LČ používaná k léčbě diatebes mellitus Mgr. Eva Brčáková

Diabetes mellitus multifaktoriální onemocnění s výraznou genetickou komponentou, charakterizované hyperglykémií a poruchou intermediárního metabolismu vyvolán absolutním nebo relativním nedostatkem insulinu → vzestup koncentrace glukózy v plazmě hraniční hodnoty diabetu: koncentrace plasmatické glukózy 7,0 mmol/l nalačno a 11,1 mmol/l 2 hod po jídle

Typ l (IDDM, insulin-dependent diabetes mellitus) dříve juvenilní diabetes absolutní nedostatek insulinu léze B-buněk Langerhansových ostrůvků (obvykle vyvolána autoimunitním onemocněním) → infiltrace ostrůvků T-lymfocyty prokazatelné protilátky proti tkání ostrůvků a insulinu

Typ ll (NIDDM, non-insulin dependent diabetes mellitus) dříve stařecký diabetes (nástup v dospělosti) relativní nedostatek insulinu hladiny insulinu můžou být normální, pod- nebo nadnormální, cílové orgány vykazují vůči insulinu sníženou citlivost nebo je stav způsoben nižším počtem insulinových receptorů pacienti s NIDDM mají často nadváhu (následek genetické dispozice)

Faktory vzniku NIDDM Genetické defekty (mutace glukokinasy, mutace mitochondriálního přenašeče, aj.) NIDDM bez genetické dispozice při pankreatitidě zvýšená sekrece hormonů: somatotropin gestageny hormony štítné žlázy glukagon glukokortikoidy (při Cushingově chorobě, stresu – steroidní diabetes)

Porovnání diabetu Typu 1 a Typu 2 (Insulin-dependentní diabetes) Typ 2 (Non-insulin- dependentní diabetes) Obvykle během dětství nebo puberty Často podvyživený 10 až 20 procent diagnostikovaných diabetiků Mírná Léze B buněk, eliminující produkci insulinu Věk v čase vzniku Výživový stav v čase vzniku Prevalence Genetická predispozice Defekt nebo deficit Mnohdy ve věku nad 35 let Obvykle přítomná obezita 80 až 90 procent diagnostikovaných diabetiků Velmi výrazná Neschopnost B buněk produkovat přiměřené množství insulinu; insulinová rezistence; jiné poruchy

Dvoufázová odpověď na zvýšenou koncentraci glukózy počáteční fáze - uvolnění zásobního hormonu ze sekrečních granulí pomalejší fáze - zčásti pokračující uvolnění z granulí, především syntéza de novo (1 hod) první fáze chybí u DM2 a obě u DM1 vylučování insulinu je řízeno především koncentrací glukózy v krvi ale i hormony, autonomními mediátory aj. faktory snižující uvolnění insulinu z pankreatu: somatostatin (působení na α- a ß-buňky) stimulace sympatiku (adrenalin přes α2- receptory)

prediabetes/diabetes Type 2 Fig. 1. Schematic diagram of two-phase release of insulin in response to a constant glucose infusion glucose prediabetes/diabetes Type 2 Arb. units Basal level Type 1 normal Type 1 early phase late phase permitted

LČ používaná u diabetu LČ při diabetu l. typu LČ při diabetu ll. typu Insulin LČ při diabetu ll. typu Deriváty sulfonylmočoviny: 1. generace 2. generace Biguanidy Inhibitory α-glukosidázy Nesulfonamidová perorální antidiabetika Thiazolidindiony

Insulin lidský insulin – nízkomolekulární protein silně elektronegativní (vazba na positivně nabité proteiny v cirkulaci a insulinové receptory na membráně buňky) 2 peptidové řetězce A (21 AMK) a B (30 AMK), spojené 2 disulfidickými můstky Figure 1. Structure of human insulin.

