Teksti: Mika Haulo, Ella Manninen
Apteekista saatava insuliini ei ole pelkkää insuliinia. Tuoteselostusta lukemalla selviää, että insuliini sisältää kymmenkunta kryptisen kuuloista ainesosaa. Mitä ne ovat ja mihin niitä tarvitaan?
Lääkeinsuliinissa tarvitaan erilaisia apuaineita, koska sen pitää säilyä paljon pitempään kuin haiman tuottaman insuliinin. Haima tuottaa vain yhdenlaista insuliinia, ja se siirtyy suoraan haimasta maksan kautta verenkiertoon. Näin insuliini pääsee suoraan säätämään sokerin vapautumista maksasta. Ulkoisesti annosteltu insuliini kulkee ensin rasvakudokseen ja suuren verenkierron kautta, ennen kuin se pääsee maksaan.
Myös insuliinien vaikutusprofiili vaikuttaa niiden koostumukseen. Ateriainsuliinien täytyy toimia nopeasti, perusinsuliinien hitaasti.
Puhdas ihmisinsuliini olisi epäkäytännöllinen ja huonosti toimiva hoitomuoto, jos sitä yritettäisiin käyttää sellaisenaan sen luontaisen ympäristön ulkopuolella.
Perusliuos eli injektiovesi
Insuliinia ei voi ottaa suun kautta, koska se on proteiini, ja ruuansulatuksen mahahapot ja suolistoentsyymit pilkkoisivat sen. Siksi se annostellaan ihon läpi pistämällä tai pumppuhoidossa kanyylin kautta. Jotta tämä onnistuisi, insuliinin pitää olla nestemäistä. Siksi kaikki insuliinivalmisteen ainesosat liuotetaan injektioveteen.
Suurin osa insuliinikynän tai -pullon sisällöstä on injektionestettä, eli käytännössä erittäin tarkasti puhdistettua steriiliä vettä. Vaikuttavaa insuliinia on vain noin kolme tuhannesosaa ja erilaisia lisäaineita suurin piirtein saman verran. Jos täyttäisit kymmenen litran ämpärin insuliinilla, sen sisältämä puhdas insuliini painaisi vähemmän kuin kärpänen.
Se kuinka paljon injektiovettä käytetään suhteessa muihin ainesosiin, on käytännössä hyväksi havaittu kompromissi. Jos nesteen määrä on liian iso, insuliinin annostelu voi olla kivuliasta. Toisaalta mitä enemmän nestettä on, sitä luotettavammin saadaan annosteltua aina sama määrä insuliinia tilavuusyksikköä kohden.
Injektionesteen määrä ei siis vaikuta insuliiniyksikön tehoon, mutta sen sopivalla pitoisuudella annostelusta saadaan käytännöllistä, luotettavaa ja miellyttävän tuntuista.
Säilytysaineet
Lääkeinsuliinissa tarvitaan erilaisia apuaineita, koska sen elinkaari on moninkertaisesti pidempi kuin terveen haiman tuottamalla insuliinilla.
Insuliinivalmisteissa käytettyjä säilytysaineita ovat metakresoli, fenoli, sinkkioksidi, sinkkiasetaatti, sinkkikloridi ja polysorbaatti 20.
Insuliini on kemialliselta rakenteeltaan monimutkainen molekyyli. Jos sen rakenne muuttuu tai hajoaa, se menettää tehoaan. Erilaisten säilytysaineiden tehtävä on estää näitä muutoksia ja pitää insuliinimolekyylien rakenne ehjänä mahdollisimman pitkään.
Lääkeinsuliinin pitää säilyä valmistamisen jälkeen käyttökelpoisena useita vuosia kylmässä varastoituna. Senkin jälkeen, kun kynään tai pulloon pakattu insuliini on otettu kotona huoneenlämpöön, sen pitää säilyä tehokkaana noin kuukausi, jonka aikana diabeetikko ehtii käyttää pakkauksen sisällön loppuun. Ilman säilytysaineita tämä ei onnistuisi.
Säilytysaineet estävät insuliiniliuoksessa tapahtuvaa bakteerikasvua, joka ennen pitkää pilaisi valmisteen. Tämä tosin ei ole nykyaikaisilla valmistusmenetelmillä kovinkaan suuri ongelma.
Kun joskus puhutaan insuliiniallergiasta, tarkoitetaan useimmiten yliherkkyyttä yhdelle tai useammalle apuaineelle. Säilytysaineista tyypillisin iho-oireita aiheuttava aine on metakresoli. Myös NPH-insuliinien protamiini voi aiheuttaa allergiaa.
Insuliinin valmistaminen ilman säilytysaineita olisi periaatteessa mahdollista. Tällöin kuitenkin diabeetikoiden pitäisi sekoittaa kidemuotoinen insuliini injektionesteeseen joka päivä itse, mikä ei olisi kovinkaan käytännöllistä.
Sopiva happamuustaso
Kloorivetyhappo eli suolahappo, natriumhydroksidi eli lipeä, dinatriumfosfaatti ja dinatriumfosfaattihydraatti ovat aineita, joilla voidaan säätää insuliinivalmisteen happamuus halutulle tasolle.
Isotonisia aineita ovat glyseroli ja natriumkloridi eli keittosuola. Elimistöön ei saa viedä keinotekoisesti mitä tahansa nestettä, vaan liuoksen täytyy olla osmoottisesti yhtä vahvaa kuin veren. Jos pistettävä neste on osmoottisesti laimeampaa kuin soluneste ja veri, pistospaikan solut voivat imeä itseensä vettä, paisua ja lopulta hajota. Jos taas pistettävä neste on väkevämpää, solujen vesi imeytyy niistä pois ja ne painuvat kasaan.
