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인슐린, 당뇨병에서 인류를 구하다 본문
인슐린(Insulin)
1. 개요
췌장에서 분비되어 혈당치를 낮춰주는 역할을 하는 단백질성 호르몬이다.
최연소 노벨 생리의학상(1923년)을 받은 토론토 대학교의 캐나다인 프레더릭 벤팅이 발견했다.
2. 역할
혈액에 분포하는 포도당을 글리코겐으로 바꾸어 세포에 저장, 세포가 사용하게 함으로써 혈당량을 낮추는 역할을 한다. 그래서 여러모로 유명한 호르몬인데, 이게 부족하거나 또는 수용체에 문제가 생기면 혈당량 조절에 문제가 생기게 되고, 그 유명한 당뇨병에 걸리게 된다. 반대로 이게 너무 많이 나오면 인슐린 저항성이 없는 경우 저혈당증에 빠지게 된다.
혈당을 올리는 호르몬은 여러 종류인 것과 달리 혈당을 낮추는 호르몬은 인체에서 인슐린이 유일하다. 즉, 혈당이라는 항상성을 유지할 수단이 하나밖에 없다는 것. 그럴 수밖에 없는 게 고혈당으로 인한 당뇨병은 신체가 서서히 망가지게 하는 반면, 저혈당으로 인한 쇼크는 일순간에 생명을 위협하기 때문이다. 당이 낮을 땐 위험상황이니 온갖 호르몬을 퍼붓더라도 어떻게든 끌어올려야 하지만, 반대로 당이 높을 때 온갖 호르몬을 퍼부으면 혹여 수치를 잘못 맞춰 위험수치 아래까지 당이 내려가 저혈당 쇼크로 사망할 수 있기에 우리의 몸이 인슐린 하나만으로 양을 조절하는 것이다. 위험하다 싶을 때 인슐린 하나만 몸이 줄이면 해결되기 때문.
인슐린에 대한 저항성이나 수용체 감소가 원인인 2형 당뇨병라든가, 영향불균형이 원인으로 추측되는 1.5형 당뇨병과는 달리 1형 당뇨병은 바로 이 호르몬을 분비하는 베타세포를 신체에서 적으로 간주해 죽여 버리기 때문에 발생한다. 따라서 1형 당뇨병은 자가면역질환이다. 하지만 때때로 자가항체반응이 없음에도 1형 당뇨병이 오는 경우가 있는데 이를 특발성[5] 당뇨병이라고 한다. 즉 1형 당뇨병도 1A형 당뇨병(자가면역성)과 1B형 당뇨병(특발성) 두 가지로 나뉜다.
소금섭취를 제한하기 시작하면 몸이 공황상태에 빠지기 시작한다. 이에 대한 인체의 방어 메커니즘 중 하나는 인슐린 수치를 증가시키는 것인데 인슐린은 신장이 더 많은 나트륨을 계속 체내에 유지하도록 도와주기 때문이다. 높은 인슐린 수치는 또한 지방대사 체계를 약화시켜서 체내에 저장된 지방을 지방산으로 분해하거나 체내애 저장된 단백질을 아미노산으로 분해해 에너지를 만드는 데 어려움을 준다. 인슐린 수치가 상승할 때 효율적인 에너지로 가용할 수 있는 대량 영양소는 탄수화물이 유일하다. 그 다음 정제된 탄수화물을 갈구하게 되고 지방세포의 축적, 체중증가, 인슐린 저항성으로 이어지며 결국 제2형 당뇨병을 일으키게 된다.
3. 별도 투여
현재 처방전을 가진 환자나 의료인에 한해 약국에서 주사기의 형태(펜형)와 병의 형태로(바이알형) 판매한다. 혈당이 높은 당뇨환자에게는 약이겠지만 정상인에게는 독이다. 즉 인슐린이 체내에 과다하게 되어 저혈당이 올 수 있다. 물론 당뇨 환자들도 인슐린 양 조절에 실패하면 저혈당이 온다.