Syntéza insulinu preproinsulin → proinsulin → insulin a C-peptid (ukazatel endogenní sekrece insulinu) uvolnění insulinu z B-buněk pankreatu každých 15 -30 min

Uvolnění insulinu z B-buněk pankreatu řízeno především koncentrací glukózy a) vstup glukózy do B-buněk transportérem Glut-2 b) metabolizace glukózy glukokinázou (rate limiting enzym) c) zvýšení koncentrace ATP v buňce d) uzavření ATP-senzitivních draslíkových kanálů e) depolarizace a otevření napěťově řízených Ca2+ kanálů f) degranulace B-buněk a uvolnění insulinu do extracelulárního prostoru

Insulinové receptory glykoproteinové komplexy (svaly, tuková tkáň) 2 heterodimery spojené S-S můstky, z nichž každý sestáva z α- a β- podjednotky α-podjednotka – extracelulární, vazebné místo pro inzulin β-podjednotka – transmembránový protein s tyrosinkinázovou aktivitou navázaní INZ na α-podjednotku rcp → konformační změna rcp → aktivace β-podjednotky a její autofosforylace → aktivovaná tyrosinkináza spouští kaskádu fosforylací proteinů (IRS – insulin receptor substrate proteins), které jsou druhými posly translokace glukózových transportérů z nitra k povrchu buňky → rychlý transport glukózy do buňky facilitovanou difúzí

Figure 3: Insulin-receptor complexes on the cell surface cause chemical responses to occur within the cell. This figure was reproduced pending permission from the authors of Life, 6th Ed (Purves et al, 2001).

Účinky insulinu hlavní hormon regulující látkový metabolismus v játrech, svalech a tukové tkáni stimuluje anabolické a inhibuje katabolické procesy usnadňuje vychytávání glukózy, AMK a lipidů z potravy akutní účinek insulinu se projeví jako hypoglykémie

Akutní následky nedostatku insulinu výpadek působení insulinu na glukózový metabolismus → hyperglykémie osmotická diuréza s renálními ztrátami vody → polyurie renální ztráty Na a K kationtů, dehydratace, žízeň dehydratace vede k hypovolemii rozklad sval. proteinů s poruchami elektrolytů → svalová slabost MK jsou uvolňovány do krve (hyperacidlipidemie) a v játrech se přetvářejí na kys. acetooctovou a β-hydroxymáselnou

diabetická ketoacidóza – intenzivní rozklad tuků na Acetyl-CoA, který je v nepřítomnosti aerobního metabolismu sacharidů rozkládán na acetoacetát a ß-hydroxybutyrát (zapříčiňuje acidózu) a aceton (keton) hromadění kyselin vede k acidóze → hluboké dýchaní pacienta (Kussmaulovo dýchání) z MK se v játrech tvoří TAG, které se zabudovávají do VLDL část TAG zůstává v játrech → ztukovatění jater (steatóza) odbourávání bílkovin, tuků, polyurie - ztráty hmotnosti

poruchy metabolismu elektrolytů, změny objemu buněk indukované posunem osmolarity - omezení funkce neuronů → hyperosmolární nebo ketoacidické kóma U NIDDM jsou v popředí hyperglykémie a hyperosmolarita U IDDM se k tomu přidávají následky zvýšené proteolýzy a lipolýzy (ketoacidózy)

Pozdní komplikace dlouhotrvající hyperglykémie ústřední roli hraje hyperglykémie zvýšený sklon k infekcím (kůže – furunkl, ledvin – pyelonephritis) hyperglykémie podporuje tvorbu plazmatických bílkovin (fibrinogenu, haptaglobinu, koagulač. faktorů V a Vlll) → tromboembolické riziko

Mikroangiopatie - ztluštění bazálních membrán se sníženou propustností a zúžením lumina → retinopatie - změny na sítnici oka, které mohou vést k oslepnutí → glomeruloskleróza v ledvinách - proteinurie, hypertenze a insuficience ledvin → diabetická neuropatie – nahromadění aktivních metabolitů Glu ve Schwanových buňkách a neuronech (narušení vedení axonem) Makroangiopatie - hypertenze podporuje spolu se vstupem VLDL v krvi a zvýšenou koagulační pohotovostí → poškození ledvin, tvorba aterosklerotických plátů (tukové deposita v intimě artérií), ateroskleróza, srdeční a mozkový infarkt

