Alle Werkcolleges MA101
Werkcollege Insuline
1.
Welke vorm van insuline komt voor als stabiele vorm in bereidingen?
Hoe wordt stabiliteit van insuline in de toedieningsvorm bereikt?
De vorm die stabiel voorkomt in bereidingen is neutraal, zink-
gestabiliseerde oplossingen van insuline. De insuline in deze
oplossingen is neutraal en wordt gestabiliseerd door zink-ionen en
fenolische conserveermiddelen.
Door de zinkmoleculen kunnen er met insuline hexameren gevormd
worden. Vervolgens kan dit molecuul 6 eenheden van het
conserveermiddel binden, waardoor er een stabiele vorm ontstaat.
Het probleem van insuline in een formulering: de chemische stabiliteit, de hydrolyse van de
peptides, afhankelijk van de aminozuren die erin zitten. Voornamelijk als het is opgelost.
Fysisch is het probleem, de oplosbaarheid, alleen bij pH=zuur kan insuline opgelost worden.
Dan krijg je wel hydrolyse, dus dan krijg je een probleem met de fysische stabiliteit. Bij ph
hoger dan ¾ dan krijg je aggregatie en gaat de insuline aan elkaar zitten.
Dus nu als oplossing voor fysische en chemische stabiliteit; gebruik maken van zink-
hexameer complex. Als je ook nog een conserveermiddel erbij doet (fenol) dan wordt de
hexameer nog stabieler. Het gaat dus niet aggregeren en ook niet hydrolyseren want het zit
in het complex. (Zonder zink en fenol kan de insuline aggregeren en zelfs neerslaan.) Het
moet ook isotoon zijn dus het kan ook gebufferd worden met fosfaat.
Beschrijf ook de ‘standaardformulering’ voor recombinant insuline.
Zie hierboven.
2.
Na toediening komt insuline in verschillende aggregatietoestanden voor. Welke vorm wordt
opgenomen?
De aggregatietoestand bij een concentratie van 10-5 M wordt opgenomen door het
endotheel van het capillaire membraan. In deze vorm is de insuline losgelaten van het zink-
ion en van de fenolische conserveereenheden. De hexameer is uiteengevallen in dimeren. In
de vorm van monomeren wordt de insuline nog beter opgenomen. Hierbij zijn alle dimeren
van insuline uiteengevallen tot monomeren en kan het makkelijker de endotheellaag van het
capillair passeren.
,Beschrijf ook de andere vormen van insuline.
Bij een concentratie van 10-3 M bevindt insuline zich nog verpakt als hexameer in de
bloedbaan. De insuline eenheden zitten strak verpakt (aan elkaar door middel van disulfide
bindingen en) aan het zink-ion en worden strak omgeven door de fenolische
conserveereenheden.
Bij een concentratie van 10-3 M zijn de insuline eenheden nog steeds strak verpakt door
middel van de disulfide bindingen en ze zitten ook nog strak om het zink ion vast. Echter, de
stabilisatie van de fenolische conserveereenheden is hier weggevallen. De hexameer is nog
stabiel genoeg om de endotheel-laag van de capillair niet te passeren.
3.
Hoe kan de werking van rapid-acting insulines verklaard worden, gekeken naar de
moleculaire structuur en de formulering? Beschrijf: Lispro, Aspart, Glulisine en Regular
De snelle werking van rapid-acting insulines berust op het feit dat deze vormen van insulines
sneller dissociëren in de di- of monomeren en hierdoor beter oplosbaar zijn en makkelijker
opgenomen worden.
De volgorde van de aminozuren wordt aangepast. Op plaatsen B28 en B29 wordt een
inversie toegepast. Deze twee aminozuren worden dus omgeruild. Hierdoor wordt de
gedissocieerde vorm van insuline gestimuleerd ten opzichte van het originele humane
insuline.
Snelwerkende komen voor in een pompje in je buik.
Deze zijn allemaal opgelost en dus helder.
