Лекарственные формы инсулина

Ингибиторы карбоангидразы (особенно ацетазоламид), стимулируя панкреатические β-клетки, способствуют высвобождению инсулина и повышают чувствительность рецепторов и тканей к инсулину; хотя одновременное использование этих ЛС с инсулином может повышать гипогликемическое действие, эффект может быть непредсказуемым.

Целый ряд ЛС вызывают гипергликемию у здоровых людей и усугубляют течение заболевания у больных сахарным диабетом. Гипогликемическое действие инсулина ослабляют: антиретровирусные ЛС, аспарагиназа, пероральные гормональные контрацептивы, глюкокортикоиды, диуретики (тиазидные, этакриновая кислота), гепарин, антагонисты Н2-рецепторов, сульфинпиразон, трициклические антидепрессанты, добутамин, изониазид, кальцитонин, ниацин, симпатомиметики, даназол, клонидин, БКК (блокаторы кальциевых каналов), диазоксид, морфин, фенитоин, соматотропин, тиреоидные гормоны, производные фенотиазина, никотин, этанол.

Глюкокортикоиды и эпинефрин оказывают на периферические ткани эффект, противоположный инсулину. Так, длительный приём системных глюкокортикоидов может вызывать гипергликемию, вплоть до сахарного диабета (стероидный диабет), который может наблюдаться примерно у 14% пациентов, принимающих системные кортикостероиды в течение нескольких недель или при длительном применении топических кортикостероидов. Некоторые ЛС ингибируют секрецию инсулина непосредственно (фенитоин, клонидин, дилтиазем) либо за счёт уменьшения запасов калия (диуретики). Тиреоидные гормоны ускоряют метаболизм инсулина.

Наиболее значимо и часто влияют на действие инсулина бета-адреноблокаторы, пероральные гипогликемические средства, глюкокортикоиды, этанол, салицилаты.

Этанол ингибирует глюконеогенез в печени. Этот эффект наблюдается у всех людей. В связи с этим следует иметь в виду, что злоупотребление алкогольными напитками на фоне инсулинотерапии может привести к развитию тяжёлого гипогликемического состояния. Небольшие количества алкоголя, принимаемого вместе с едой, обычно не вызывают проблем.

Бета-адреноблокаторы могут ингибировать секрецию инсулина, изменять метаболизм углеводов и увеличивать периферическую резистентность к действию инсулина, что приводит к гипергликемии. Однако они могут также ингибировать действие катехоламинов на глюконеогенез и гликогенолиз, что сопряжено с риском тяжёлых гипогликемических реакций у больных сахарным диабетом. Более того, любой из бета-адреноблокаторов может маскировать адренергическую симптоматику, вызванную снижением уровня глюкозы в крови (в том числе тремор, сердцебиение), нарушая тем самым своевременное распознавание пациентом гипогликемии. Селективные бета1-адреноблокаторы (в том числе ацебутолол, атенолол, бетаксолол, бисопролол, метопролол) проявляют эти эффекты в меньшей степени.

НПВС (нестероидные противовоспалительные средства) и салицилаты в высоких дозах ингибируют синтез простагландина Е (который ингибирует секрецию эндогенного инсулина) и усиливают таким образом базальную секрецию инсулина, повышают чувствительность β-клеток поджелудочной железы к глюкозе; гипогликемический эффект при одновременном применении может потребовать корректировки дозы НПВС или салицилатов и/или инсулина, особенно при длительном совместном использовании. [8, стр.40-42]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.15 Получение инсулина

 

Инсулин человека можно производить четырьмя способами:

- полным химическим синтезом;

- экстракцией из поджелудочных желёз человека (оба этих способа не подходят из-за неэкономичности: недостаточной разработанности первого способа и недостатка сырья для массового производства вторым способом);

- полусинтетическим методом с помощью ферментно-химической замены в положении 30 В-цепи аминокислоты аланина в свином инсулине на треонин (см. Прил. Е);

- биосинтетическим способом по генно-инженерной технологии. Два последних метода позволяют получить человеческий инсулин высокой степени очистки.

В настоящее время инсулин человека, в основном, получают двумя способами: модификацией свиного инсулина синтетико-ферментативным методом и генно-инженерным способом.

Инсулин оказался первым белком, полученным для коммерческих целей с использованием технологии рекомбинантной ДНК. Существует два основных подхода для получения генно-инженерного инсулина человека.

