Antidiabetikumok a vércukorszint-csökkentők
Cukorbetegség: statisztikai adatok 2015 2011 2015 Előrejelzés 2040-re Cukorbetegek száma a világon 300 millió 415 millió 642 millió Cukorbetegek száma a Magyarországon 568 ezer 697 ezer Anyagi terhek USD/év 378 milliárd 673 milliárd 802 milliárd
A szénhidrát anyagcsere és szabályozása A hasnyálmirigy, mint központi szerv Hormonok: inzulin, glükagon, szomatosztatin, Szénhidrát anyagcsere zavara: cukorbetegség (diabétesz) 1-es típusú diabétesz mellitusz teljes inzulinhiány kezelés: külső inzulin bevitel 2-es típusú diabétesz mellitusz (90 %) elégtelen inzulintermelés és/vagy a szövetek inzulin érzékenységének csökkenése kezelés: diéta,testmozgás, orális antidiabetikumok gesztációs diabétesz Szövődmények: látószervi veseműködési idegrendszeri szív és érrendszeri komplikációk 2015 Világon: 5 millió Mo: 9200
I. Inzulin és analógjai II. Orális antidiabetikumok Inzulinotrop vegyületek: Szulfonil-karbamidok Meglitinid-típusú vegyületek Inkretin hatáson alapuló terápia: DPP-4 gátlók GLP-1 agonisták (sc) Inzulin-érzékenyítők Biguanidszármazékok Tiazolidindionok Alfa-glikozidáz-gátlók SGLT gátlók
Az inzulin töténete Frederick G. Banting és John Macleod: Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1923 "for the discovery of insulin. The Nobel Prize in Chemistry 1958 was awarded to Frederick Sanger "for his work on the structure of proteins, especially that of insulin". Sanger 1918-ban született, egyetlen kétszeres kémiai Nobel díjas. Az inzulin volt az első protein, melynek meghatározták a szekvenciáját! Az inzulin harmadlagos szerkezetét röntgenkrisztallográfiás módszerrel határozták meg, a módszer kidolgozója és a szerkezet megfejtője Dorothy Mary Hodgkin 1964-ben Nobel díjat kapott. Rosalyn Sussman Yalow 1977-ben: orvosi Nobel Díj a radioimmunoassay kidolgozásáért (inzulin meghatározása)
Az inzulin szerkezete 51 aminosavból felépülő polipeptid, 5808 Dalton 2 lánc: A: 21 tagú B: 30 tagú > izoelektromos pontja ph = 5,3-nál van NH 2 phe 1 val 2 3 asn B-lánc 52 57 56 55 54 53 51 50 58 49 59 glu leu ala leu pro gln leu ser 60 gly ala 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-lánc COOH val 39 val 68 asn gln gln 38 69 cys 86 S gln tyr 85 leu 37 cys 70 S asn cys glu 84 asp 36 71 thr 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 S lys 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 kihasadó rész glu 33
- natív inzulin dimer - a kristályos inzulinban 6 egységből álló hexamer található - a kristályos inzulin oldhatóságát cinkionok csökkentik.
Az inzulin hatásmechanizmusa inzulin glükóz Inzulinreceptor Plazma GLUT-4-et tartalmazó vezikulák
Az inzulin terápiás alkalmazása Nem-humán (állati eredetű) inzulin -az aminosav sorrend a legtöbb emlősben igen hasonló: A lánc B lánc 8-as 10-as 30-as ember Thr Ile Thr sertés Thr Ile Ala marha Ala Val Ala Hátrány: allergizál -hatásukat a humán inzulin-receptoron is kifejtik Biotechnológia A ma leginkább alkalmazott eljárás a rekombináns DNStechnológia, amelynek során Escherichia coli-ban termeltetik a humán inzulint.