더불어 혈당을 낮추기 위한 작용과 함께 여러 동화 작용도 같이 한다. 기작은 꽤나 복잡하여 이해하기 쉽게 설명하기 어려워 넘어가지만, 대충 몸을 성장시키는 역할을 한다는 뜻. 혈중 포도당을 글리코겐으로 합성하여 저장하는 동화작용을 하면서 동시에 지질이나 단백질을 합성하여 각 조직(대표적으로 근육 조직, 지방 조직)에 저장하는 역할도 동시에 한다. 일단 혈중에 있는 에너지원으로 사용 가능한 물질들을 사용해 몸을 성장시키는 기능이라고 이해하면 간단하다. 어릴 때에는 키 성장에도 영향을 주어 어릴 때 1형 당뇨병이 걸린 사람 즉 인슐린 분비가 제대로 안 됐던 사람은 적절한 관리가 없었으면 최종키가 작다. 반대로 지나친 탄수화물 섭취로 혈당 수치가 많이 높아지면 인슐린이 과다 분비되는 현상이 발생하고, 인슐린이 포도당을 지질로 변환하여 지방 조직에 저장하기 때문에 살이 찌게 된다.
이를 이용하여 로이더[9]들이 도핑으로 근육을 만드는 데 사용하기도 한다. 운동 후 인슐린을 주사로 넣게 되면 인슐린들의 동화작용으로 근육이 더욱 커지게 되는 것. 이들에겐 부작용으로 저혈당 쇼크가 일어나기도 하는데, 그래서 인슐린 주사를 맞은 후엔 항상 포도당 수용액 또는 말토덱스트린 수용액(=웨이트 트레이닝용 보충제 중 게이너라는 이름으로 불리는 것들)을 상비하여 저혈당 쇼크를 방지한다. 다른 스테로이드들도 많은데, 인슐린을 사용하는 이유는 당뇨병은 흔한 질병이기 때문에 대량생산에 의한 원가절감으로 비교적 싸고 쉽게 구할 수 있기 때문이다. 다만 지방도 같이 합성되어 비시즌에 벌크업에 많이 사용하며 기본적으로 다른 여러 불법 약물들과 섞어서 효과를 높이는 용도로 사용한다. 다만 이렇게 근육을 만들게 되면 근육이 커지긴 하지만 인슐린 저항성이 커지기 때문에 필연적으로 당뇨병에 걸리게 된다. 탄수화물을 극단적으로 제한하여 섭취하고 체지방률을 한 자리 수로 만들었지만 역설적이게도 당뇨병에 걸린 보디빌더들이 많다.
4. 제품
당뇨병 치료를 위한 의약품으로서의 인슐린은 1922년 캐나다 토론토 대학의 화학자/의학자인 프레더릭 벤팅에 의해 개발 및 최초 임상활용되었다. 이후 벤팅은 당뇨병 환자들을 위해 인슐린 관련 주사 제품 및 특허 일체를 1달러 50센트로 토론토 대학에 기증하였다.
1920년대에 캐나다에서 최초로 소의 인슐린으로 사람을 치료하는 데 성공했다
1930년대 이후 덴마크의 노보노디스크사에서 주도적으로 돼지와 소의 췌장에서 인슐린을 분리한 후 각종 첨가제로 개량하여 시판했다
1955년 영국의 프레데릭 생거가 인간 인슐린의 아미노산 서열을 규명하고 그 공로로 노벨상을 수상했다
1969년 영국의 도로시 호지킨이 x-ray 결정학 기법으로 인슐린 분자의 3차원 구조를 규명했다
1978년에 미국의 바이오텍 회사 제넨테크에서 유전자재조합(유전공학)기술을 이용하여 인간인슐린을 인공적으로 합성했다.
1983년 미국의 제약사 일라이-릴리에서 제넨테크의 특허를 사들여 휴물린이란 브랜드명으로 시판하기 시작했다.
