122 аминокислот

ОдобренСнижение веса

Insulin

Также известен как: Humalog, Novolog, Lantus, Levemir, Tresiba

Молекулярная масса
5808.00 Da
Формула
C257H383N65O77S6
CAS
11061-68-0
Пути введения
4

Insulin — пептидный гормон из 51 аминокислоты, вырабатываемый бета-клетками поджелудочной железы; главный регулятор обмена глюкозы и основной анаболический гормон организма. Состоящий из двух полипептидных цепей (A-цепь: 21 аминокислота, B-цепь: 30 аминокислот), соединённых двумя дисульфидными связями, инсулин стал первым белком, структура которого была определена (Фредерик Сенгер, Нобелевская премия 1958 года), и первым терапевтическим белком, полученным методом рекомбинантной ДНК (1982 год). Открытие инсулина Бантингом и Бестом в 1921 году превратило сахарный диабет 1 типа из смертельного заболевания в управляемое состояние, став одним из важнейших медицинских прорывов XX века. Сегодня более 500 миллионов человек в мире зависят от инсулинотерапии. Современные аналоги инсулина разработаны с ультрабыстрым, быстрым, промежуточным и длительным профилями действия, чтобы имитировать физиологическую картину секреции инсулина.

Только в образовательных и исследовательских целях
Обновлено:Проверить научные источники

Раздел 01

Применение

Диабет 1 типа

Инсулин жизненно необходим для людей с диабетом 1 типа и остаётся незаменимым лекарством. Сегодня его вводят несколькими уколами в день или через инсулиновую помпу — устройство для непрерывной подачи инсулина под кожу.

Люди
Научная формулировка

Инсулин жизненно необходим для выживания при сахарном диабете 1 типа и остаётся незаменимым. Современное ведение пациентов использует множественные ежедневные инъекции или непрерывную подкожную инфузию инсулина (помповую терапию).

Диабет 2 типа

Инсулин применяют при диабете 2 типа, когда таблетки и препараты GLP-1 не дают достаточного контроля сахара. Сначала добавляют инсулин длительного действия, а при прогрессировании болезни — ещё и короткого действия перед едой.

Люди
Научная формулировка

Применяется, когда пероральные препараты и агонисты рецепторов GLP-1 (GLP-1RA) не достигают гликемического контроля. Базальный инсулин (гларгин, детемир, деглюдек), как правило, добавляется первым, а болюсный инсулин — при прогрессирующем заболевании.

«Умный» инсулин

Разрабатывают инсулин, который сам чувствует уровень глюкозы в крови и меняет свою активность в зависимости от него. Такие препараты пока проходят клинические испытания.

Люди
Научная формулировка

Глюкозочувствительные препараты «умного» инсулина, автоматически регулирующие свою активность в зависимости от уровня глюкозы крови, находятся в стадии клинической разработки.

«Искусственная поджелудочная»

Разрабатывают автоматические системы, которые объединяют постоянный датчик глюкозы с инсулиновой помпой и сами регулируют подачу инсулина. Это одно из самых передовых направлений в лечении диабета.

Люди
Научная формулировка

Автоматизированные системы доставки инсулина, объединяющие непрерывные мониторы глюкозы с инсулиновыми помпами, представляют собой передовой рубеж технологий лечения диабета.

Раздел 02

Механизм действия

Механизм 01

Как клетка ловит сигнал инсулина

  • Инсулин садится на свой рецептор, и тот включает сам себя, запуская передачу внутрь.
  • Дальше сигнал подхватывают белки-переходники (IRS), без которых он до клетки не доходит.
  • У мышей удаление обоих переходников в мышце или печени равносильно потере самого рецептора.
  • Один из двух вариантов рецептора преобладает в печени, а смешанные формы предпочитают родственные факторы роста.
Научная формулировка

Аутофосфорилирование инсулинового рецептора и докинг IRS

Инсулиновый рецептор — тирозинкиназа, которая аутофосфорилируется при связывании лиганда; семейство адаптерных белков IRS затем преобразует этот сигнал тирозинового фосфорилирования в сигнал липидкиназы, рекрутируя PI3K (Haeusler 2018). Адаптеры — не избыточный каркас: специфичная для мышц или печени делеция сразу Irs1 и Irs2 у мышей фенокопирует делецию самого гена рецептора (Petersen 2018). Существуют две изоформы рецептора. Экспрессия IR-B наиболее высока в печени, тогда как IR-A связывает IGF-2 с аффинностью, сравнимой с инсулином, а гибридные гетеротетрамеры IR/IGF1R связывают IGF-1 и IGF-2 предпочтительнее, чем инсулин (Boucher 2014).