Az inzulin analitikája I.Előállítás: Sertés-hasnyálmirigyből nyert inzulinból enzimes módosítással (megfelelő tisztítással) Rekombináns DNS technológia II. Azonosság: Tartalmi meghatározás során nyert kromatogramok vizsgálata: főcsúcs retenciós idő azonossága Peptidtérkép-vizsgálat III. Tisztaságvizsgálat: inzulinnál nagyobb molekulatömegű szennyezők (méretkizárásos kromatográfia) a bomlástermékek (dezamido-inzulin) IV. Tartalmi meghatározás: RP-HPLC
Az inzulin analitikája Az aszparagin dezamidálódása ph 2-3 (4 C, 1 hónap) 1-2 % A lánc C-terminális Asn: dezamidálódik, gyűrűzárás vízzel reagálva Asn Asp N-terminális Phe aminocsoportját acilezheti -NH 3 ph 7 B lánc 3. Asn: dezamidálódik, gyűrűzárás hidrolizálódik eltérő szerkezetű peptidekké aktív származékok
Az inzulin-analógok Cél: A normál inzulinszint minél tökéletesebb utánzása Reggeli Ebéd Vacsora bazális posztpandriális 50 25 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 24:00 4:00 8:00
Az analógok olyan kémiailag módosított származékok, melyekben az aktív monomer-hexamer egyensúlyt a megfelelő irányba tolják el a kívánt hatás elérése céljából. hosszúhatású - középhatású - gyors - ultragyors Kapillárisfal
Az inzulin-analógok
Az inzulin-analógok Ultragyors -hatású Gyorshatású Hatásmax. Hatás tartam Vegyület 60 perc 2-5 óra lispro aszpartát glulizin 2-4 óra 6-8 óra humán inzulin kevésbé hajlamos hexamer-képződésre azonnal a véráramba jut hexamereket alkot lassítja a vérbe való felszívódást Közepeshatású 6-10 óra 12-18 óra izofán inzulin+protamin+zn (NPH-inzulin) sc. adva:1.protamin elbomlik 2.felszabadul az inzulin lente acetátpuffer+zn kristályos inzulin lassan szívódik fel Hosszúhatású 6 óra (csekély) 20-24 glargin Ultra-lente detemir + 2 Arg (az eredeti IEP (5,3) megnő ) oldékonysága savas ph (inj. közege) kiváló, ph 7,4 leromlik az oldhatóság Mirisztinsav albumin kötődés
Orális antidiabetikumok Inzulinotrop vegyületek Szulfonil-karbamidok O O S NHR O O S NH O NHR O O S NHR Y NH 2 X X antibakteriális antidiabetikus diuretikus
szulfonil-karbamidok ATP-függő K + -csatorna gátlás Depolarizáció Feszültség-függő Ca 2+ -csatorna nyílik exocitózis
az aromás (R1) és az alifás (R2) lipofil oldalláncok felelősek a potenciában (receptor kötődés) a metabolizmusban a kiürülésben a hatástartamban mutatkozó különbségekért első-generáció második-generáció
Sav-bázis tulajdonságok szulfonil-karbamidok Szöveti ph-n anionosak: pka~5-6 Májban metabolizálódnak döntően inaktív metabolitok glimepirid
szulfonil-karbamidok Gyógyszerkönyvi vizsgálatok: glibenklamid gliklazid glimepirid glipizid Azonosítás UV, OP, IR, VRK, kémiai IR IR UV IR VRK Tartalmi etanol jégecet RP-HPLC DMF NaOH perklórsav LiOMe potenciometria potenciometria quinaldin-vörös amfoter: pk a1 =2,9, pk a2 =5,8
meglitinid-típusú gyógyszerek Szulfonamid-típusú antidiabetikumok kutatása során Glibenklamid analóg Cl Szulfonamid szerkezet elhagyása O N H OCH 3 meglitinid COOH Új orális antidiabetikum csoport nateglinid H 3 C O COOH H 3 C HN N H 3 C CH 3 COOH O repaglinid N H O CH 3 Inzulin szekréciót fokozó szerek Működő β-sejt szükséges Hatásmechanizmus: zárják β-sejt membránján ATP-függő K + -csatornákat szulfonamidoktól eltérő célfehérjén Gyorsan ható (1óra hatás maximum), rövid hatás (4 óra)
Inkretin hatás befolyásolása: GLP-1 receptor agonisták DPP-4 inhibitorok Inkretin hatáson alapuló terápia Inkretinek: étkezés követően szabadulnak a vékonybél L sejtjeiből GIP (glucose-dependent insulinotropic peptide) GLP-1 (glucagon-like peptide) GLP-1 élettani hatásai: Stimulálja az inzulin szekréciót Gátolja a glükagon felszabadulást ÚJ, LEHETSÉGES TARGET Késleltetett gyomor kiürülés Csökkentett táplálékfelvétel Normalizálja az éhomi és táplálkozás utáni inzulin szekréciót