В первом случае осуществляют раздельное (разные штаммы-продуценты) получение обеих цепей с последующим фолдингом молекулы (образование дисульфидных мостиков) и разделением изоформ.

Во втором - получение в виде предшественника (проинсулина) с последующим ферментативным расщеплением трипсином и карбоксипептидазой В до активной формы гормона. Наиболее предпочтительным в настоящее время является получение инсулина в виде предшественника, обеспечивающее правильность замыкания дисульфидных мостиков (в случае раздельного получения цепей проводят последовательные циклы денатурации, разделения изоформ и денатурации).

При обоих подходах возможно как индивидуальное получение исходных компонентов (А- и В-цепи или проинсулин), так и в составе гибридных белков. Помимо А- и В-цепи или проинсулина, в составе гибридных белков могут присутствовать:

- белок носитель, обеспечивающий  транспортировку гибридного белка  в периплазматическое пространство клетки или культурную среду;

- аффинный компонент, существенно  облегчающий выделение гибридного  белка.

При этом оба эти компонента могут одновременно присутствовать в составе гибридного белка. Кроме этого, при создании гибридных белков может использоваться принцип мультимерности, (то есть, в гибридном белке присутствует несколько копий целевого полипептида), позволяющий существенно повысить выход целевого продукта.

В Великобритании с помощью Escherichia coli (кишечная палочка) синтезированы обе цепи человеческого инсулина, которые затем были соединены в молекулу биологически активного гормона. Чтобы одноклеточный организм мог синтезировать на своих рибосомах молекулы инсулина, необходимо снабдить его нужной программой, то есть ввести ему ген гормона.

Химическим способом получают ген, программирующий биосинтез предшественника инсулина или два гена, программирующие в отдельности биосинтез цепей А и В инсулина.

Следующий этап – включение гена предшественника инсулина (или гены цепей порознь) в геном Escherichia coli – особого штамма кишечной палочки, выращенного в лабораторных условиях. Эту задачу выполняет генная инженерия.

Из Escherichia coli вычленяют плазмиду соответствующей рестриктазой. синтетический ген встраивается в плазмиду (клонированием с функционально активной С-концевой частью β-галактозидазы Escherichia coli). В результате Escherichia coli приобретает способность синтезировать белковую цепь, состоящую из галактозидазы и инсулина. Синтезированные полипептиды отщепляют от фермента химическим путём, затем проводят и очистку. В бактериях синтезируется около 100 000 молекул инсулина на бактериальную клетку.

Природа гормонального вещества, продуцируемого Escherichia coli, обусловлена тем, какой ген встраивается в геном одноклеточного организма. Если клонирован ген предшественника инсулина, бактерия синтезирует предшественник инсулина, который подвергается затем обработке рестриктазами для отщепления препитида с вычленением С-пептида, вследствие чего получается биологически активный инсулин.

Для получения очищенного инсулина человека выделенный из биомассы гибридный белок подвергают химико-ферментативной трансформации и соответствующей хроматографической очистке (фпрнтальной, гельпроникающей, анионообменной).

В Институте РАН (Российская академия наук) получен рекомбинантный инсулин с использованием генно-инженерных штаммов Escherichia coli из выращенной биомассы выделяется предшественник, гибридный белок, экспрессируемый в количестве 40% от всего клеточного белка, содержащий препроинсулин. Превращение его в инсулин in vitro (технология выполнения экспериментов, когда опыты проводятся «в пробирке» — вне живого организма) осуществляется в той же последовательности, что и in vivо, (то есть «внутри живого организма» или «внутри клетки») – отщепляется лидирующий полипептид, препроинсулин превращается в инсулин через стадии окислительного сульфитолиза с последующим восстановительным замыканием трёх дисульфидных связей и ферментативным вычленением связывающего С-пептида. После ряда хромотографических очисток, включающих ионообменные, гелевые и ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография), получают человеческий инсулин высокой чистоты и природной активности.

Можно использовать штамм со встроенной в плазмиду нуклеотидной последовательностью, экспрессирующей гибридный белок, который состоит из линейного проинсулина и присоединённого к его N-концу через остаток метионина фрагмента белка А Staphylococcus aureus (Стафилококк золотистый).

Культивирование насыщенной биомассы клеток рекомбинантного штамма обеспечивает начало производства гибридного белка, выделение и последовательная трансформация которого приводят к инсулину.