2000년대 들어 유럽 제약사 사노피-아벤티스에서 란투스와 애피드라 등 약효지속시간에 차별화를 둔 변형 인슐린을 개발하여 판매하기 시작했다.
현재는 주사가 아닌 알약으로 복용 가능한 인슐린이 임상2상을 통과했다. 이제 대규모 임상3상만 통과하면 신약으로 신청 가능하다. 이외에도 일주일간 효과가 지속되는 인슐린과 피부부착식 패치를 이용한 인슐린도 임상시험 중. 현재 사용되는 인슐린의 96%가 오리지널 3사(노보노디스크, 일라이 릴리 앤드 컴퍼니, 사노피)에서 제조하고 있다.
미국에선 보건복지의 수준이 별로인 미국 특성상, 제약기업의 담합으로 가격이 굉장히 비싼 편이다. 인슐린 1병에 300달러 이상의 가격이 책정되기도 하고, 2020년 쯤엔 주사 5팩짜리 제품의 가격이 500달러 를 넘어선 적도 있다. 이는 국내의 8~10배 정도 가격이다. 그래서 경제 여건이 부족한 환자들은 인슐린 치료를 포기하고 사망하거나 증상이 악화되는 경우가 많이 보이고, 이는 공화당, 민주당, 여야 가릴 것 없이 국민들과 정치계의 비판을 받았다. 바이든 행정부 이후로 언론, 여론, 미국 정부의 압박과 더불어 수요 감소까지 겹치자 노보노디스크와 릴리 등 제약회사들은 백기를 들고, 75%이상 가격 인하라는 파격적인 행보를 보였지만, 여전히 악성재고가 존재한다고. 이 현상이 전세계적 공급가 평준화를 불러와 국내 의료계에 영향을 끼칠 가능성 또한 존재한다.
5. 제품화된 인슐린의 종류
현 시점에서 제품화된 인슐린은 작용시간과 작용패턴에 따라서 몇 가지 종류로 구분된다.
(1)초속효성
말 그대로, 듣기 시작하고 안 듣기 시작하는 시간이 가장 빠른 인슐린이다. 인슐린의 일부 아미노산 배열을 바꾸어 빨리 듣게 한 것으로 주사 후 5~15분 안에 듣기 시작해 1~2시간 사이 정점을 찍고 4~5시간까지만 효과가 있다. 인체에서 자연 분비되는 인슐린과 가장 비슷한 작용패턴을 갖고 있기에 피하주사와 함께 인슐린 펌프에도 사용되는 인슐린이다. 식사 직전 또는 직후에 주사하며 맑은 액체 형태이다. 이 형태의 인슐린으로는 휴마로그와 룸제브(일라이릴리, 인슐린 라이스프로), 애피드라(사노피, 인슐린 글루리신), 노보래피드, 피아스프(노보노디스크, 인슐린 아스파트)이 있다.
(2)속효성(R)
초속효성보다는 늦고 오래 가지만 빨리 듣는 인슐린이다.주사 후 30분 정도 뒤부터 듣기 시작해 3~6시간 정도 효과가 있다. 레귤러 인슐린이라고도 하며 가장 오래 된 형태의 인슐린으로 초기에는 동물 췌장에서 추출했으나 지금은 유전자재조합 효모균을 통해 대량생산하고 있다. 의사 처방에 따라 인슐린펌프에 사용할 수 있다. 식사 30~45분 전에 주사하며 응급 고혈당 상황에서는 정맥주사할 수도 있다. 맑은 액체 형태이다. 이 형태의 인슐린으로는 휴물린 R(일라이릴리), 노보린 R(노보노디스크)이 있다.
