Метаболізм і регуляція вуглеводів Центральний орган регуляції: підшлункова залоза Гормони: інсулін, глюкагон, соматостатин. Крім того, інші гормони також впливають на вуглеводний обмін, такі як напр. катехоламіни, гормон росту, кортизол, гормони щитовидної залози тощо. Порушення вуглеводного обміну: діабет (симптоми: гіперглікемія, глюкозурія та кетоацидоз) цукровий діабет 1 типу лікування загальної дефіциту інсуліну: зовнішнє надходження інсуліну цукровий діабет 2 типу (90%) недостатня продукція інсуліну та/або лікування недостатності інсуліну в тканинах: дієта, фізичні вправи, усні антидіабетичні засоби гестаційний діабет Ускладнення: серцево-судинні ускладнення, порушення зору, нирок та нервової системи
Засоби, що застосовуються при лікуванні діабету I. Інсулін та аналоги II. раль протидіабетики
Інсулін та його аналоги Історія розвитку інсуліну 1922 р. Виділення інсуліну з підшлункової залози та перше застосування екстракту у хворого на цукровий діабет (Фредерік Г. Бантінг та Джон Маклауд - медична премія Обеля 1923) 1955 Визначення амінокислотної послідовності інсуліну (Фредерік Сангер - хімічна премія Обеля 1958 р.) метод 1969 р. (Премія Дороті Мері Ходжкіна «Хімічний обелус» 1964 р. за рентгенівську кристалографію будови важливих біохімічних речовин) 1977 р. Розробка радіоімунологічного аналізу для визначення пептидів, включаючи інсулін: Розалін Сусман - Медична премія ім.
Структура інсуліну Поліпептид з 51 амінокислоти (5808 Дальтон) Ланцюг A 21 AS Ланцюг B 30 AS Включаючи 2 дисульфідні містки (пов'язані пептидом C у проінсуліні) ізоелектрична точка ph = 5,3 H 2 phe 1 валь нативний інсулін: димерні H-мости кристалічний інсулін на С-кінці: гексамер 2 3 розчинність asn B-ланцюга знижується за рахунок іонів цинку Утворює солі з основними білками Інсулін та аналоги 52 57 56 55 54 53 51 50 58 49 59 глю лей ала лей про глін лей сер 60 глі ала 48 gly 47 61 pro ser gly 46 62 gly gly 45 63 phe gly 44 64 gln leu 43 lys glu 65 arg val 42 gln 41 66 gly gly 40 67 lle A-ланцюг CH val 39 val 68 asn gln gln 38 69 cys 86 S gln tyr 85 лей 37 cys 70 S asn cys glu 84 asp 36 71 th ser leu 83 72 lle cys leu tyr gln glu 35 73 ser 82 74 81 75 76 77 78 79 80 ala 34 S gln arg 32 S 4 his arg 31 5 leu thr 6 cys Slys 30 gly pro 7 ser thr 29 8 his tyr 28 9 leu phe val glu phe 10 ala gly 26 27 11 leu tyr leu val cys gly glu arg 25 12 24 13 14 23 15 16 17 18 19 20 21 22 S розщеплююча частина glu 33
Інсулін та аналоги Терапевтичне застосування інсуліну Нелюдський (тваринний) інсулін - амінокислотна послідовність дуже схожа у більшості ссавців: Ланцюг B-ланцюга Недолік: алергія на велику рогату худобу Ala Val Ala через можливе забруднення C-пептидом - їх вплив на рецептор людського інсуліну Виробництво людського інсуліну: 8-10-та 30-та свиня Thr Ile Thr людини Thr Ile Ala (1-й свинячий інсулін шляхом заміщення амінокислот на кінці ланцюга) з використанням рекомбінантної DS-технології для отримання людського інсуліну в кишковій паличці