Rapid-acting insulines:
Werken na 15 min, pieken na 30-90 min en blijven werken tot 3-5 uur.
Lispro
Kan worden gestabiliseerd in een conserveermiddel-afhankelijke hexameer dat zorgt
voor de juiste chemische en fysische stabiliteit die nodig is voor de insuline
preparaten. Echter, heeft Lispro een verminderd dimerisatie-karakter, tevens als
afhankelijkheid van de conserveereenheden. Zodra de stabilisatie van de fenolische
conserveereenheden wegvalt door diffusie, zal de hexameer snel uiteenvallen tot
monomeren (door afwezigheid van dimeer stabiliteit). Een lysine is hier vervangen
door een proline.
Zit gewoon in hexameer met zink en fenol. Evenwicht ligt meer aan de kant van de
dimeren (het is net iets instabieler), en dus wordt het net iets sneller afgegeven dan
de long-acting.
Aspart
, Bij deze vorm van insuline is de ProB28 vervangen door een geladen aspartic acid
residu. Door de verminderde associatie-kracht zal ook deze hexameer sneller
uiteenvallen.
Zit gewoon in hexameer met zink en fenol. Evenwicht ligt meer aan de kant van de
dimeren (het is net iets instabieler), en dus wordt het net iets sneller afgegeven dan
de long-acting.
Glulisine
Bij deze vorm van insuline wordt de Lys29B vervangen door een negatief geladen
glutamaatzuur residu. Ook wordt de Asn3B vervangen door een positief geladen lysine
residu. De glutamaatzuur substitutie lijkt een rol te spelen bij de verminderde dimeer
vorming. De andere substitutie lijkt vooral betrokken te zijn bij de binding van de
insuline-eenheden aan het polysorbaat (ipv zink) ion.
Je kan deze niet mengen met een andere insuline die wel zink heeft. Want deze
maakt gebruik van polysorbaat (oppervlakteactivee stof)
Hoe zit dat bij short-acting insulines?
Regular
Werken na 3-60 min, laten piek zien bij 2-3 uur en werken tot aan 5-8 uur. Het
uiteenvallen duurt langer dan bij de rapid-acting insulines.
Een voordeel hiervan is dat je het niet bij elke maaltijd in hoeft te nemen, aangezien
het iets langer werkt. Als je het sochtends en in de namiddag inneemt, dan werkt het
bij de lunch en bij het avondeten ook nog.
4.
Hoe kan de werking van intermediate-acting insulines verklaard worden, gekeken naar de
moleculaire structuur en de formulering? Beschrijf: NPH en Lente insuline
Intermediate-acting insulines werken na 1-2 uur, pieken na 2-8 uur en werken tot aan 12-24
uur.
NPH
De tijd die het kost om de dissociëren van dimeren tot monomeren wordt bij deze
vorm van insuline verlengd. Insuline wordt gecokristalliseerd met protamine, een
eiwit van ongeveer 30 aminozuren die voornamelijk arginine zijn. De binding van
insuline aan protamine kost meer tijd om te breken voordat de hexameren van
insuline kunnen dissociëren in dimeren en monomeren. Hierdoor duurt het langer
voordat er monomeren gevormd worden en de insuline opgenomen kan worden uit
het bloed.
Dit zijn cokristallen (hagedorn met proteine). Insuline kirstallen verkregen door co-
kristallisatie. Ze lossen hierdoor langzaam op, want is het meest stabiel. Om de
oplosbaarheid te verhogen, amorfe stof toevoegen, dan lost het sneller op, maar
heirdoor gaat het wel terug naar de kristallijne vorm en hierdoor vormt het kristallen
waardoor het weer minder goed oplost. Je wil dus kristalleren met een andere stof
die net iets sneller oplost dan de kristallijne stof maar wel net iets stabieler dan de
amorfe stof. Dit zijn de NPH’s. Dit is een suspensie en zijn troebel, als ze helder zijn
dan klopt het niet.
