Лекарственные формы инсулина

Apidra – торговое название  другого быстродействующего аналога  инсулина Glulisine, недавно появившегося на рынке. От нативного человеческого инсулина он отличается двумя заменами: в положениях В3 и В29. Его профиль действия похож на профили Aspart и Lispro.

Все вышеперечисленные аналоги инсулина являются быстродействующими препаратами. Больным диабетом было бы гораздо удобнее принимать препараты с пролонгированным действием. Первым таким пролонгированным аналогом стал инсулин Glargine (торговое название – Lantus). Увеличить длительность действия удалось за счёт присоединения двух остатков Arg к С-концевому остатку В-цепи, сдвинув изоэлектрическую точку инсулина с 5,4 до 6,7 и тем самым понизив растворимость при введении подкожно. Замена Asp на Gly в положении А21 нужна для предотвращения дезаминирования и димеризации при кислых значениях рН. Препарат начинает действовать через час после инъекции, длительность действия составляет около 24 ч. На настоящий момент это единственный инсулин, рекомендованный для инъекций 1 раз в сутки.

Присоединение к молекуле инсулина жирных кислот, способных связываться с альбумином, позволило получить инсулиновый аналог, который остается в растворённом состоянии после инъекции. Таким препаратом стал Levemir – торговое наименование инсулина Detemir. Молекулярная структура инсулина Detemir отличается от структуры человеческого инсулина присоединением к Lys в положении B29 жирнокислотного остатка миристиновой кислоты. Ацилирование молекулы инсулина жирной кислотой обеспечивает связывание с альбумином и пролонгирует всасывание из подкожно-жирового слоя. После инъекции инсулин Detemir образует жидкостное депо в подкожно-жировой клетчатке. Молекулы инсулина в растворе соединены в гексамеры. Как только введённый инсулин Detemir попадает в интерстициальную жидкость, некоторые гексамеры обратимо агрегируют с образованием дигексамеров. Такая агрегация происходит в результате контакта между цепями жирных кислот молекул инсулина Detemir. Было показано, что инсулин Detemir обладает дозозависимой длительностью действия. Была выявлена линейная взаимосвязь дозы и ответной реакции для фармакокинетического и фармакодинамического эффектов. При дозе инсулина Detemir 0,4 Ед/кг длительность действия составляла 20 ч.

В работе показано, что пришивка инсулина к альбумину позволила увеличить продолжительность действия инсулина в 4 раза по сравнению с нативным инсулином, введённым в той же дозе, при этом образованный конъюгат был водорастворимым.

Пролонгировать время действия инсулина и увеличить устойчивость белка к протеолизу по сравнению с традиционными препаратами позволяет также ковалентная сшивка гормона с полимерами. Среди полимерных конъюгатов наибольшее распространение получили различные конъюгаты с активированным ПЭГ (полиэтиленгликоль).

Конъюгат инсулина с карбоксиметилдекстраном обладал в 10 раз более длительным гипогликемическим эффектом, чем нативный инсулин, а его биоактивность была ниже в 3 раза (на крысах).

Таким образом, многочисленные исследования продемонстрировали клинически значимые преимущества терапии аналогами и конъюгатами перед использованием соответствующих традиционных препаратов инсулина.

Однако для людей, страдающих диабетом, более удобным было бы неинвазивное введение инсулина. [16, стр.250-251]

 

 

 

 

 

 

2.3 Альтернативные способы  доставки инсулина в организм человека

 

За 85 лет, которые прошли с момента открытия инсулина, было опубликовано более 2000 статей, посвящённых различным аспектам доставки инсулина. Среди альтернативных путей доставки инсулина были исследованы окулярный (через глаз), ректальный (через прямую кишку), трансдермальный (через кожу), трансбуккальный (через слизистую ротовой полости), сублингвальный (под язык), интраназальный (через носовую полость), пульмонарный (через лёгкие) и пероральный (через желудочно-кишечный тракт). Тем не менее, к настоящему моменту лишь одна форма неинвазивного инсулина разрешена для клинического применения, хотя существует множество идей, разработок и препаратов, проходящих различные фазы клинических испытаний.

В работе  рассмотрены попытки создания окулярного инсулина, но, ни одна из них не увенчалась успехом. Был сделан вывод, что такой метод не подходит для доставки инсулина.