Механизм 02

Главный переключатель обмена глюкозы

  • У мембраны накапливается сигнальный липид, который стягивает к себе киназы и включает белок AKT.
  • Из трёх версий AKT за глюкозу отвечает вторая, за рост — первая, за мозг — третья.
  • Ответы разнесены во времени: одни мишени срабатывают за секунды, другие за минуты, третьи за часы.
  • У пути есть встроенные тормоза — ферменты, которые снимают фосфат и закрывают доступ к рецептору.
Научная формулировка

От PI3K к PDK1 и AKT2 — узел метаболической сигнализации

PI3K образует PtdIns(3,4,5)P3 на плазматической мембране, рекрутируя PDK1, который фосфорилирует AKT по Thr308; mTORC2 добавляет фосфорилирование по Ser473 (Haeusler 2018). Из трёх изоформ AKT, AKT2 описывается как наиболее важная для гомеостаза глюкозы, AKT1 — для роста, AKT3 — для развития мозга. Фосфорилирование распределено во времени по уровням: AKT, TBC1D4 и FOXO отвечают в течение секунд, GSK3, TSC2 и S6K — в течение минут, SREBP1c — в течение часов. Тот же обзор перечисляет тормозящие механизмы: PTEN и SHIP2 расщепляют PIP3, PTP1B, PHLPP и PP2A удаляют фосфатную группу, а GRB10/GRB14 действуют как псевдосубстраты, блокируя доступ IRS к киназному домену рецептора.

Механизм 03

Как глюкоза попадает внутрь клетки

  • В покое переносчики глюкозы (GLUT4) хранятся в мелких пузырьках внутри жировых и мышечных клеток.
  • Сигнал снимает молекулярный стопор, и пузырьки едут к поверхности клетки.
  • Около половины переносчиков выходит на мембрану — этого хватает, чтобы объяснить измеренный транспорт.
  • Тот же сигнал разрешает запасать гликоген, хотя опыты на мышах ставят вклад этого шага под сомнение.
Научная формулировка

Контроль GLUT4 и запасания гликогена через TBC1D4-Rab

В базальном состоянии в жировых и мышечных клетках большая часть GLUT4 находится в тубуловезикулярных хранилищах диаметром около 70 нм, скопившихся рядом с транс-сетью Гольджи. Фосфорилирование TBC1D4/AS160 со стороны AKT рекрутирует 14-3-3 и инактивирует его Rab-GAP-активность, позволяя загрузку GTP на Rab10 в адипоцитах; специфичный для жировой ткани нокаут Rab10 у мышей ослабляет стимулированное инсулином поглощение глюкозы, тогда как в миоцитах L6 доминируют Rab8a и Rab13 (Klip 2019). Около 50% GLUT4 перераспределяется на плазматическую мембрану — этого достаточно, чтобы объяснить измеренное изменение транспорта. AKT также инактивирует GSK3, позволяя активацию гликогенсинтазы, хотя мыши с нокином GSK3 Ser21/Ser9-в-аланин ставят под сомнение, насколько значителен вклад этого этапа (Petersen 2018).

Механизм 04

Почему печень перестаёт выпускать глюкозу

  • Сигнал выталкивает из ядра белок-включатель (FOXO1), и гены производства глюкозы замолкают.
  • В печени мыши это происходит очень быстро — максимум приходится на первые 30 секунд.
  • Одновременно инсулин тормозит распад жира, и в кровь выходит меньше свободных жирных кислот.
  • Именно этот непрямой путь во многом и снижает выработку глюкозы: возврат жирных кислот отменял эффект.
Научная формулировка

FOXO1 и непрямой жировой путь к печёночной продукции глюкозы

AKT фосфорилирует FOXO1 по Thr24, Ser256 и Ser319, вызывая связывание с 14-3-3 и исключение из ядра, а также выключение G6pc и Pck1; у мышей с отсутствием печёночного FOXO1 наблюдается гипогликемия натощак и снижение продукции глюкозы (Petersen 2018). В печени in vivo фосфорилирование FOXO максимально уже через 30 секунд (Haeusler 2018). Параллельно инсулин активирует фосфодиэстеразу 3B адипоцитов, расщепляющую цАМФ и ослабляющую PKA-опосредованное фосфорилирование гормон-чувствительной липазы и перилипина. Острое подавление глюконеогенного потока в основном происходит опосредованно: снижение доставки NEFA понижает уровень печёночного ацетил-КоА — аллостерического активатора пируваткарбоксилазы, а инфузия NEFA во время панкреатических клэмпов устраняла этот эффект.