(3)중간형(NPH)
늦게 듣고 오래 가는 인슐린이다. 주사 후 1~4시간 정도 뒤부터 듣기 시작해 12~20시간까지 효과가 있다. 의사 처방에 따라 다르지만 1일 1회 주사의 경우 아침 식전에, 1일 2회 주사의 경우 아침과 저녁 식전에 주사한다. 하얀 현탁액 형태여서 주사 전에 반드시 흔들어서 주사해야 한다. 이 형태의 인슐린으로는 휴물린 N(일라이릴리), 노보린 N(노보노디스크)이 있다.
(4)장시간형
중간형 인슐린과 작용시간은 비슷하지만 인슐린의 일부 분자구조를 변화시켜 장시간 작용하되 완만하게 작용하도록 만들어진 것이다. 중간형 인슐린의 농도가 천장을 찍을 때 발생하는 저혈당 위험이 감소하며 중간형 인슐린으로 부족했던 공복혈당 조절능력이 좋다는 장점이 있다. 주사 후 1~2시간 정도 뒤부터 듣기 시작해 최장 24시간까지 효과(48시간까지 가는 인슐린도 존재한다.)가 있다. 식사와 관계없이 하루 중 일정한 시각에 주사한다. 맑은 액체 형태이다. 이 형태의 인슐린으로는 란투스, 투제오(사노피, 인슐린 글라진), 레버미어(노보노디스크, 인슐린 디터머), 트레시바(노보노디스크, 인슐린 데글루덱)가 있다.
(5)혼합형
R형과 NPH형 인슐린을 혼합했거나 초속효성 인슐린의 일부를 프로타민 단백질과 결합시켜 중간형으로 전환했거나 초속효성 인슐린과 지속형 인슐린을 혼합한 것이다. 이 형태의 인슐린은 속효성이나 초속효성 인슐린이 빠르게 작용해 식후혈당을 조절하고, 중간형 인슐린이 지속적으로 작용하면서 공복혈당을 조절할 수 있다. 특히 초속효성 인슐린을 사용한 혼합형 인슐린은 빠른 식후혈당 조절기능이 있고 지속형 인슐린을 사용하면 중간형 인슐린의 단점인 급격한 용량상승을 회피할 수 있어 저혈당 위험이 감소하기 때문에 최근에 많이 사용된다. 중간형 인슐린과 같은 하얀 현탁액 형태이다. 이 형태의 인슐린으로는 휴물린 70/30(속효성, 일라이릴리), 휴마로그믹스 50(초속효성, 일라이릴리), 노보믹스50, 노보믹스30(초속효성, 노보노디스크), 리조덱(아스파트 30%:데글루덱 70%, 노보노디스크)가 있다.
6. 인슐린 주사요법의 주의점
바이알에서 뽑아 쓰던 예전과는 다르게 요즘 대다수의 인슐린은 혼자서도 주사하기 편하게 펜(Pen) 형태로 만들어져 나온다. 하지만 사소한 주의사항을 잘 지켜야만 안전하고 편하게 사용할 수 있다. 몇 가지 주의점을 알아보면,
펜주사기 사용 방법을 철저히 지도받을 것. 특히 용량조절 방법은 모르면 알 때까지 반복해서 물어보고 아예 몸으로 기억하는 것이 좋다. 주사용량의 단위는 유닛(Unit, U)으로 표기하며 1유닛은 0.01cc이다. 최근 나오는 펜주사기(플렉스펜, 플렉스터치, 솔로스타, 퀵펜)들은 용량설정이 잘못되어도 반대로 돌리면 다시 설정할 수 있다. 체중이 적은 어린이나 인슐린 민감도가 높은 사람은 적은 투여량의 차이로도 저혈당이 올 수도 있기 때문에 0.5유닛 단위로 조절하는 펜주사기를 사용하는 것이 좋다. 더 자세한 사용방법은 인슐린을 처음 처방받았을 때 병원의 담당간호사가 매우 자세히 지도해 줄 것이다.
