Препараты гормонов поджелудочной железы и синтетические противодиабетические средства

В регуляции углеводного обмена большое значение имеют гормоны поджелудочной железы. B-клетки островков Лангерганса (панкреатических островков) синтезируют проинсулин, из которого образуется инсулин, оказывающий выраженное гипогликемическое действие. А-клетки продуцируют глюкагон, вызывающий гипергликемию.

Для практической медицины наибольший интерес представляет гормон поджелудочной железы инсулин, применяемый для лечения сахарного диабета. Однако в настоящее время вещества, используемые при данной патологии, представлены и другими группами.

• 1. Средства заместительной терапии (Препараты инсулина)
• 2. Средства, стимулирующие высвобождение эндогенного инсулина Производные сульфонилмочевины (хлорпропамид, глибенкламид и др.)
• 3. Средства, угнетающие глюконеогенез и способствующие поступлению глюкозы в ткани (бигуаниды, метформин)
• 4. Средства, повышающие чувствительность тканей к инсулину Тиазолидиндионы (розиглитазон, пиоглитазон)
• 5. Средства, угнетающие всасывание глюкозы в тонкой кишке (ингибиторы а-глюкозидазы, акарбоза)

Универсальным и наиболее эффективным противодиабетическим средством является инсулин. Он представляет собой полипептид, включающий 2 полипептидные цепочки (одна состоит из 21 аминокислоты, другая — из 30 аминокислот), соединенные дисульфидными мостиками. Осуществлен синтез инсулина человека и ряда животных. В настоящее время инсулин человека получают методом генной инженерии.

В качестве лекарственных средств применяют препараты инсулина человека и инсулин, получаемый из поджелудочных желез убойного скота (свиной и бычий инсулины). Дозируют их в единицах действия (ЕД).

Имеются данные, что секреция инсулина зависит от ионов кальция. Запускает этот механизм глюкоза. Проникая в В-клетки, глюкоза метаболизируется и способствует повышению внутриклеточного содержания АТФ. Последний, блокируя АТФ-зависимые калиевые каналы, вызывает деполяризацию клеточной мембраны. Это способствует вхождению в В-клетки ионов кальция (через открывающиеся потенциалзависимые кальциевые каналы) и высвобождению инсулина путем экзоцитоза. Продукцию инсулина стимулируют также аминокислоты. В печени инсулин инактивируется ферментом инсулиназой.

Механизм гипогликемического действия инсулина окончательно не выяснен. Считают, что он взаимодействует со специфическими рецепторами на поверхности клеток, состоящими из двух б- и в-субъединиц. Образующийся комплекс «инсулин + рецептор» посредством эндоцитоза поступает внутрь клетки, где высвобождающийся инсулин и оказывает свое действие. Кроме того, при взаимодействии с поверхностным рецептором активируются в-субъединицы, которые обладают тирозинкиназной активностью.

Инсулин активирует транспорт глюкозы через клеточные мембраны и ее утилизацию мышцами, жировой тканью. Возрастает гликогеногенез (инсулин активирует фермент гликогенсинтазу). В печени и скелетных мышцах он снижает гликогенолиз. Угнетает превращение аминокислот в глюкозу. Стимулирует синтез белков. Способствует депонированию триглицеридов в жировой ткани.

Применение инсулина при сахарном диабете приводит к снижению уровня сахара в крови и накоплению в тканях гликогена. Уменьшение содержания глюкозы в крови устраняет глюкозурию и связанные с ней повышенный диурез (полиурия) и жажду (полидипсия).

Следствием нормализации углеводного обмена является нормализация белкового обмена (уменьшается концентрация в моче азотистых соединений) и жирового обмена (в крови и моче перестают определяться кетоновые тела — ацетон, ацетоуксусная кислота, в-оксимасляная кислота). Прекращаются исхудание и чрезмерно выраженное ощущение голода (булимия), связанные с распадом жиров и интенсивным превращением белков в глюкозу. Инсулин эффективен при сахарном диабете любой степени тяжести.

В настоящее время основным препаратом является рекомбинантный инсулин человека. Однако достаточно широко применяются и препараты, получаемые из тканей животных, главным образом свиной инсулин. Последний выпускается в виде очищенных (монопиковых — МП; имеется в виду хроматографическая очистка сырья) и высокоочищенных (монокомпонентных — МК) препаратов. Создан также аналог инсулина человека хумалог (инсулин лиспро). Он обладает более быстрым и менее продолжительным эффектом, чем обычные препараты челове- ческого инсулина короткого действия.

Для практической медицины было создано много препаратов инсулина, различающихся по скорости развития эффекта и его продолжительности, а также по степени аллергенности.

Современные препараты инсулина могут быть представлены следующими группами.