Механизм 05

Сборка белка и деление клеток

  • Сигнал снимает тормоз с центрального регулятора роста, и клетка активнее собирает белок.
  • Та же ветвь подпитывает печёночную программу генов, отвечающих за производство жиров.
  • Вторая, отдельная ветвь идёт через другие белки-переходники и запускает киназы ERK.
  • Из-за этой ветви инсулин считают сигналом не только обменным, но и ростовым.
Научная формулировка

Синтез белка через mTORC1 и митогенная ветвь Ras-ERK

AKT фосфорилирует и инактивирует TSC2, высвобождая mTORC1, который подавляет 4E-BP1 и активирует рибосомные киназы S6K1 и S6K2, повышая трансляцию, а также запитывает SREBP1 и печёночную программу липогенных генов (Boucher 2014; Haeusler 2018). Вторая, PI3K-независимая ветвь проходит через Shc и Grb2, чьи SH3-домены связывают SOS и Gab-1 для загрузки Ras. Возникающая активность ERK1/2 играет прямую роль в пролиферации или дифференцировке клеток, регулируя экспрессию генов или внеядерные события, такие как реорганизация цитоскелета (Boucher 2014). Именно эта ветвь объясняет, почему сигнализацию инсулина описывают одновременно как метаболическую и митогенную.

Раздел 03

Биологические пути

  1. Сигналинг IR/IRS/PI3K/AktРецептор инсулина аутофосфорилируется, а адаптеры IRS преобразуют сигнал в активность PI3K; PI3K образует PIP3, привлекая PDK1 для фосфорилирования Akt, где изоформа AKT2 ключевая для гомеостаза глюкозы.
  2. Akt/TBC1D4/GLUT4 и GSK-3βAkt фосфорилирует TBC1D4/AS160, инактивируя его Rab-GAP-активность, поэтому GLUT4 перемещается из везикул хранения на клеточную мембрану; Akt также инактивирует GSK-3β, разрешая активацию гликогенсинтазы.
  3. Подавление глюконеогенеза через Akt/FOXO1Akt фосфорилирует FOXO1, вызывая его выход из ядра и отключение генов глюконеогенеза G6pc и Pck1; подавление также идёт косвенно, поскольку блокировка липолиза адипоцитов снижает уровни NEFA и ацетил-КоА в печени.
  4. Синтез белка через mTORC1/p70S6KAkt инактивирует TSC2, высвобождая mTORC1 для подавления 4E-BP1 и активации рибосомных киназ S6K1 и S6K2, усиливая трансляцию, а тот же узел активирует SREBP-1c и липогенные гены печени.
  5. Ветвь роста Ras/Raf/MEK/ERKPI3K-независимая ветвь идёт через Shc и Grb2, чьи SH3-домены связывают SOS и Gab-1 для активации Ras; последующая активность ERK1/2 стимулирует пролиферацию клеток, придавая сигналингу инсулина митогенные свойства.

Раздел 04

Информация о дозировке

Аминокислотная последовательность
A-chain (21 aa) + B-chain (30 aa) linked by 2 disulfide bonds; A: GIVEQCCTSICSLYQLENYCN, B: FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT
Диапазоны, встречающиеся в экспериментальных работах
Путь / системаКонтекстИсследованный диапазонОграничение
Подкожно — диабет 1 типаStandards of Care ADA, базальный и пищевой инсулин0,4–1,0 ед/кг в сутки, обычно 0,5 у стабильного взрослого — около 35–45 ед в сутки при 70–90 кг, половина базально, половина на едуОтправная оценка, а не диапазон: врач за считаные дни пересобирает её под человека по измеренному сахару. «U», прочитанное как ноль, давало смертельные десятикратные передозировки.
Подкожно — диабет 2 типаStandards of Care ADA, начало базального инсулина10 ед в сутки или 0,1–0,2 ед/кг в сутки — около 7–18 ед при 70–90 кг — с прибавкой 2–4 ед или 10–15 % в неделю по сахару натощакНамеренно слишком мало, чтобы работать: число существует, чтобы его постепенно повышали. Выше 0,5 ед/кг в сутки оно перестаёт снижать средний сахар и добавляет вес и падения сахара.
Внутривенно — стационар, кетоацидозКонсенсус ADA 2024 по кризам высокого сахараКапельница с фиксированной скоростью 0,1 ед/кг в час — около 7–9 ед в час при 70–90 кг — со снижением до 0,05 ед/кг, когда сахар падает ниже 250 мг/длНеотделима от того, что идёт рядом: растворы, калий и почасовой контроль сахара и кетонов. Сама по себе она опасно роняет калий и сахар крови.
Подкожно — самостоятельно ради массыРасхожая практика в бодибилдинге, вне испытанийОколо 10 ед инсулина ультракороткого действия после тренировки, с углеводами — так это описано в разборах случаев; исследований дозы нетПрактика, а не находка: дозу для мышц у человека без диабета никогда не устанавливали. В публикациях — кома и смерть, а падение сахара приходит без предупреждения.