주사부위는 매일 다르게 할 것. 인슐린 주사는 피하주사다. 피부 아래의 진피층에 주사를 놓는데 한 부위에만 반복하여 주사맞을 경우 주사 부위가 모여서 굳어지는 경결과 같은 부작용이 생기고, 당연히 더 아프고 잘 듣지도 않게 될 수 있다. 무엇보다 경결이 생기면 그 부위는 최대 1년 주사를 못놓게 돼서 번거로워진다. 주사방법을 지도받을 때 언제 어디에 주사 맞았는지 체크할 수 있는 주사부위 체크표를 받을 수 있으니 꼭 챙겨두자. 다만 인슐린펌프를 사용할 시 주입부에 발생하는 경결은 어찌 할 방법이 없다. 일단 발생한 경결은 최대한 온찜질과 마사지로 풀릴 수 있도록 해주는 게 좋다.
주사용품, 특히 주사바늘은 한 번만 쓰고 버릴 것. 주사바늘을 반복적으로 사용하는 것은 위생 상 좋지 않을 뿐더러 무뎌진 주사바늘 끝 때문에 더 아프고 불쾌할 수 있다. 주사바늘을 버릴 때는 꼭 바늘통과 덮개를 같이 씌워서 단단한 용기[18]에 버려야만 수거 과정에서 다른 사람이 다치는 것을 막을 수 있음을 유념하자. 현재 한국에는 개인의 의료폐기물 처리에 관한 법이나 지침이 전혀 없다. 미국 같은 경우 인슐린과 같은 자가주사 처방약 비용에 주사폐기물 폐기통(Sharps Container)과 병원의 폐기물 처리비용이 포함되어 있어서 인슐린 처방을 받을 때 안전폐기통을 같이 받아 한 달치를 다 쓰고 병원에 반납하면 다른 고체상 의료폐기물과 함께 처리해 준다. 이는 감염원으로 작용할 수 있는 주사바늘 등의 의료폐기물을 일반 생활폐기물로부터 격리할 수 있어서 주사바늘찔림 등의 사고를 막아주는 효과를 낸다.
여러 가지 주사를 쓰는 경우 주사 시기와 주사 종류를 꼭 기억할 것. 고혈당이나 저혈당으로 병원에 실려오는 환자들 중에 간혹 주사 종류를 착각하여 잘못 맞고 실려오는 경우가 있다고 한다. 펜주사기의 색깔, 라벨의 글자 색 같은 것으로 구분할 수 있다. 특히 초속효성 맞을 때인데 잘못하여 지속형을 맞는 경우 인슐린이 제대로 듣지 않아 고혈당이 오고, 반대로 지속형을 맞아야 하는데 초속형을 맞으면 치명적인 저혈당 위험이 있다.
단백질성 호르몬이기 때문에 여름철이나 체온 이상의 더운 곳에 두면 변질될 수 있으니 서늘한 곳에 보관하거나 보냉백에 넣어 다니는 게 좋다. 장기간 보관시에는 냉장고에 넣는 게 좋지만, 그렇다고 절대로 냉동실에 넣어 얼리면 안 된다. 갓 냉장고에서 꺼내 차가운 인슐린을 바로 주사하면 통증이 있으니 꺼내서 상온에 식힌 후 사용해야 한다. 참고로 글루카곤 하이포킷 주사 역시 냉장보관이 필요하다.
7. 기타
현재 고등학교 생물1에 작지 않은 비중으로 등장하기 때문에 생물을 배우는 대부분의 이과생들은 이 항목의 내용들을 대부분 알 것이다.
식욕 저하에도 효과가 있다.
청자고둥 중에는 인슐린의 혈당 강하 기능을 이용해 사냥하는 종들도 있다. 이런 종들은 물고기에게 접근하면서 대량의 인슐린을 사냥감의 주변에 방출하는데, 물고기가 이 인슐린을 아가미를 통해 흡수하면 저혈당 쇼크로 움직이지 못하고 그대로 청자고둥의 먹이가 된다
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