• 1. Препараты с быстрым развитием максимального эффекта (через 1-4 ч) и кратковременным действием (4-8 ч).
• 2. Препараты со средней скоростью развития максимального эффекта (через 6- 12 ч) и средней продолжительностью действия (18-24 ч).
• 3. Препараты с медленным развитием максимального эффекта (через 12-18 ч) и длительным действием (24-40 ч).

Вводят препараты инсулина парентерально: обычно — подкожно и внутримышечно, реже — внутривенно (при приеме внутрь инсулин разрушается пищеварительными ферментами). Препараты инсулина короткого действия начинают действовать быстро, особенно при внутривенной инъекции. Последний путь введения наиболее показан при лечении прекоматозного и коматозного состояний. В этих случаях и при инсулинзависимом сахарном диабете инсулин является незаменимым препаратом.

Препараты инсулина пролонгированного действия медленно всасываются из места введения. Их однократная инъекция обеспечивает длительный эффект, что является несомненным достоинством таких препаратов. Однако при развитии под влиянием пролонгированных препаратов выраженной гипогликемии вывести из нее больного труднее, чем при аналогичной по степени, но вызванной препаратами инсулина короткого действия.

Действие пролонгированных инсулинов развивается медленно, поэтому для купирования диабетической комы они непригодны. Наличие в ряде препаратов белка протамина объясняет довольно частое возникновение аллергических реакций.

Вводят препараты инсулина пролонгированного действия подкожно или внутримышечно. Назначают такие препараты при средней и тяжелой формах сахарного диабета.

Препараты инсулина не лишены ряда недостатков. Так, инъекции инсулина болезненны. Даже при соблюдении правил асептики на месте введения препарата могут возникать воспалительные реакции (инфильтраты и др.). Кроме того, следует учитывать, что чувствительность к инсулину варьирует в довольно широких пределах. У одних больных отмечается очень низкая чувствительность к нему, у других, наоборот, — чрезмерно высокая. Резистентность предположительно связана с уменьшением числа рецепторов, снижением их аффинитета и другими причинами. Выработка к инсулину антител может быть причиной снижения и утраты его эффективности. Препараты инсулина могут вызывать аллергические реакции. Последние менее выражены у препаратов инсулина человека.

Большой интерес представляют гипогликемические средства, эффективные при приеме внутрь. Получены они синтетическим путем и относятся к 2 группам химических соединений.

I. Производные сульфонилмочевины

• 1. Средней продолжительности действия (8-24 ч) (Бутамид)
• 2. Длительного действия (24-60 ч) (Хлорпропамид,Глибенкламид, Глипизид )

II. Производные бигуанида (Метформин)

Механизм гипогликемического действия производных сульфонилмочевины связан с их способностью блокировать АТФ-зависимые К+-каналы. Это приводит к открыванию потенциалзависимых Са2+-каналов, увеличению внутриклеточного содержания ионов кальция и повышению высвобождения из В-клеток инсулина. Установлено, что при этом повышается чувствительность В-клеток к глюкозе и аминокислотам, которые стимулируют продукцию инсулина. Таким образом, действуют эти препараты опосредованно, повышая секрецию инсулина.

Производные сульфонилмочевины абсорбируются из пищеварительного тракта относительно быстро и полно.

Одним из первых препаратов этой группы является бутамид (толбутамид, растинон).

Переносится бутамид обычно хорошо. Однако при его применении могут возникать побочные эффекты (диспепсические расстройства, аллергические реакции, редко — лейкопения, тромбоцитопения, угнетение функции печени). Возможно привыкание к бутамиду.

Хлорпропамид (диабарил, орадиан) отличается от бутамида более высокой активностью и более длительным действием. В организме подвергается биотрансформации с образованием активных метаболитов. Хлорпропамид и продукты его превращения выделяются почками. Хлорпропамид чаще, чем другие сульфаниламиды, вызывает разнообразные побочные эффекты. Так, нередко наблюдается непереносимость этилового спирта в связи с нарушением его метаболизма (возникают выраженное покраснение кожи лица и другие симптомы). Отмечаются задержка воды в организме и гипонатриемия, диспепсические нарушения, кожные аллергические реакции, холестаз, изредка — угнетение кроветворения. К числу препаратов длительного действия относятся также глибенкламид (манинил) и глипизид. По механизму действия они аналогичны бутамиду и хлорпропамиду. Основные различия касаются фармакокинетики (табл. 20.6). Назначают их за 30 мин до еды 1 раз в сутки. Наиболее быстродействующим препаратом является глипизид.

Переносятся препараты хорошо. Они могут вызывать диспепсические расстройства (тошноту, рвоту, диарею и др.), кожные аллергические реакции, редко — угнетение кроветворения.

