헷갈리는 인슐린 (Insulin)단위에 대하여,, IU, Unit

인슐린 단위에 대한 아래 내용은 아래 저널 논문을 참고로 요약하였다.

Insulin Units and Conversion Factors: A Story of Truth, Boots, and Faster Half-Truths. Jennifer L. Knopp, PhD1외 2명, Journal of Diabetes Science and Technology 2019

 

인슐린(Insulin)은 식후 혈당을 낮추는 필수적 호르몬으로서 일반 화학물질, 시약, 약들과 다른 측정 단위를 가지고 있다.

흔히 유닛 (IU; International Unit)이라는 국제단위 표준으로서, IU/mL 또는 U/mL을 쓰게된다.

 

이와 다르게 일반 화학물질, 시약, 약물의 경우 SI (system Unit)의 국제단위계를 쓰는데 흔히 우리가 보통 쓰는 물질의 질량이나 농도등을 표현하는 (mol, mg, g, M (=mol/L), mg/ml 등등)을 지칭하게 된다.

 

IU단위와 SI 단위 차이는 무엇을까? 바로 생물학적 효능 (Potency)를 중심으로 물질의 단위를 나타내느냐 (IU), 또는 Mass 즉 질량중심으로 단위를 표현하느냐 차이이다.

 

대부분 우리가 아는 소금, 포도당의 질량이나 농도는 M (mol/L), g/L, 는 소금이나 포도당 일정 질량 (무게)을 얼마나 퍼서 얼마만큼의 물 (용매)에 녹이냐 (또는 현탁)을 하여 농도를 표시한다.

소금(NaCl, 분자량 58.44g/mol) 10g을 물 1L에 녹이면 농도가 10g/L (=g/100mL=0.17M=170mM) 등으로 표현된다.

즉 Mass (질량)중심 단위이다.

 

이와 달리 인슐린은 Mass 중심이 아닌 생물학적 효능, 즉 Potency (흔히 역가라고 한다)를 중심으로 단위를 기술하기에 IU라고 쓴다.

이는 인슐린 뿐 아니라 몇몇 비타민, 항생제 등은 Mass중심의 단위보다 역가라 부르는 Unit 혹은 IU단위를 쓰게 된다. 이경우 1 Unit의 정의는 각 물질마다 기술해놓거나 실험자가 따로 정의하는 경우도 있다.

 

간략화시킨 예시를 들어보자. 항생제 A를 1g 떠서 박테리아 살생력을 시험하여 3 Unit/g이라고 결론을 내렸다. 이때 1 Unit의 정의를 찾아보면, 특정 박테리아 100마리를 죽일 수 있는 효력의 정도를 1Unit라고 정의하였다. 즉 이 항생제의 단위는 3 Unit/g이라는 것은 항생제 A 1g이 300마리 박테리아를 죽일수 있는 효력을 가진 항생제라고 해석할 수 있다.

바꿔 말하면 이 항생제 6 Unit를 투여하라는 이야기는 이 항생제 2g을 투여하라는 이야기와 같다. 

 

인슐린 단위 IU도 마찬가지다. 인슐린 본래 가진 혈당을 낮추는 능력을 표현한 말로서, 초창기, 2Kg의 금식한 토끼에게서 경련성 저혈당이 유발될때까지 필요한 인슐린 양이라고 정의되었다고한다 (참고1).

 

즉 IU 단위는 Mass based 단위가 아닌 Bioefficacy based임.. 역가개념 (Potency)이라는 걸 기억하자.

 

인슐린 IU History

1920년대: 8 IU/mg으로 정의

1959년: WHO에 의해 24 IU/mg 개정

1986년: 26 IU/mg으로 개정

1986년: 수분과 염등을 보정하여 6 nmol/IU 로 맞춰짐

 

즉 1IU의 인슐린 (Human 인슐린) 은 질량단위로 변환시 6nmol이다 (6nmol/IU)

 

순수 Human Insulin 의 분자량 (molecular weight)은 5808g/mol 이다. 즉 1mol 인슐린은 약 5.8kg 으로서

단백질 제제이기에 거대분자에 속한다.

 

6나노몰 (nmole)의 인슐린이란, 

(Human insulin의 분자량에 따라 1 nmol 의 인슐린은 5808ng (나노그램)이 되므로)

6 nmol의 인슐린은 5808*6=34,848ng (=0.034848 mg)이 된다.

다시말해 6nmole의 인슐린이 1IU 이므로, 1 IU 인슐린을 우리가 익숙한 SI단위 질량으로 환산하면

0.034848mg 인것이다.

 

정리하자.

휴먼 인슐린 1 IU = 6 nmol = 0.034848 mg등으로 같으며

1mg의 인슐린인 28.69 IU가 된다는 말도 같다. (28.7 IU/mg)

 

어떤 회사가 Human 인슐린을 생산하여 역가 (Pontency)를 측정했더니 28 IU가 나왔다면 이 인슐린의 거의 순도 100% 에 가깝게 생산된것이고, 다른 회사는 17 IU가 나왔다면 100g의 생산된 인슐린중 순수 약물작용을 하는 Human 인슐린이 60g이 된다는 말이 된다. 보통 회사는 각자의 생산품질 기준을 정하여 일정 수준 IU가 되도록 생산하여 출하한다.

순수 Human 인슐린 순도 (w/w, %)에 따른 IU 환산

위 표는 순수 Human 인슐린을 기준으로 설정된 것이며,

 

생산되는 인슐린은 회사에 따라 인슐린의 핵심성능인 혈당에 대한 효력을 유지한체 생명공학 기술에 따라 인슐린 유사체 (Anlague)를 만들기도 한다.

이 경우 순수 Human 인슐린과 비교하여 인슐린 단백질의 몇몇 아미노산이나 구조등이 변형되어 분자량이 틀려지는 경우가 있으므로 위 표에 적용은 안된다.

다만 중요한건 생산된 인슐린이 얼마나 잘 혈당을 조절하느냐의 생물학적 효능 지표 (Potency)가 기준이므로 일정수준의 혈당을 정해진 기준에서 효력을 발생시키는 인슐린 질량을 IU로 표시하면 사용자들이 휴먼 인슐린이든 인슐린 유사체든 인슐린의 IU를 보고 적당한 농도의 인슐린을 투여하게 된다.

 

즉 정리하면

* 이것은 순수 Human Insuin 기준으로, Insulin Analogue 종류에 따라 molecular mass 가 조금씩 달라지거나 mass 당 역가가 달라질수 있다.

* 즉 mass가 다른 alalogue (인슐린 유사체)라 하더라도 Human insulin의 역가 (potency,즉 혈당 감소능력)을 기준으로 보정하여 IU개념을 사용하는 것이다.

 

참고문헌

(1) Lacey AH. The unit of insulin. Diabetes. 1967;16:198-200.

(2) Journal of Diabetes Science and Technology 2019, Vol. 13(3) 597– 600. <Insulin Units and Conversion Factors: A Story of Truth, Boots, and Faster Half-Truths>