Terapeutické užití insulinu léčba IDDM, u některých pacientů s NIDDM cíl terapie: normalizace koncentrace glukózy v plazmě, zabránění pozdním komplikacím (retinopatie, neuropatie, nefropatie) LP obsahují 40j./ml, častěji se používají LP s koncentrací 100j./ml Insulin - bílkovinná molekula rozkládaná v trávicím ústrojí → aplikace parenterálně s.c. injekce, v akutních situacích i.v.nebo i.m., nejnověji inhalační aplikace

Zdroje insulinu izolace z hovězích a vepřových pankreatů → složité způsoby purifikace hovězí se liší od humánního třemi AMK, vepřový jednou AMK humánní insulin připraven rekombinantní DNA technologií: je polárnější → rychleji se vstřebává z místa podání, má kratší působení účinnost humánních insulinů je srovnatelná se zvířecími výhoda humánního insulinu: nižší imunogennost

Insulinové preparáty 1. vysoce čištěné neutrální vodné roztoky nebo suspenze insulinu 2. suspenze insulinu v nekovalentní vazbě se zinečnatými ionty (zink-insulin) 3. suspenze komplexu insulinu s protaminem a zinečnatými ionty (protamin- zink-insulin) PUR – chromatograficky přečištěné monokomponentní - vysoce čištěné, bez kontaminující příměsi (proinsulin a jeho štěpné produkty) injekční přípravky obsahují aditiva zajišťující stabilitu, neutrální pH (acetátové, fosfátové pufry), izotonicitu (NaCl, glycerol), konzervační přísady (fenol, p-aminobenzoát)

Krátkodobě působící insuliny 1. Komplexy krystalického insulinu se zinkem rozpuštěné ve vodě Zink-insulin, Regular, Neutral insulin s.c., i.v. podání urgentní situace, rychlé snížení glykémie nástup: 13-30 min, vrchol: 1-3 hod, trvání: < 6 hod 2. Inzulin lispro – biosynteticky připravený analog insulinu, záměna lysin-prolin na 28. a 29. pozici B-řetězce → změna terciární struktury s.c. podání → rychlejší nástup účinku nástup: 15 min, vrchol: 30-60 min, účinek trvá 2 – 5 hod určen ke kontrole prandiální glykémie

Intermediární (středně dlouhodobě působící) inzuliny suspenze insulinu v nekrystalické (amorfní) formě tvoří zakalené roztoky → s.c.podání, NE i.v.!!! 1. Insuliny s kratší dobou účinku nástup 1-2,5 hod, vrchol 3-6 hod, trvání 8-14 hod Insulin suspenze (amorfní insulin) – sterilní neutrální suspenze vepřového nebo směsného insulinu precipitovaného v amorfní formě Zink-insulin suspenze – sterilní neutrální suspenze vepřového, hovězího nebo humánního insulinu (kombinace 30 % amorfního a 70 % krystalického insulinu); tj. suspenze insulinu krystalizovaného za přítomnosti Zn iontů 2. Insuliny s prodlouženým účinkem nástup 1-3 hod, vrchol 4-12 hod, trvání 12-24 hod

Isophan insulin (protamin-zink-insulin) – sterilní neutrální suspenze humánního insulinu - komplex insulinu s protamin sulfátem za přítomnosti Zn iontů, po s.c. podání je protamin rozkládán proteolytickými enzymy, insulin se postupně uvolňuje 3. Stabilizované směsi s bifázickým účinkem nástup <30 min, vrchol 4-12 hod, trvání 7-24 hod bifázický Isophan – sterilní suspenze humánního protamin-zink-insulinu v roztoku humánního insulinu s bifázickým účinkem Dlouhodobě působící insuliny nástup 2-4 hod, vrchol 6-18 hod, trvání 24-36 hod zink-insulinové komplexy ve sterilní neutrální suspenzi obsahující chromatograficky přečištěný nebo monokomponentní zvířecí nebo humánní insulin v krystalech

Časové profily aktivit jednotlivých typů insulinů

Farmakokinetika insulinu rychlost vstřebání závisí na fyzikálně-chemických vlastnostech, dávce a prokrvení v místě vpichu v cévním řečišti se prakticky neváže na bílkoviny Degradace insulinu ledviny (35 - 40 %), játra (60 %), opačně u exogenního insulinu poločas eliminace 7 - 10 minut hydrolýza S-S můstků mezi řetězcem A a B insulinázou další degradace proteolýzou