Інсулін та аналоги Інсуліновий аналіз I. Ідентичність: Аналіз хроматограмм ВЕРХ, отриманих під час визначення: ідентичність основного часу утримання піку з інсуліновим CRS Аналіз пептидної карти після селективного розщеплення пептидних зв’язків (із призначеним ферментом протеази) хроматографічним аналізом порівняно з CRS інсуліном II. Тест на чистоту: домішки з молекулярною масою вище пептидів, пов'язаних з ексклюзивною хроматографією за розміром інсуліну, наприклад продукти розпаду ВЕРХ (деамідо-інсулін A21 = ланцюг С-кінцевий Asn дезамінований) IV. Визначення вмісту: RP-HPLC
Інсулін та аналоги Аналоги інсуліну - це хімічно модифіковані похідні, в яких рівновага активного мономеру-гексамеру зміщується у відповідному напрямку для досягнення бажаного ефекту. Завдання: максимально досконало імітувати нормальний рівень інсуліну ULTRAGYRS: менш схильний до утворення гексамеру початок дії швидше (макс. Ефект близько 60 хвилин) тривалість дії 2-5 годин ліспро інсулін B ланцюг 29Lys 28Pro заміна аспартату інсуліну B ланцюг 28Pro Асфобмінний глюлізин 29Lys Глюкообмін ШВИДКО: утворює гексамери в підшкірних тканинах, уповільнює всмоктування макс. 2-4 години, тривалість дії 6-8 годин звичайний людський інсулін СЕРЕДНІЙ ЕФЕКТ: макс. 6-10 годин, тривалість дії 12-18 годин інсулін нижче: інсулін Zn (ацетатний буфер) кристалізується, з чого інсулін ізофан повільно розчиняє інсулін: інсулін + zn + протамін (PH інсулін), протамін спочатку слід розщепити
Інсулін та аналоги HSPHYNAGINE: тривалість дії 20-24 год. Інсулін гларгін: B ланцюг C-кінцевий + 2Arg та A ланцюг 21Asn-Gly обмін оригінальний IEP збільшується, розчинність у кислому середовищі відмінна (ін'єкція), фізіологічна рН-n розчинність зменшується (Ultralente комплекс інсулін-zn - більше не доступний) Інсулін Детемір: B-ланцюг 30Thr t видаляється і міристинова кислота приєднується до 29Lys (C: 14), зв'язування альбуміну збільшується, депо-препарат Інсулін Деглюдек - амінокислота B30 розщеплюється, а потім гексадеканова кислота з'єднується через Glu linker у присутності фенолу та цинку у формі дигексамеру для ін’єкцій
Інсулін Деглюдек пролонгованої дії Інсулін та аналоги
раль антидіабетики Інсулінотропні сполуки: стимулюють вивільнення інсуліну Сульфонілсечовини З'єднання типу меглітиніду Терапія на основі інкретину: Інгібітори DPP-4 Агоністи GLP-1 (sc) Сенсибілізатори інсуліну Похідні бігуаніду Тіазолідиндіони Альфа-глікозидаза
риальні протидіабетичні засоби Інсулінотропні сполуки (стимулятори вивільнення інсуліну) Сульфонілсечовини сульфаніламіди S HR S H HR S HR Y H 2 X X антибактеріальний протидіабетичний діуретик
риальні протидіабетичні засоби Інсулінотропні сполуки (стимулятори вивільнення інсуліну) Сульфонілсечовини покоління 1 карбутамід толбутамід 1 H 2 CH 3 H 3 C CH 3 em Використовуване покоління 2 (комерційно доступні) глібенкламід гліцидон Me Cl H 3 C CH 3 H Me H 3 C гліклазид SHH глімепірид 3 CH CH 3 H 3 C
раль антидіабетики Інсулінотропні сполуки: Сульфонілсечовини АТФ-залежне інгібування К + каналу Деполяризація Напругозалежний Са 2+ канал, що відкриває екзоцитоз Для використання лише у функціонуючих бета-клітинах
риальні протидіабетичні засоби Інсулінотропні сполуки: Кислотно-основні властивості Сульфонілсечовини Тіонова аніонна РКА
5-6 Переважно неактивні метаболіти глімепіриду метаболізуються в печінці