DPP-4 GLP-1 agonisták Subcutan adagolás 97% homológia 24. Lys-hez glutaminsavon keresztül hosszú láncú zsírsav fehérje kötődés a plazmában t 1/2 = 12-14 óra (napi 1x) szintetikus exenidin-4 53 % azonos nem bontja DPP-4 t 1/2 = 2-3 óra hatás: ~ GLP-1 Napi 2x étkezések előtt exenatid LAR (heti 1x)
Dipeptidil-peptidáz-4 gátlók: gliptinek sitagliptin CF 3 F N N N N F NH 2 O F O N HN CN HO O H vildagliptin N H alogliptin HO NH 2 saxagliptin CN
Inzulin-érzékenyítők Biguanidszármazékok Guanidin karbamid imidje jó vércukorszint-csökkentő toxikus guanidin biguanid fokozzák az inzulin receptor kötődést növelik a vázizomsejtek és a májsejtek glükózfelvételét gátolják a májban a glükoneogenezist gátolják a glükóz felszívódását a bélből Fenformin Buformin Metformin
Biguanidszármazékok Metformin pka 1 : 3,14 pka 2 13,85 Igen poláris, ezért (is) alacsony biohasznosíthatósága van (50-60%) Nincsenek metabolitjai, változatlan formában ürül A ritka, de fatális kimenetelű tejsavas acidózis miatt a legtöbb származékot már visszavonták
HCl Metformin HCl Azonosítás: OP, IR, VRK, Sakaguchi-reakció Gyógyszerkönyvi vizsgálatok R- Itt: OBr - ezért esetleges brómozás is lehetséges R- R-
Metformin F szennyező: CH 3 -NH-CH 3 RP-HPLC:de poláris a szennyező, és nem is UV aktív származékképzés: H 3 C O 2 N F O 2 N N CH 3 Rokon vegyületek: ioncserés kromatográfia: Cianoguanidin (A) pk a =? NO 2 NO 2 mozgófázis: NH 4 H 2 PO 4 oldat, ph=3 állófázis:szulfonsav csoport (SCX-HPLC) Melamin (D) Metformin pk a =5,35 pk a1 =3,14 pk a2 =13,85 rel. ret. 0,1 rel. ret. 0,2 t R =~10 perc Tartalmi meghatározás Hangyasavas oldást követően acetonitrilben perklórsavval titráljuk, potenciometriás végpont jelzés mellett
Tiazolidindionok PPARγ (peroxiszoma proliferátor aktivált gamma-receptor) szelektív agonistái az aktivált receptor a sejtmagban az inzulin termelődéséért felelős specifikus gének transzkripcióját indítja el megnövelik a célszövetek inzulin érzékenységét megnövelik a glükóz felvételét és felhasználását az izom- és zsírszövetben csökkenti az IR-t Általános Forgalomban Hatóanyag R képlet van Kedvezőtlen mellékhatásprofil miatt a roziglitazont kivonták a forgalomból: Kardiovaszkuláris mh: folyadék visszatartás szívelégtelenség kockázata O H N S O H 3 C O CH 3 CH 3 troglitazon CH 3 OH roziglitazon - N N CH 3 O R N CH pioglitazon 3 +
Sav-bázis tulajdonság Endogén ligand
Alfa-glikozidáz-gátlók I. és II. típusú diabéteszben gátolják a bélben lévő α-glikozidáz enzimek működését szénhidrát emésztés lassul mérséklik, késleltetik a vércukorszint emelkedést étkezés után Komplex-szénhidrát Hasnyálmirigy amiláz oligoszacharid Intesztinális glikozidáz kellemetlen GIT mellékhatások monoszacharidok
-glikozidáz gátlók lineáris pszeudo-tetraszacharid SAR feltérképezése után: a három cukor nem feltétlenül szükséges a hatáshoz az aminocsoportot gyűrűbe kell foglalni pentahidroxi-piperidin szerkezet
Akarbóz Gyógyszerkönyvi vizsgálatok Azonosítás: IR, HPLC Vizsgálatok: fajlagos optikai forgatóképesség rokonvegyületek: HPLC Tartalmi meghatározás: HPLC Állófázis: aminopropil-szilika (poláris, kémiailag módosított szilikagél Mozgófázis: ACN+foszfátpuffer ph=7
SGLT gátlók
Inzulintól függetlenül fejtik ki a hatásukat B-sejtfunkciótól függetlenül hat Kiegészíti az inzulinfüggő mechanizmusokat Kis valószínűséggel okoz hipoglikémiát dapagliflozin empagliflozin SLGT-2 gátlók hatásmechanizmusának előnyei Napi glükózürítés :~70 g HBA1c érték szignifikáns csökkenése Testtömegcsökkenés VNY csökkenés