당건인의 당뇨/건강상식

[제36호]재미있는 당뇨병 이야기

36-20“반드시 인슐린의 온전한 분자 그대로 체내로 들어 와야

 

호르몬의 효과를 낼 수 있어”

36-21 인슐린 주사제는 당뇨병의 급성합병증인 케톤산증 환자의 생명을 구하고 먹는 약으로는 안 되는 고혈당을 잡아주는 고마운 치료제임에도 불구하고 당뇨인에게 정작 인슐린 주사치료는 시작하기가 싫고, 두렵고 또 이미 주사를 맞는 사람도 주사가 번거롭고 지겨워서 먹 는약으로바꾸고싶어한다.

캐나다 토론토대학의 반팅과 베스트가 연구와 실험 을 거듭하여 인슐린을 처음 발견한 것은 1921년도에 인슐린은 세계 최초의 당뇨병 치료제가 되었고, 현재 전체 당뇨병 환자의 약 20%가 인슐린 주사치료를 받고 있다. 인슐린의 최초 발견 이후 인슐린 주사제는 많이 개량되었고 새로운 인슐린도 개발되었지만 한가지만 은 바뀌지 않았다.

바로 인슐린은 먹는 약이 없고 반드 시주사로맞아야한다는것이다. 인슐린을 입으로 마신다면 인슐린은 위장에서 분해 되어 아미노산으로 되어서 흡수가 되고 영양분으로 사 용될 뿐이다. 약은 그 분자 구조가 간단하고 크기가 작 아야위장에서흡수가된다. 인슐린은 단백질 호르몬으로서 흡수가 가능한 약물 분자에 비하여 크기가 수백~수천 배가 크다. 이와 같은 크기의 문제는 절대로 쉽게 해결할 수 있는 문제가 아 니다.

인슐린은 51개의 아미노산이 특정 순서를 이루어 결합된 단백질인데 만약 흡수가 가능하게 하려고 아미 노산을 몇 개만 떼어내면 전체 단백질의 구조가 변하여 인슐린의약효는없어진다. 반드시 인슐린의 온전한 분자 그대로 체내로 들어 와 야 호르몬의 효과를 낼 수 있다. 인슐린 호르몬은 모든 동물은 다 가지고 있으며 당과 대사조절이라는 특수한 기능을 수행하고 있으므로 체내 성분 중에서 아주 특수 한단백질호르몬이다.

생물체가 진화하면서 인슐린이 하는 생체내의 기능 을 다른 호르몬이나 다른 물질이 대신하지 못하도록, 오로지 인슐린만 인슐린 역할을 하도록 분자구조가 고 도로 특화되고 유일한 단백질 호르몬이 바로 인슐린인 것이다. 제약회사와 의사들은 인슐린의 주사한계를 극복해 보고자오랫동안여러가지방법을시도해보았었다.

1) 인슐린 흡입기의 개발: 기관지점막에 인슐린을 뿌 리면 분해되지 않고 약 10%정도가 온전히 통과 흡수된 다. 따라서 특수한 분무기를 이용하여 인슐린 가루를 들여 마시도록 하는 방법이 개발되어 임상시험도 하였 지만 실용화되지 않은 결정적인 이유는 매번 같은 양을 들여 마셔도 실제로 흡수되는 인슐린의 양의 변동이 너 무 컸기 때문이다. 소아 당뇨병의 경우 주사 단위를 정 확하게, 또 미세하게 단위 조절이 필요한데 분무기로 흡입한 방식은 이를 정확히 맞출 수가 없어서 결국 이 방법은상용화되지못하였다.

2) 경구 인슐린의 개발: 인슐린을 먹으면 위에서 분 해가 된다, 그러나 위장을 그대로 통과하여 십이지장 에 도달한다면 소량이지만 흡수가 된다. 따라서 인슐 린을 위액을 막는 캡슐에 넣어서 복용하면 인슐린이 십이지장에 도달하여 소량이 흡수되지만, 그 양이 매 우 적고, 복용 후 흡수되기까지 시간이 일정하지 않아 시간을 정확히 지켜서 인슐린을 투여하여야 하는 환 자들이 사용하기에는 부적절하여 역시 상용화 되지 못하였다.

