonan Syndrome)
• 短腸綜合症
生長激素缺乏
• 成因
– 下丘腦垂體軸的遺傳缺陷、發育異常 – CNS 病變
– CNS 腫瘤的治療
• 診斷
– 進行二次 hGH 刺激
– 確認腦垂體生成或 hGH 分泌問題
54
生長激素缺乏
• 治療
– 0.7 mg/kg/wk
– 生長速度增加和最終成年身高增加 – 治療正相關
• hGH 劑量，身材矮小程度和注射頻率
• 通常第一年反應最大
– 治療負相關
• 實足年齡
– 治療至生長完成
• 由骨骺融合確認
生長激素缺乏
• 用於兒童癌症倖存者
– 可能增加二次腫瘤發生率
• 用於成人
– 早期 hGH 缺乏造成無法治療 – 需一年以上才能看到效果 – 女性需要更高的劑量
56
特發性身材矮小
• 成因不明
– hGH 缺乏分泌受損 – hGH 血中濃度較低 – hGH 抗性
• 給予 hGH 可以增加生長速度及最終身高
• 仍存在一定爭議
Turner syndrome
• 性染色體疾病，僅發生在女性
• 症狀
– 身高較矮
– 卵巢發育不全 – 第二性徵發育全
• 治療
– 單獨 hGH 0.375 mg/kg/wk – 或與 oxandrolone 並用
58
Prader-Willi syndrome
• 遺傳疾病
– 15 染色體突變
• 症狀
– 缺乏飽腹感 – 肥胖
– 性功能衰退 – 身材矮小 – 肌張力低下
Prader-Willi syndrome
• 治療
– hGH 0.24-0.48 mg/kg/wk
– 可以改善身高、體力、敏捷度
• 禁忌
– 嚴重肥胖
– 嚴重呼吸損害
60
短腸綜合症
• 症狀
– 小腸短小， 200 cm
• 成人 600-700 cm
– 吸收不良
• 依賴靜脈營養
• 治療
– 單獨 hGH 0.1 mg/kg/day – 或並用 glutamine