пероральні антидіабетики Інсулінотропні сполуки: Сульфонілсечовини Фармакопейні дослідження: глібенкламід гліклазид глімепірид Ідентифікація УФ, П, ІЧ, ТШХ, хімічна реакція ІЧ ІР Вміст етанол крижана оцтова кислота RP-ВЕРХ ах перхлорна кислота потенціометрія потенціометрія амфотерна: pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk a1 = 2, pk antidiabetics Insulinotrop з'єднання: сульфонілсечовини. pk a1 = 2, 8
Глібенкламідний аналог Елімінація структури сульфаніламіду СН 3 СН 3 рал протидіабетики Інсулінотропні сполуки: Меглітинід типу агенти Me Cl HH натеглінід SHH глібенкламід CH Cl H Me CH 3 CH 3 H CH меглітинід CH репаглінід CH 3 Інсулін секретагоги функціонал β-клітина- необхідний ефект клітинна мембрана АТФ-залежні K + канали на цільовому білку, крім сульфонамідів Швидка дія (максимум 1 година), коротка дія (
раль антидіабетики Інсулінотропні сполуки: стимулюють вивільнення інсуліну Сульфонілсечовини З'єднання типу меглітиніду Терапія на основі інкретину: Інгібітори DPP-4 Агоністи GLP-1 (sc) Сенсибілізатори інсуліну Похідні бігуаніду Тіазолідиндіони Альфа-глікозидаза
ріальні антидіабетики Вплив інкретинового ефекту: агоністи рецепторів GLP-1 Інгібітори DPP-4 Інкретини Терапія на основі інкретину Інкретини: виділяються з тонкої кишки після їжі GIP (глюкозозалежний інсулінотропний пептид) індукує секрецію інсуліну GLP-1 (глюкагоноподібний пептид) GLP-1 Фізіологічні ефекти: Стимулює секрецію інсуліну (залежно від глюкози) Інгібує вивільнення глюкагону Уповільнює спорожнення шлунка Причиняє втрату апетиту Організує секрецію інсуліну натще і після їжі
DPP-4 ral протидіабетичні агоністи GLP-1 містять 30 (31) амінокислот активного людського GLP-1 t 1/2 = 1-2 хв. Підшкірне введення (перо) 97% гомологічність GLP-1 24. Lys через глутамінову кислоту довго ланцюг жирної кислоти Зв’язування ліраглутиду з білком у плазмі t 1/2 = 12-14 годин (1 раз на добу) Синтетичний ексенатид екзенідін-4, 53% гомологія з GLP-1 не погіршує ефект DPP-4 t 1/2 = 2-3 години:
GLP-1 api 2x перед їжею ексенатид LAR (1x на тиждень) Dulaglutide (2016) 90% гомологія, тривалої дії, 1x на тиждень
пероральні протидіабетичні засоби Інгібітори дипептидилпептидази-4 (DPP-4): гліптини ситагліптин CF 3 F F F H 2 пероральний прийом H C H H H вілдагліптин H H 2 саксагліптин C алогліптин
раль антидіабетики Інсулінотропні сполуки: стимулюють вивільнення інсуліну Сульфонілсечовини З'єднання типу меглітиніду Терапія на основі інкретину: Інгібітори DPP-4 Агоністи GLP-1 (sc) Сенсибілізатори інсуліну Похідні бігуаніду Тіазолідиндіони Альфа-глікозидаза
рал протидіабетики Сенсибілізатори інсуліну: похідні бігуанідів гуанідин (козяча лихоманка) імід сечовини хороший гіпоглікемічний токсичний HH 2 H 2 H 2 HHHH 2 бігуанід HHH Фенформін (лактатний ацидоз HH 2 H 3 C Метформін збільшення вази зв’язування рецепторів інсуліну збільшення інсуліну пригнічення глюконеогенезу в печінці інгібують кишкове всмоктування глюкози CH 3 HHHH 2 HHHHH 2 Буформін (лактоацидоз)
ral антидіабетики Сенсибілізатори інсуліну: Похідні бігуаніду HHH 3 C CH 3 HH 2 Метформін pka 1: 3,14 pka 2 13,85 Дуже полярні, отже (також) низька біодоступність (50-60%) Метаболіти пахощів, що виводяться у незміненому вигляді Рідкісні, але внаслідок летального лактоацидозу більшість похідних було вилучено, метформін - найбезпечніший