К производным сульфонилмочевины относится также гликлазид (диабетон). Он вызывает выраженное снижение содержания глюкозы в крови и укорачивает время от момента приема пищи до начала секреции инсулина. Препарат интересен и тем, что наряду с гипогликемическим действием оказывает положительное влияние на микроциркуляцию. Последнее объясняется уменьшением гликлазидом адгезии и агрегации тромбоцитов и его нормализующим влиянием на проницаемость сосудистой стенки. Не приводит к увеличению массы тела и даже способствует ее снижению (при правильном пищевом режиме).

Хорошо всасывается из пищеварительного тракта. Максимальная концентрация в плазме крови определяется примерно через 4 ч. Значительная часть связывается с белками плазмы крови. Метаболизируется в печени. t1/2 ~ 12 ч. Выводится преимущественно в виде метаболитов почками. Из побочных эффектов возможны диспепсические явления, редко отмечаются тромбоцитопения, лейкопения, агранулоцитоз, анемия, аллергические реакции. Применяют производные сульфонилмочевины при сахарном диабете 2 типа (инсулиннезависимом).

Аналогичным препаратом, способствующим высвобождению инсулина, является репаглинид (производное бензойной кислоты).

Для энтерального введения предложен новый препарат натеглинид (старликс), являющийся производным D-фенилаланина. Он блокирует АТФ-зависимые К+-каналы преимущественно в B-клетках поджелудочной железы. Возникающая при этом деполяризация мембраны приводит к открыванию Са2+-каналов и увеличению секреции инсулина. Принимают натеглинид внутрь перед едой. Действует он быстро и кратковременно. Биодоступность ~ 73%. t1/2 ~ 1,5 ч. Метаболизируется натеглинид в печени. Большая часть препарата и его метаболитов выводятся в первые 6 ч (в основном почками).

Применяется при 2 типе сахарного диабета для стимуляции первой фазы секреции инсулина после приема пищи (для подавления постпрандиальной гипергликемии). Переносится препарат хорошо. Гипогликемия возникает редко.

Показано, что при приеме пищи из тонкой кишки высвобождаются гормоны, регулирующие уровень глюкозы — глюкозозависимый инсулинотропный гормон (GIP) и глюкагоноподобный пептид (GLP-13). Они получили название инкретины. Для медицинской практики был синтезирован относительно стабильный аналог глюкагоноподобного пептида — эксенатид. Это первый инкретиномиметик, для лечения диабета 2 типа. Эксенатид (как и GLP-1) является агонистом GLP-1 рецепторов. Он усиливает секрецию инсулина, стимулируемую глюкозой при гипергликемии. Вводят эксенатид подкожно 2 раза в день; t1/2 ~ 2,4 ч. Выделяется почками. К наиболее частым побочным эффектам относятся тошнота, рвота, понос, гипогликемия.

Из группы бигуанидов в медицинской практике применяется метформин (сиофор). Механизм его действия не совсем ясен. Основным считается способность метформина подавлять глюконеогенез в печени. Полагают также, что он способствует поглощению глюкозы мышцами, но это не приводит к образованию гликогена. В мышцах накапливается молочная кислота (очевидно, за счет стимуляции анаэробного гликолиза). Поглощение глюкозы усиливается также клетками жировой ткани. Имеются данные, что в небольшой степени метформин задерживает всасывание углеводов в кишечнике. За счет анорексигенного действия метформин понижает массу тела. Несколько снижает содержание триглицеридов и холестерина в плазме крови. Всасывается из кишечника хорошо. Биодоступность 50-60%. В организме не метаболизируется, с белками плазмы крови не связывается. Выделяется в основном почками в неизмененном виде. t1/2 = 1,5-3 ч. Вводится 2-3 раза в день.

Побочные эффекты часто возникают со стороны желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, диспепсия, металлический привкус во рту, диарея и др.). В отличие от производных сульфонилмочевины при применении метформина гипогликемия отмечается очень редко. Молочнокислый ацидоз возникает лишь у единичных пациентов, но относится к серьезным осложнениям. Чтобы этого избежать, следует использовать препарат в минимальных эффективных дозах и не назначать его при почечной недостаточности.

Метформин применяется при сахарном диабете 2-го типа. Метформин часто используют в комбинации с гипогликемическими средствами иного механизма действия. Например, выпускается препарат глибомет, включающий глибенкламид и метформин.

Дозируют гипогликемические средства по изменению содержания сахара в крови и моче. Для каждого больного следует подбирать индивидуальную дозу, в которой препарат при систематическом применении обеспечивает стойкое снижение содержания глюкозы в крови до необходимого уровня. Назначение гипогликемических средств необходимо сочетать с рациональной диетой с ограниченным содержанием углеводов.