Nežádoucí účinky hypoglykemické reakce - při předávkování insulinem, vynechaní jídla nebo vyšší fyzické zátěži → sympatické reakce (pocení, tremor, tachykardie, slabost) a parasympatické reakce (pocit hladu, nauzea, zastřené vidění) dlouhodobá terapie (hl. u starších osob) – projevy narušení funkcí CNS (zmatenost, nekoordinovaná řeč a bizarní chování) hypoglykemické kóma – intravenózní podání roztoku glukózy (20-50 ml 40 % Glu) nebo injekce glukagonu (i.m., s.c.), dále podání glukózy nebo sladkého nápoje

NÚ lipodystrofie – opakovaná aplikace do téže oblasti v podkoží edémy – na začátku terapie, spontánně mizí (retence Na v ledvinách) alergické reakce – u méně purifikovaných zvířecích insulinů poruchy vidění – vyvolané osmotickými změnami nitroočních tekutin při zahájení terapie

Aplikace insulinu

Aplikační formy Insulinové stříkačky speciální plastové stříkačky o objemu 1 ml se zatavenou jehlou 1 dílek stupnice odpovídá 1 jednotce insulinu jednorázové použití nejběžnější aplikace hlavně u dospělých diabetiků nižší cena

Insulinová pera (aplikátory) injektory velikosti a tvaru plnícího pera zásobníky insulinu s vysunovatelnými jehlami zvláště vhodné k intenzivní insulinové terapii ve vícedávkových režimech odstraňují potřebu stálého nošení injekčních stříkaček a lahviček insulinu

Základní součásti insulinového aplikátoru

Insulinové pumpy přenosné pumpy pro podkožní infúze kontinuálně dodávající rozpustný insulin přesně definovanou rychlostí průběžné monitorování glykémie → přesná kontrola vysoce spolehlivé, digitální miniaturizované pumpy velikosti pageru výhody: výměna infuzního setu každých 48 hodin, zvýšený subjektivní komfort nemocného nevýhody: vysoká cena, nutnost opakovaného měření glykémie během dne, zvýšené nebezpečí kožních infekcí (jehla je permanentně zavedena do kůže břicha)

Základní funkční části insulinového infuzního systému

Monitorování terapie stanovení glukózy v krvi opakovaně (i několikrát denně u nemocných léčených insulinem) miniaturizované glukometry na principu fotometrie pro přesné měření stačí kapka krve získané z prstu → nanesení na testovací proužek umístěný v přístroji → výsledek zobrazen do 1 min na display přístroje

Místa vhodná k odběru krve na monitorování hladin glukózy

Postup práce s glukometrem

Perorální antidiabetika Deriváty sulfonylmočoviny 1. generace: tolbutamid chlorpropamid tolazamid acetohexamid 2. generace: glibenklamid glipizid gliklazid glikvidon glibornurid glyburid 3. generace: glimepirid (liší se mechanismem účinku)

Mechanismus účinku stimulace sekrece insulinu B-buňkami → snížení sérové koncentrace glukózy (blokáda K+ kanálů) snížení hladiny glukagonu (stimulace somatostatinu) Zvýšení vazby na tkáňové receptory pro insulin MÚ glimepiridu: vazba na odlišný protein receptoru pro sulfonylmočovinu v K+ kanálu B-buněk → stejný výsledný účinek

Farmakokinetika p.o. podání dobré vstřebávání z GIT vysoký stupeň vazby na plasmatické albuminy → interakce s dalšími LČ (salicyláty, sulfonamidy) → kompetice o vazebná místa → hypoglykémie metabolizace v játrech oxidázami na neaktivní (tolbutamid, glipizid) nebo aktivní metabolity (tolazamid, acetohexamid, glibenklamid) exkrece močí, žlučí a stolicí