риальні антидіабетики рожевий Інсулінові сенсибілізатори: похідні бігуаніду HCl Метформін гідрохлорид Фармакопейні дослідження Ідентифікація: P, IR, TLC, реакція Сакагучі Водний розчин + см3. ах + а-нафтол R- Тут: Br - тому можливе бромування протягом 15 хв у крижаній воді + розчин abr R- R-
Домішка F: CH 3 -H-CH 3 RP-HPLC: але домішка є полярною, а не УФ-активною дериватизацією: H 3 C 2 Супутні сполуки: іонообмінна хроматографія: ціаногуанідинові (A) ральові протидіабетичні засоби pk a =? Метформін гідрохлорид 2 F 2 2 CH 3 мобільна фаза: розчин H 4 H 2 P 4, ph = 3 нерухома фаза: група сульфокислоти (SCX-ВЕРХ) Меламін (D) Метформін pk a = 5,35 pk a1 = 3,14 pk a2 = 13,85 відн. луг. 0,1 відн. луг. 0,2 т R =
10 хвилин Визначення Після розчинення в мурашиній кислоті в ацетонітрилі титрують хлорною кислотою з потенціометричною кінцевою точкою
Сенсибілізатори інсуліну: антидіабетичні препарати ral Селективні агоністи тіазолідиндіонів PPARγ (активований гамма-рецептором проліфератор пероксисоми) активований рецептор в ядрі ініціює транскрипцію специфічних генів, що відповідають за вироблення інсуліну. IR Загальнопродана діюча речовина має формулу R Через несприятливий профіль побічних ефектів (гепатотоксичність), троглітазон був вилучений з ринку, а пізніше розиглітазон (серцево-судинний) HSH 3 C CH 3 CH 3 троглітазон CH 3 H розиглітазон - CH 3 R CH піоглітазон +
Інсулінові сенсибілізатори: раль протидіабетики Тиазолідиндіони, властивість основи Ендогенні ліганди ненасичені жирні кислоти, такі як напр. Зв'язування розиглітазону з PPAR-g Тіазолідиновий фрагмент взаємодіє з рецептором як карбоксильна функція в жирних кислотах
раль антидіабетики Інсулінотропні сполуки: стимулюють вивільнення інсуліну Сульфонілсечовини З'єднання типу меглітиніду Терапія на основі інкретину: Інгібітори DPP-4 Агоністи GLP-1 (sc) Сенсибілізатори інсуліну Похідні бігуаніду Тіазолідиндіони Альфа-глікозидаза
Інгібітори α-глюкозидази ral протидіабетики I. та II. інгібують кишкові ферменти α-глікозидази при цукровому діабеті 1 типу уповільнює травлення вуглеводів, затримує підвищення рівня цукру в крові після їжі Складний вуглевод Амілаза підшлункової залози олігосахарид Кишкова глікозидаза неприємні побічні ефекти ЖКТ моносахарид
інгібітори α-глюкозидази ral протидіабетики дезоксиаміно цукор тригідроксигідроксиметилциклогексен глюкоза після лінійного картографування псевдотетрасахаридів SAR: три цукру не є абсолютно необхідними для ефекту, який аміногрупа повинна продаватися
Інгібітори α-глюкозидази: протидіабетичні засоби проти рабету Ідентифікація акарбози: ІЧ, тести фармакопеї ВЕРХ Тести: специфічні сполуки оптичного обертання: ВЕРХ Визначення вмісту: ВЕРХ Стаціонарна фаза: амінопропіловий діоксид кремнію (полярний, хімічно модифікований силікагель 7 фосфорна фаза: AC + ph
ріальні протидіабетичні інгібітори SGLT інгібітори транспортера глюкози натрію
Ріальні антидіабетичні засоби Інгібітори SGLT діють незалежно від інсуліну, не залежачи від функції b-клітин. Доповнює інсулінозалежні механізми. Малоймовірно, що спричиняє гіпоглікемію дапагліфлозин емпагліфлозин Переваги механізму дії інгібіторів SLGT-2 api кліренс глюкози:
Значне зменшення 70 г HBA1c Втрата ваги VY зменшення