Lente insuline
Werkcollege Insuline
1.
Welke vorm van insuline komt voor als stabiele vorm in bereidingen?
Hoe wordt stabiliteit van insuline in de toedieningsvorm bereikt?
De vorm die stabiel voorkomt in bereidingen is neutraal, zink-
gestabiliseerde oplossingen van insuline. De insuline in deze
oplossingen is neutraal en wordt gestabiliseerd door zink-ionen en
fenolische conserveermiddelen.
Door de zinkmoleculen kunnen er met insuline hexameren gevormd
worden. Vervolgens kan dit molecuul 6 eenheden van het
conserveermiddel binden, waardoor er een stabiele vorm ontstaat.
Het probleem van insuline in een formulering: de chemische stabiliteit, de hydrolyse van de
peptides, afhankelijk van de aminozuren die erin zitten. Voornamelijk als het is opgelost.
Fysisch is het probleem, de oplosbaarheid, alleen bij pH=zuur kan insuline opgelost worden.
Dan krijg je wel hydrolyse, dus dan krijg je een probleem met de fysische stabiliteit. Bij ph
hoger dan ¾ dan krijg je aggregatie en gaat de insuline aan elkaar zitten.
Dus nu als oplossing voor fysische en chemische stabiliteit; gebruik maken van zink-
hexameer complex. Als je ook nog een conserveermiddel erbij doet (fenol) dan wordt de
hexameer nog stabieler. Het gaat dus niet aggregeren en ook niet hydrolyseren want het zit
in het complex. (Zonder zink en fenol kan de insuline aggregeren en zelfs neerslaan.) Het
moet ook isotoon zijn dus het kan ook gebufferd worden met fosfaat.
Beschrijf ook de ‘standaardformulering’ voor recombinant insuline.
Zie hierboven.
2.
Na toediening komt insuline in verschillende aggregatietoestanden voor. Welke vorm wordt
opgenomen?
De aggregatietoestand bij een concentratie van 10-5 M wordt opgenomen door het
endotheel van het capillaire membraan. In deze vorm is de insuline losgelaten van het zink-
ion en van de fenolische conserveereenheden. De hexameer is uiteengevallen in dimeren. In
de vorm van monomeren wordt de insuline nog beter opgenomen. Hierbij zijn alle dimeren
van insuline uiteengevallen tot monomeren en kan het makkelijker de endotheellaag van het
capillair passeren.
,Beschrijf ook de andere vormen van insuline.
Bij een concentratie van 10-3 M bevindt insuline zich nog verpakt als hexameer in de
bloedbaan. De insuline eenheden zitten strak verpakt (aan elkaar door middel van disulfide
bindingen en) aan het zink-ion en worden strak omgeven door de fenolische
conserveereenheden.
Bij een concentratie van 10-3 M zijn de insuline eenheden nog steeds strak verpakt door
middel van de disulfide bindingen en ze zitten ook nog strak om het zink ion vast. Echter, de
stabilisatie van de fenolische conserveereenheden is hier weggevallen. De hexameer is nog
stabiel genoeg om de endotheel-laag van de capillair niet te passeren.
3.
Hoe kan de werking van rapid-acting insulines verklaard worden, gekeken naar de
moleculaire structuur en de formulering? Beschrijf: Lispro, Aspart, Glulisine en Regular
De snelle werking van rapid-acting insulines berust op het feit dat deze vormen van insulines
sneller dissociëren in de di- of monomeren en hierdoor beter oplosbaar zijn en makkelijker
opgenomen worden.
De volgorde van de aminozuren wordt aangepast. Op plaatsen B28 en B29 wordt een
inversie toegepast. Deze twee aminozuren worden dus omgeruild. Hierdoor wordt de
gedissocieerde vorm van insuline gestimuleerd ten opzichte van het originele humane
insuline.
Snelwerkende komen voor in een pompje in je buik.
Deze zijn allemaal opgelost en dus helder.