Преимуществом ректального пути доставки является прямое попадание инсулина в кровоток через лимфатическую систему, недостатком – невозможность абсорбции инсулина без применения веществ, усиливающих абсорбцию. Однако даже с применением таких веществ биодоступность инсулина при ректальном методе доставки составляет 4-10%. Кроме того, в работе было показано, что действие ректального инсулина гораздо короче действия инсулина, введённого подкожно. На данный момент нет разработок ректального инсулина, дошедших до клинических испытаний. [16, стр.251-253]

 

 

 

 

 

 

2.3.1 Трансдермальный путь доставки в организм человека

 

Доставка инсулина через кожу является перспективной из-за лёгкости апплицирования и большой площади поверхности кожи (1-2 м2). Серьёзной проблемой трансдермального пути доставки является плохая проницаемость липидного рогового слоя кожи для таких больших и гидрофильных молекул, как инсулин. Для преодоления липидного барьера применяют химические, электрические и физические методы. Самым распространённым методом является ионтофорез или низкочастотный ультразвук. На этом методе основана новая разработка компании Dermisonics – технология U-strip, позволяющая вводить инсулин через кожу.

Ультразвуковой генератор увеличивает размер пор кожи, инсулин проходит через них и попадает в кровоток.

Несколько иная технология у компании Altea Therapeutics: в этом случае за счёт электрической и термической энергии «срывается» роговой слой кожи, образуя микроканалы, через которые инсулин поступает в кровь. Введённый таким образом инсулин начинает действовать практически сразу, а продолжительность его действия составляет около 13 ч.

Также существует российская разработка трансдермального инсулина на основе спирторастворимого сополимера бутилметакрилата и метакриловой кислоты. Инсулин находится в системе в эмульсионной форме. In vitro было показано, что скорость диффузии инсулина из такой транспортной системы площадью 20 см2 через кожу составляет около 1,7 Ед/ч и соответствует физиологическому уровню секреции гормона поджелудочной железой. In vivo на людях показано наличие гипогликемического эффекта в течение 2 суток. На настоящий момент все три разработки проходят начальную фазу клинических испытаний.

Таким образом, трансдермальная доставка представляется достаточно перспективным путём введения инсулина. [16, стр.253]

2.3.2 Трансбуккальный и  сублингвальный пути доставки в организм человека

 

Преимуществами доставки инсулина через ротовую полость являются доступность и большая площадь поверхности для абсорбции (100-200 см2), практически полное отсутствие протеолитических ферментов и большое количество сосудов. Однако серьёзными барьерами для абсорбции инсулина являются слоистая структура эпителия ротовой полости и слюна. Для преодоления этих барьеров были использованы различные вещества, повышающие абсорбцию (желчные соли, хелатирующие агенты, жирные кислоты и другие). Однако в этом случае снижение уровня глюкозы в крови in vivo составляло лишь 30% по сравнению с традиционным инсулином, введённым с помощью инъекций.

Новая разработка компании Generex – инсулин Oral-lyn (ранее Oralin) – на настоящий момент является единственной трансбуккальной формой инсулина, проходящей последнюю стадию клинических испытаний. В данном случае используется запатентованная технология компании Rapid Mist, позволяющая вводить инсулин в ротовую полость при помощи спрея. Согласно результатам клинических испытаний, действие Oral-lyn начинается быстрее, чем в случае подкожно введённого инсулина. [16, стр.253]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.3 Интраназальный путь  доставки в организм человека

 

Площадь эпителиальной поверхности носовой полости достаточно большая (150 см2), но основными барьерами для доставки инсулина таким методом является мукоцилиарный клиренс, трудности при проникновении через эпителиальный слой и ферментативная деградация (в слизистой оболочке носа присутствуют протеолитические ферменты (в основном аминопептидазы) и лизоцим).

По этим причинам эффективная абсорбция инсулина назальным путём практически невозможна без применения веществ, повышающих абсорбцию, способных к модулированию проницаемости назального эпителия и пролонгированию времени действия лекарства. Для этих целей применяют стимуляторы абсорбции, ингибиторы протеаз и мукоадгезивные вещества.

На ранних стадиях исследования по улучшению интраназальной абсорбции инсулина были использованы желчные соли, сапонины, тауро-дигидроксифузидат, диоксихолат. Почти все эти вещества увеличивали абсорбцию инсулина до 12-20%, но все они вызывали раздражение слизистой носа.

В некоторых работах для улучшения абсорбции различных лекарственных веществ были использованы хелатирующие агенты, в особенности ЭДТА (этилендиаминтетраацетат). Улучшение абсорбции при помощи хелатирующих агентов связано с их способностью раскрывать плотные клеточные контакты путём хелатирования двухвалентных катионов (магния и кальция). Последние, в свою очередь, играют важную роль в структуре и жёсткости клеточных мембран. Несмотря на то, что ЭДТА не оказывает раздражающего влияния на слизистую носа, такой метод в случае инсулина оказался малоэффективным. В то же время было показано, что жирные кислоты (например, капроновая) и фосфолипиды (например, лецитин) увеличивают абсорбцию инсулина в несколько раз.