Monenlaisia insuliineja
Tärkein insuliinivalmisteen ainesosa on itse insuliini. Insuliinia tuotettiin aiemmin eristämällä sitä nautojen ja sikojen haimoista. Eläinperäiset insuliinit ovat pitkälti hävinneet käytöstä länsimaissa, koska niiden valmistukseen ja käyttöön liittyy ongelmia. Eläinvalmisteet aiheuttivat allergioita, eikä eläinten insuliinia ollut saatavilla tarpeeksi.
Nykyisin suurin osa insuliineista valmistetaan synteettisesti geeniteknologian avulla. Synteettisiä insuliinivalmisteita tuotetaan hiiva- tai bakteeriviljelmissä, joihin on siirretty ihmisen insuliinin geeni. Sieltä insuliini voidaan, kerätä, eristää ja puhdistaa helposti. Tämä on ratkaissut raaka-ainepulan. Ihmisinsuliineja on tuotettu geeniteknologian avulla 1980-luvun alkupuolelta saakka. Ne muistuttavat rakenteeltaan ihmisen haiman tuottamaa insuliinihormonia.
Insuliinimolekyylin rakennetta opittiin muuntelemaan 1990-luvulla niin, että kyettiin paremmin jäljittelemään insuliinin luonnonmukaista vaikutusta kudoksissa. Näin syntyivät insuliinianalogit eli insuliinijohdokset. Ensimmäisenä käyttöön tulivat pikainsuliinit ja 2000-luvun alkupuolella aikaisempia pitkävaikutteisia insuliineja pitempään ja tasaisemmin vaikuttavat insuliinijohdokset.
Erot insuliinijohdoksien imeytymisnopeudessa saadaan aikaan muuttamalla insuliinimolekyylien aminohapporakennetta niin, että ne irtoavat nopeasti toisistaan (insuliini imeytyy nopeasti ja alkaa toimia pian insuliinipistoksen jälkeen) tai niin, että ne pyrkivät tavallista aktiivisemmin muodostamaan isoja insuliinimolekyylien ryppäitä (insuliini imeytyy erittäin hitaasti ja tasaisesti). Pitkävaikutteisiin insuliinijohdoksiin voidaan myös liittää pitkäketjuinen rasvahappo, jonka avulla insuliini sitoutuu verenkierrossa albumiiniin, josta insuliinia vapautuu hitaasti.
Lopputuloksena on valikoima erilaisia insuliineja erilaisilla vaikutusprofiileilla. Aikaisemmin käytettiin paljon ihmisinsuliinista muokattua lyhytvaikutteista insuliinia (Actrapid, Insuman Rapid) ja keskipitkävaikutteista insuliinia (Humulin NPH, Insuman Basal, Protaphane). Niiden käyttö on nyt vähäisempää. Pikainsuliineja ovat Apidra (vaikuttava aine glulis), Fiasp (nopea aspart), Humalog (lispro), Insulin Lispro Sanofi (biosimilaari, lispro) ja Novorapid (aspart). Pitkävaikutteiset perusinsuliinijohdokset tunnetaan kauppanimillä Abasaglar (biosimilaari, vaikuttava aine glargiini), Lantus (glargiini), Levemir (detemir), Toujeo (glargiini) ja Tresiba (dekludek). On olemassa myös yhdistelmäinsuliineja, mutta niillä ei ole kovin paljon käyttäjiä.
Mitä seuraavaksi?
Nyt eri puolilla maailmaa kehitetään älyinsuliinia, joka reagoisi verensokerin vaihteluihin joko erittymällä verenkiertoon tai aktivoitumalla vain silloin, kun verensokeri alkaa nousta. Tämä estäisi sekä liian matalat että liian korkeat verensokeriarvot. Vaikka periaate on yksinkertainen, sen toteuttaminen on käytännössä mutkikkaampaa, eikä älyinsuliineja päästä testaamaan ihmisillä vielä moneen vuoteen.
Asiantuntijoina Novo Nordisk Farma Oy:n lääketieteellinen johtaja Tero Saukkonen ja Diabetesliiton ylilääkäri Pirjo Ilanne-Parikka. Lähteenä Diabetes-kirja.
Mihin insuliinia tarvitaan?
Insuliini on haiman erittämä elintärkeä hormoni. Se säätelee energia-aineenvaihduntaa eli elimistön sokerin ja rasvan käyttöä ja varastoitumista sekä valkuaisaineiden rakentumista. Haiman Langerhansin saarekkeiden insuliinia erittävät beetasolut aistivat herkästi verensokerin muutoksia ja säätävät verensokeria laskevan insuliinin ja verensokeria nostavan glukagonin erityksen vastaamaan elimistön tarvetta.
Insuliinin avulla solut ottavat verestä glukoosia (sokeria, energiaa) sisäänsä. Ilman insuliinia sokeri ei pääse solujen sisälle, eivätkä solut saa tarpeeksi energiaa. Insuliinin puutteessa elimistö polttaa energiakseen rasvaa niin paljon, että happamia ketoaineita alkaa kertyä liikaa. Runsaat ketoaineet happamoittavat elimistön ja syntyy hengenvaarallinen happomyrkytys, ketoasidoosi.