Раздел 05

Протоколы

Протоколы с участием этого пептида пока отсутствуют. Все протоколы

Раздел 06

Стабильность и хранение

  1. Хранение препарата

    Инсулин хранят при 2–8 °C до вскрытия, оберегая от замораживания. Современные аналоги имеют улучшенные профили стабильности, но как относительно хрупкий белок инсулин всё равно требует бережного обращения и защиты от экстремального нагрева.

  2. После вскрытия

    Используемые шприц-ручки или флаконы можно хранить при комнатной температуре, до 30 °C, в течение 28–42 дней в зависимости от формулы. Встряхивание и сильный нагрев разрушают белок, поэтому ручки держат вдали от прямого тепла и обращаются с ними бережно.

Раздел 07

Побочные эффекты и меры предосторожности

Побочные эффекты инсулина варьируют от риска низкого сахара крови (гипогликемии) до изменений в месте инъекции и редких системных реакций.

  1. Низкий сахар крови — самый значимый риск

    Гипогликемия (низкий сахар крови) — наиболее значимый риск. Тяжёлая гипогликемия может вызвать судороги, потерю сознания и смерть.

  2. Прибавка массы тела

    Прибавка массы тела (2–4 кг) характерна при начале инсулинотерапии.

  3. Липогипертрофия в местах инъекций

    Повторное введение в одно и то же место может вызвать липогипертрофию — уплотнение и появление жировых бугорков под кожей.

  4. Метаболические и связанные с жидкостью эффекты

    • Гипокалиемия (низкий калий крови) вследствие инсулин-опосредованного перераспределения калия.
    • Инсулиновые отёки (задержка жидкости) в начале лечения.
    • Периферические отёки (отёки конечностей).
    • Сообщалось о редких аллергических реакциях.

Раздел 08

Регуляторный статус

Инсулин одобрен всеми крупными регуляторами мира и остаётся одобренным уже несколько десятилетий — сначала как экстракты животного происхождения, затем как рекомбинантный человеческий инсулин с 1982 года, а сегодня — в десятках быстро-, средне- и длительно действующих форм.

Путаницу создаёт не факт одобрения, а особенности по юрисдикциям: часть рынка США продаётся без рецепта, а спортсменам для законного применения нужен подтверждённый диагноз.

  1. FDA / США

    Одобрен десятилетиями, во многих формах

    Быстродействующие (lispro, aspart, glulisine), обычный, NPH, длительного и сверхдлительного действия (glargine, detemir, degludec) и предварительно смешанные инсулины одобрены FDA, наряду со взаимозаменяемыми биоаналогами Semglee (2021) и Rezvoglar (2022).

  2. Исключение OTC в США

    Старые человеческие инсулины продаются без рецепта

    Обычный и NPH человеческий инсулин можно купить без рецепта по Поправке Дарема-Хамфри 1951 года — марка ReliOn сети Walmart стоит около $25 за флакон. Все современные аналоги инсулина остаются рецептурными.

  3. Перечень ВОЗ

    Входит в перечень основных лекарств

    Инсулин, включая аналоги длительного действия, входит в Примерный перечень основных лекарственных средств ВОЗ; организация рекомендует считать качественно подтверждённые биоаналоги инсулина взаимозаменяемыми при государственных закупках.

  4. EMA / Европа

    Одобрен, с растущей волной биоаналогов

    EMA дала положительное заключение по биоаналогу инсулина гларгин Ondibta (ноябрь 2025) и биоаналогам инсулина lispro/aspart Bysumlog и Dazparda (февраль 2026), расширив конкуренцию на аналоги длительного действия.