Также для увеличения биодоступности инсулина, вводимого интраназально, используют вещества, которые одновременно увеличивают вязкость и при этом обладают биоадгезивными свойствами. Среди таких веществ карбопол (производное полиакриловой кислоты, образующее гели при низких концентрациях), карбоксиметилцеллюлоза. Карбопол способствует абсорбции инсулина в носовой полости, в то время как карбоксиметилцеллюлоза – нет, из чего можно сделать вывод о том, что вязкость и биоадгезивность – не единственные факторы, влияющие на интраназальную абсорбцию инсулина.

Были исследованы биоадгезивные системы доставки инсулина с применением различных микросфер из сефадекса, крахмала и хитозана. Предполагается, что положительно заряженные вещества, такие как хитозан, способны взаимодействовать с отрицательно заряженной слизистой носовой полости и увеличивать абсорбцию путём более тесного контакта с мембранами. Отрицательно заряженный гепарин нивелировал клеточные и абсорбционные изменения, вызываемые хитозаном . Авторами работы был сделан вывод, что хитозан увеличивает абсорбцию парацеллюлярным путём из-за структурных изменений в плотных клеточных контактах.

В работе было показано, что у овец применение хитозана  увеличивало абсорбцию более эффективно, чем лецитин. Позже те же авторы показали, что степень интраназальной абсорбции зависит от концентрации хитозана. Те же авторы исследовали другую систему интраназальной доставки инсулина на основе хитозана (0,5 весовых %, рН 4). Максимум действия инсулина, введённого при помощи спрея с такой системой доставки, достигался через 20 мин, а продолжительность действия составляла всего 90 мин, в то время как инсулин, введённый подкожно, достигал максимума действия через 80 мин, а действие длилось 6 ч.

В настоящее время существуют две новые разработки интраназального инсулина, проходящие клинические испытания. Одна из них – Nasulin, разработка компании Bentley с применением собственной технологии доставки лекарственных средств через мембраны кожи, ротовой и носовой полостей CPE-215. Во время клинических испытаний (II стадия) пациентам рекомендовано применять спрей Nasulin 3 раза в день.

Вторая разработка принадлежит компании Nastech Pharmaceutical с применением технологии Exubera Inhalation Powder. По результатам начальной фазы клинических испытаний, препарат обладает очень быстрым действием с максимумом через 16-19 мин.

По сравнению с традиционной инвазивной доставкой инсулина, интраназальный путь гораздо более быстрый. Серьёзным недостатком этого метода доставки является частое раздражение слизистой носа (около 25% испытуемых). [16, стр.253-255]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.4 Ингаляционный путь  доставки в организм человека

 

На сегодняшний день ингаляционный или пульмонарный путь доставки инсулина, при котором пациент вдыхает лекарство через специальные ингаляторы, привлекает к себе большое внимание учёных и фирм-производителей. Большой интерес к пульмонарному пути доставки инсулина вызван следующими причинами. Во-первых, это большая площадь поверхности лёгких (около 140 м2); во-вторых, это возможность быстрого парацеллюлярного транспорта инсулина через эпителиальный монослой альвеолярной поверхности; в-третьих, иммунотолерантная природа лёгких; и, в-четвёртых, отсутствие протеолитических ферментов. Однако у этого метода есть и ограничения, среди которых цитозольная биодеградация инсулина и сложность перевода инсулина в пригодные для ингаляции формы.

В настоящий момент существует ряд разработок ингаляционного инсулина, проходящих последнюю фазу клинических испытаний. Инсулин переводят в ингаляционную форму при помощи дозированных ингаляторов под давлением, сухих порошковых ингаляторов и распылителей.

Совместная разработка фирм Pfizer и Nektar Therapeutics – технология Exubera Inhalation Powder – недавно успешно прошла, все клинические испытания и находится на стадии регистрации. Разработка разрешена в Европе и США для обоих типов диабета, но только для взрослых пациентов. Реально это пока единственная в мире клиническая форма, использующая неинвазивную систему доставки инсулина. Она представляет собой порошковый ингалятор с применением сжатого воздуха для диспергирования порошка инсулина в специальный резервуар для ингаляции. Порошок инсулина превращается в аэрозоль с размером частиц около 3 мкм, пригодный для ингаляции. Сухой порошок состоит из инсулина лишь на 60%, остальные компоненты – наполнители, в основном маннитол в качестве стабилизатора. Одноразовый расход порошка – 28 или 84 ЕД инсулина. Эффективность такой системы доставки оценивают как 10% от эффективности инсулина, введённого подкожно. Ингаляционный инсулин обладает более быстрым действием по сравнению с подкожно введённым, его действие длится от 5 до 10 ч.