Основное осложнение, типичное для большинства противодиабетических средств, — это гипогликемия. Она возникает при передозировке препаратов или при нарушении пищевого режима. В тяжелых случаях может развиться гипогликемический шок. Гипогликемию легкой степени можно компенсировать приемом сахара или пищи, богатой углеводами. При необходимости парентерально вводят глюкозу. Гипергликемическим эффектом обладают также адреналин и глюкагон. В настоящее время начали применять новый тип противодиабетических средств, повышающих чувствительность клеток к инсулину. Такие препараты (производные тиазолидиндиона — розиглитазон и пиоглитазон) представляют интерес при недостаточной продукции эндогенного инсулина, а также при развитии к нему резистентности1 . Эти препараты взаимодействуют со специальными ядерными рецепторами, что повышает транскрипцию некоторых инсулинчувствительных генов и в итоге снижается резистентность к инсулину. Повышается захват тканями глюкозы, жирных кислот, возрастает липогенез, уменьшается глюконеогенез.

Новое направление в лечении сахарного диабета — создание препаратов, затрудняющих всасывание углеводов в кишечнике. Одним из таких препаратов является акарбоза. Принцип действия акарбозы заключается в ингибировании кишечного фермента б-глюкозидазы. Это задерживает всасывание большинства углеводов (кроме лактозы). Избыточные количества непереваренных углеводов (крахмала, сукразы, декстринов, мальтозы) поступают в толстую кишку, где под влиянием микроорганизмов происходит их расщепление с образованием газов. Метеоризм отмечается обычно у 20-30% пациентов. Примерно у 3% больных развивается выраженная диарея. При монотерапии акарбозой (ее принимают в самом начале еды) выраженной гипогликемии не возникает. Однако при ее сочетании с инсулином или производными сульфонилмочевины гипогликемический эффект усиливается. Акарбоза из кишечника всасывается плохо. В связи с тем, что она нарушает абсорбцию метформина, такое сочетание нерационально.

Одним из важных направлений является поиск веществ, уменьшающих токсические эффекты глюкозы при сахарном диабете (нейропатия, ретинопатия, нефропатия). Поскольку неблагоприятные эффекты связаны с превращением глюкозы в организме во фруктозу, а затем в сорбитол, задача заключается в блокировании данного метаболического пути. Для этих целей созданы первые ингибиторы алдозредуктазы (фермент, превращающий сахара в полиолы), однако оценить их клиническую значимость пока затруднительно.

Гормон поджелудочной железы глюкагон продуцируется специальными А-клетками островков Лангерганса (панкреатических островков). Представляет собой полипептид, состоящий из остатков 29 аминокислот. Аналогичный глюкагону гормон энтероглюкагон обнаружен в стенке двенадцатиперстной и тощей кишок, а также желудка. Продукция глюкагона регулируется содержанием глюкозы в крови, составом пищи и кишечными гормонами. Действует глюкагон кратковременно, так как быстро разрушается глюкагоназой в печени, почках, крови и других тканях (концентрация его в плазме снижается на 50% менее чем за 7 мин).

Влияние глюкагона на углеводный обмен проявляется гипергликемией. Связано это с усилением гликогенолиза и гликонеогенеза в печени. Эффект глюкагона основан на его способности взаимодействовать со специфическими рецепторами, связанными с Gs-белками. При этом стимулируется аденилатциклаза и повышается содержание цАМФ; в результате активируется фосфорилаза и угнетается гликогенсинтаза. Высвобождение глюкозы из печени возрастает. Одновременно повышается гликонеогенез — синтез глюкозы из неуглеводных прекурзоров (лактата, пирувата, ряда аминокислот и других соединений).

Глюкагон оказывает также выраженное влияние на сердечно-сосудистую систему. Основные эффекты глюкагона: положительное инотропное действие, тахикардия, облегчение атриовентрикулярной проводимости. Глюкагон повышает сократительную активность миокарда, что приводит к увеличению сердечного выброса. Желудочковые аритмии под влиянием глюкагона не возникают.

Глюкагон повышает содержание цАМФ в миокарде. Стимулирующее действие глюкагона на аденилатциклазу миокарда не устраняется б-адреноблокаторами, что свидетельствует о существовании различных рецепторов для глюкагона и катехоламинов. Кроме того, глюкагон повышает высвобождение адреналина из мозгового слоя надпочечников, стимулирует секрецию гормона роста, а также кальцитонина (возникают гипокальциемия и гиперкальциурия). Применяют глюкагон редко. Вводят парентерально при гипогликемической коме, а также внутривенно при сердечной недостаточности и кардиогенном шоке. В последних двух случаях лимитирующим моментом является кратковременность действия глюкагона. Кроме того, следует учитывать, что его кардиотоническое действие сопровождается повышением потребления сердцем кислорода.