3) 인슐린 좌약의 개발: 소아에서 항문으로 삽입하는 해열제 좌약은 직장의 점막으로 일부가 흡수가 되어서 약의 효과를 발휘한다. 따라서 인슐린도 좌약으로 만들 어서 투약해보자는 아이디어가 있었다. 그러나 인슐린 의 직장 흡수율은 매우 낮고 비율 예측이 어려우며 무 엇보다도 식전에 항문에 좌약을 삽입하는 불편함 때문 에인슐린좌약이개발되지는않았다.

4) 인슐린 팻취의 개발: 인슐린을 파스처럼 붙이는 반창고 형태(팻취)로 개발해보자는 시도가 과거에 있었 다. 국내 한 제약회사에서 세계 최초로 인슐린 팻취를 만들고 환자를 대상으로 임상시험을 하게 되었고 필자 는 연구자로서 임상시험에 참여하여 인슐린 팻취의 효 과를관찰한바있다. 피부는 외부 물질이 침투하거나 스며들지 못하도록 두꺼운 방어막이 여러 겹으로 구성되어 있다. 인슐린은 단백질 분자이므로 당연히 피부에 흡수가 안 된다. 이 난관을 극복하고자 제약사는 몇 가지 아이디어를 팻취 에적용하였다.

인슐린의 흡수율을 1%로 가정하여 필요로 하는 양보다 인슐 린을 100배 이상을 넣어 팻취제로 만든다. 피부 통과를 돕기 위 하여 수은전지를 끼우고 펫취 후면에 마이너스 전압을 걸었다 (인슐린은 분자에 마이너스가 전하가 있어서 반발력이 생긴다). 그래도인슐린의피부통과가안되어서마지막으로한가지방법 을더추가하였다.팻취를붙일피부에깔쭈기롤러를대고문질 러서 피가 날 때까지 상처를 낸 다음 그 위에 팻취를 붙이는 것 이었다. 정상적인 피부에는 인슐린 통과가 안 되므로 미세하게 만든 피부상처의혈관을통해서흡수되도록하는편법을사용한것이 다.이렇게하여서인슐린의통과율이3%가되었지만환자는인 슐린 투여 시 마다 피부를 빡빡 문질러야 하는 수고를 감내하여 야하였다.

5) 에어건의 개발: 주사를 피하는 방법들이 실패하자 주사바 늘이라도 없애서 바늘의 공포와 고통으로부터 벗어나고자 하는 방법으로에어건을사용하는것인데압축된공기를이용하여특 수하게제작된노즐을피부에대고발사하면일정량의인슐린이 압축공기와같이피부를미세하게천공하면서피하에들어가는 방식이다. 이 방법에 단점은 2가지가 있다. 첫째는 정밀하게 제 작된에어건을구입하고압축공기통을계속유지하는비용이들 어가는 것이고, 둘째는 압축공기가 피부를 천공할 때의 통증이 인슐린 주사기의 가느다란 바늘로 찌를 때와 유사하거나 더 아 프다는것이다.

인슐린제제는 결국 주사기로 주사를 하여야 하는데 2000년도 이전에는 대부분 소아용 1ml 주사기를 사용하여 병에 들어 있는 인슐린을 뽑아서 사용하였으며, 소수의 사람들이 신형 펜주사기 를 사용하였지만 소모품인 펜니들이 비싸다고 여겨 여러 번 사 용하는 예도 많았었다. 현재 대부분의 환자는 인슐린 전용 주사 기 또는 펜니들을 사용하고 있다. 전용주사기와 펜니들의 바늘 은 가장 가느다랗게 제작되어 주사의 통증을 최소화 시켰으며 주사를 하고 난 후 에 주사액이 남아 있는 공간의 거의 없어서 정확하게 주사액을 주입할 수 있다.

또한 인슐린 주사기를 찌르 는 복부, 상박 및 대퇴 부위의 피부는 통증신경의 분포가 적어서 인슐린 주사바늘을 찌르더라도 살짝 아픈 정도를 느낀다. 피하 주사로맞도록주사바늘의길이가적당히조정되어있어초보자 도쉽게배워서주사할수있다.따라서인슐린주사치료가필요 하다고판단되어주사치료를처음시작하는사람들은과거의주 사기 공포와 번거롭다는 편견은 이제 많이 해소된 것임을 알고 편안하게주사치료를시작하는것이바람직하다.

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