  5. WADA

    Запрещён по категории S4.4.2, а не S2

    WADA относит инсулины и их миметики к метаболическим модуляторам — неспецифицированная субстанция, запрещённая постоянно. Спортсмены с подтверждённым диагнозом диабета могут получить терапевтическое исключение (TUE).

Регуляторный статус и правила отпуска различаются по странам и меняются со временем. Безрецептурное исключение для старых человеческих инсулинов действует только в США — прежде чем полагаться на эти сведения, сверьтесь с правилами своего регулятора.

Раздел 09

Научные исследования

  1. [1]Mechanisms of Insulin Action and Insulin ResistancePetersen MC, Shulman GI. · Physiological Reviews · 2018
  2. [2]Biochemical and cellular properties of insulin receptor signallingHaeusler RA, McGraw TE, Accili D. · Nature Reviews Molecular Cell Biology · 2018
  3. [3]Insulin Receptor Signaling in Normal and Insulin-Resistant StatesBoucher J, Kleinridders A, Kahn CR. · Cold Spring Harbor Perspectives in Biology · 2014
  4. [4]Thirty sweet years of GLUT4Klip A, McGraw TE, James DE. · Journal of Biological Chemistry · 2019

Раздел 10

Часто задаваемые вопросы

Инсулин связывается с собственным рецептором — тирозинкиназой, встроенной в клеточную мембрану, — запуская аутофосфорилирование и сигнальный каскад через белки IRS и PI3K к AKT. Одна ветвь этого каскада перемещает переносчик глюкозы GLUT4 из внутриклеточных депо на поверхность клетки, позволяя глюкозе проникать в мышечные и жировые клетки; другая ветвь отключает выработку глюкозы в печени, исключая транскрипционный фактор FOXO1 из ядра примерно за 30 секунд. Вместе эти действия выводят глюкозу из крови и направляют её на хранение.

При диабете 1 типа базальный плюс болюсный инсулин устанавливают в диапазоне примерно 0,4–1,0 ЕД/кг в день, обычно около 0,5 у стабильного взрослого; это лишь стартовая оценка, которую врач корректирует в течение считаных дней по измеренному сахару крови, а не фиксированная программа. При диабете 2 типа базальный инсулин обычно начинают с примерно 10 ЕД в день, или 0,1–0,2 ЕД/кг, и постепенно повышают по уровню глюкозы натощак — стартовые дозы намеренно занижены, чтобы не сработать сами по себе. В обоих случаях цифра принадлежит текущему клиническому наблюдению, а не одноразовому расчёту.

Применение инсулина без диагностированного диабета, например после тренировки для набора мышц, никогда не было предметом исследования подбора дозы — примерно 10-ЕД дозы, описываемые в отчётах о случаях в бодибилдинге, никогда не устанавливались ни в одном испытании. Поскольку главный риск инсулина — гипогликемия, а собственная поджелудочная железа здорового человека и так регулирует сахар без него, экзогенный инсулин убирает этот естественный запас прочности; задокументированные исходы такого применения не по назначению включают кому и смерть.

Набор веса примерно на 2–4 килограмма — признанный и распространённый эффект при начале инсулинотерапии, наряду со связанным с ним риском снижения калия из-за влияния инсулина на клеточный сдвиг калия. Оба эффекта числятся среди установленных побочных эффектов у людей, применяющих его при диагностированном диабете, и это отдельно от любого применения вне этого контекста, у которого свои, отдельно задокументированные риски.

Механизм не тот же самый. Сам инсулин связывается с поверхностным клеточным рецептором и напрямую запускает механизм, перемещающий переносчики глюкозы и отключающий выработку глюкозы в печени, — это действие не зависит от собственной выработки инсулина организмом. Агонисты рецептора GLP-1 действуют выше по цепи, побуждая поджелудочную железу выделять больше собственного инсулина человека; эта разница в точке приложения каждого препарата — причина, по которой их иногда сочетают в лечении, а не рассматривают как взаимозаменяемые.

Нераспечатанный инсулин хранят в холодильнике при 2–8 °C, защищённым от заморозки. После начала использования шприц-ручки или флакона большинство препаратов можно хранить при комнатной температуре, до 30 °C, от 28 до 42 дней в зависимости от конкретного продукта — точное окно варьируется по форме выпуска, а встряхивание или воздействие тепла разрушает белок в любом случае.