Rapid-acting insulines:
Werken na 15 min, pieken na 30-90 min en blijven werken tot 3-5 uur.
Lispro
Kan worden gestabiliseerd in een conserveermiddel-afhankelijke hexameer dat zorgt
voor de juiste chemische en fysische stabiliteit die nodig is voor de insuline
preparaten. Echter, heeft Lispro een verminderd dimerisatie-karakter, tevens als
afhankelijkheid van de conserveereenheden. Zodra de stabilisatie van de fenolische
conserveereenheden wegvalt door diffusie, zal de hexameer snel uiteenvallen tot
monomeren (door afwezigheid van dimeer stabiliteit). Een lysine is hier vervangen
door een proline.
Zit gewoon in hexameer met zink en fenol. Evenwicht ligt meer aan de kant van de
dimeren (het is net iets instabieler), en dus wordt het net iets sneller afgegeven dan
de long-acting.
Aspart
, Bij deze vorm van insuline is de ProB28 vervangen door een geladen aspartic acid
residu. Door de verminderde associatie-kracht zal ook deze hexameer sneller
uiteenvallen.
Zit gewoon in hexameer met zink en fenol. Evenwicht ligt meer aan de kant van de
dimeren (het is net iets instabieler), en dus wordt het net iets sneller afgegeven dan
de long-acting.
Glulisine
Bij deze vorm van insuline wordt de Lys29B vervangen door een negatief geladen
glutamaatzuur residu. Ook wordt de Asn3B vervangen door een positief geladen lysine
residu. De glutamaatzuur substitutie lijkt een rol te spelen bij de verminderde dimeer
vorming. De andere substitutie lijkt vooral betrokken te zijn bij de binding van de
insuline-eenheden aan het polysorbaat (ipv zink) ion.
Je kan deze niet mengen met een andere insuline die wel zink heeft. Want deze
maakt gebruik van polysorbaat (oppervlakteactivee stof)
Hoe zit dat bij short-acting insulines?
Regular
Werken na 3-60 min, laten piek zien bij 2-3 uur en werken tot aan 5-8 uur. Het
uiteenvallen duurt langer dan bij de rapid-acting insulines.
Een voordeel hiervan is dat je het niet bij elke maaltijd in hoeft te nemen, aangezien
het iets langer werkt. Als je het sochtends en in de namiddag inneemt, dan werkt het
bij de lunch en bij het avondeten ook nog.
4.
Hoe kan de werking van intermediate-acting insulines verklaard worden, gekeken naar de
moleculaire structuur en de formulering? Beschrijf: NPH en Lente insuline
Intermediate-acting insulines werken na 1-2 uur, pieken na 2-8 uur en werken tot aan 12-24
uur.
NPH
De tijd die het kost om de dissociëren van dimeren tot monomeren wordt bij deze
vorm van insuline verlengd. Insuline wordt gecokristalliseerd met protamine, een
eiwit van ongeveer 30 aminozuren die voornamelijk arginine zijn. De binding van
insuline aan protamine kost meer tijd om te breken voordat de hexameren van
insuline kunnen dissociëren in dimeren en monomeren. Hierdoor duurt het langer
voordat er monomeren gevormd worden en de insuline opgenomen kan worden uit
het bloed.
Dit zijn cokristallen (hagedorn met proteine). Insuline kirstallen verkregen door co-
kristallisatie. Ze lossen hierdoor langzaam op, want is het meest stabiel. Om de
oplosbaarheid te verhogen, amorfe stof toevoegen, dan lost het sneller op, maar
heirdoor gaat het wel terug naar de kristallijne vorm en hierdoor vormt het kristallen
waardoor het weer minder goed oplost. Je wil dus kristalleren met een andere stof
die net iets sneller oplost dan de kristallijne stof maar wel net iets stabieler dan de
amorfe stof. Dit zijn de NPH’s. Dit is een suspensie en zijn troebel, als ze helder zijn
dan klopt het niet.
Lente insuline