Nežádoucí účinky zvýšená chuť k jídlu jako u insulinu → ztěžuje dodržování dietního režimu u obézních pacientů epizody hypoglykémie → výraznější u LČ s delším eliminačním poločasem a aktivními metabolity disulfiramový efekt (genetická predispozice + chlorpropramid, glibenklamid) → nausea, tachykardie, zčervenání, pokles TK po alkoholu) nevolnost, bolest hlavy, fotosenzitivita kožní reakce s pruritem (tolbutamid)

s deriváty sulfonylmočoviny Léčiva interagující s deriváty sulfonylmočoviny Der. sulfonylmočoviny Klofibrát Fenylbutazon Salicyláty Sulfonamidy Alopurinol Probenecid Fenylbutazon Salicyláty Sulfonamidy Snížení močové exkrece der. sulfonylmočoviny nebo jejich metabolitů Vytlačení der. sulfonylmočoviny z plasmatických proteinů Zvýšení hypoglykemického vlivu der. sulfonylmočoviny Redukce jaterního metabolismu der. sulfonylmočoviny Dikumarol Chloramfenicol Inhibitory monoaminooxidázy Fenylbutazon Der. sulfonylmočoviny

Biguanidy: metformin, buformin příznivě zasahují do metabolismu lipidů - snižují koncentrace cirkulujících LDL a VLDL, neesterifikovaných MK a TAG zlepšují reologické vlastnosti krve (zvyšují fibrinolytickou aktivitu) Mechanismus účinku zvýšení citlivosti periferních tkání (jater, svalů) k insulinu při zachování alespoň částečné sekrece insulinu v B-buňkách zvýšení vazby insulinu na periferní tkáňový receptor

exkrece ledvinami v aktivní nezměněné formě Nežádoucí účinky na počátku terapie: GIT potíže (nausea, zvracení, tlak v epigastriu, průjmy) kovová pachuť v ústech nechutenství a ubývaní hmotnosti laktátová acidóza - pacienti s poruchami ledvin a kardiopulmonální insuficiencí

Inhibitory α-glukosidázy zpomalují a omezují vstřebávání sacharidů v tenkém střevě AKARBÓZA oligosacharid rostlinného původu kompetitivně inhibuje aktivitu α-glukosidáz v kartáčovém lemu epitelu tenkého střeva → brzdí štěpení oligo- a disacharidů na monosacharidy působí pouze lokálně, nevstřebává se, vylučuje se stolicí v nezměněné formě snížení postprandiálního zvýšení glykémie

Nežádoucí účinky projevy v GIT, závislé na přísunu sacharidů v potravě nerozštěpené sacharidy vedou v tlustém střevě ke vzniku methanu → meteorizmus, flatulence, bolesti břicha, průjmy hypoglykémii zvládnout podáním glukózy !!! (ne kostky cukru - štěpení na glukózu je akarbózou zablokováno) MIGLITOL obdobný mechanismus účinku s akarbózou vstřebává se z trávicího ústrojí menší výskyt NÚ v GIT

Nesulfonamidová sekretagoga (meglitinidy) REPAGLINID, NATEGLINID blokáda ATP-senzitivního K kanálu přes odlišný receptor než sulfonylmočovina dobře se vstřebávají z trávicího traktu rychlá metabolizace na neúčinné metabolity exkrece žlučí → možnost podávání při poškození ledvin

Thiazolidindiony - roziglitazon, pioglitazon, troglitazon snížení rezistence tkání vůči insulinu → senzitizátory insulinových receptorů bez vlivu na syntézu a vylučování insulinu v pankreatu ↑ utilizace Glu ve tkáních, ↓ glukoneogenese v játrech MÚ: aktivace jaderního receptoru PPAR γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ) → zesílení působení insulinu FK: rychle vstřebávání z trávicího traktu, kompletní vazba na plasmat. bílkoviny, metabolizace v játrech, exkrece konjugovaných metabolitů močí NÚ: mírná anémie, zvýšení tělesné hmotnosti a zhoršení jaterních funkcí, hepatotoxicita (Troglitazon)

Figure 2. Sites of action of the current pharmacological therapies Figure 2. Sites of action of the current pharmacological therapies for the treatment of type 2 diabetes (Joseph L., 2002)