Возможен и другой путь: получается в бактериальной системе экспрессии слитой рекомбинантный белок, состоящий из проинсулина человека и присоединённого к нему через остаток метионина полигистидинового «хвоста». Его выделяют, используя хелатную хроматографию на колонках с Ni-агарозой из телец включения, и расщепляли бромцианом.

Выделенный белок является S-сульфонированным. Картирование и масс-спектрометрический анализ полученного проинсулина, очищенного ионнообменной хроматографией на анионите и ОФ (обращённофазовой) ВЭЖХ, показывают наличие дисульфидных мостиков, соответствующих дисульфидным мостикам нативного проинсулина человека.

В последнее время пристальное внимание уделяется упрощению процедуры получения рекомбинантного инсулина методами генной инженерии. Так, например, можно получить слитой белок, состоящий из лидерного пептида интерлейкина 2 присоединённого к N-концу проинсулина, через остаток лизина. Белок эффективно экспрессируется и локализуется в тельцах включения. После выделения белок расщепляется трипсином с получением инсулина и С-пептида.

Полученные инсулин и С-пептид очищались ОФ ВЭЖХ. При создании слитых конструкций весьма существенным является соотношение масс белка носителя и целевого полипептида. С-пептиды соединяются по принципу «голова-хвост» с помощью аминокислотных спейсеров, несущих сайт рестрикции Sfi I и два остатка аргинина в начале и в конце спейсера для последующего расщепления белка трипсином. ВЭЖХ продуктов расщепления показывает, что отщепление С-пептида проходит количественно, а это позволяет использовать способ мультимерных синтетических генов для получения целевых полипептидов в промышленном масштабе. [12, стр.10-15]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.16 Лекарственные формы и системы доставки инсулина

 

Порошки для инъекций: подкожно – при повседневном приёме, внутривенно и интраперитониально – при коме

Суспензии для подкожного введения.

Растворы для инъекций:

- портативный инжектор  в виде авторучки (для многократных  подкожных инъекций при интенсивной  инсулинотерапии)

- системы с «замкнутым кругом» (инфузионные системы контролирующие уровень глюкозы в крови; только при диабетической коме)

- системы с «открытым  циклом» (инсулиновые помпы (см. Прил. Ж) – резервуар и помпа, запрогромированная на введение регулярного инсулина с рассчитанной скоростью без измерения уровня глюкозы; подкожно, внутривенно, интраперитониально).

Аэрозоли для интраназального введения.

Проводятся разработки по созданию пероральных форм. [11, стр.193]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.17 Форма выпуска препаратов инсулина

 

В настоящее время выпускается значительное число инсулиновых препаратов, в том числе полученных из поджелудочных желёз животных и синтезированных методами генной инженерии. Препаратами выбора для проведения инсулинотерапии являются генно-инженерные высокоочищенные человеческие инсулины, обладающие минимальной антигенностью (иммуногенной активностью), а также аналоги человеческого инсулина.

Препараты инсулина из тканей животных по степени очистки делятся на монопиковые (МП) и монокомпонентные (МК). Получаемые в настоящее время из поджелудочных желёз свиней обозначают дополнительно буквой С (СМП – свиной монопиковый, СМК – свиной монокомпонентный); крупного рогатого скота – буквой Г (говяжий: ГМП – говяжий монопиковый, ГМК – говяжий монокомпонентный). Препараты человеческого инсулина обозначают буквой Ч.

 Препараты инсулина выпускаются в стеклянных флаконах (см. Прил. И), герметически укупоренных резиновыми пробками с алюминиевой обкаткой, в специальных так называемых инсулиновых шприцах (см. Прил. К) или шприц-ручках (см. Прил. Л). При использовании шприц-ручек препараты находятся в специальных флаконах-картриджах (пенфиллах). [20, стр.569]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.18 Хранение инсулина

 

Хранение инсулина организовывают согласно Приказу Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (Минздравсоцразвития России) от 23.08.2010 № 706н (редакция от 28.12.2010) «Об утверждении Правил хранения лекарственных средств». [1]

Не допустимо использовать инсулин с истёкшим сроком годности, указанным на флаконе.

Запас инсулина хранится в холодильнике при температуре 2-8 градусов тепла (отделение для фруктов и овощей).

Хранить используемые для ежедневных инъекций флаконы с инсулином или шприц-ручки при комнатной температуре в течение 1 месяца.