Фармакологія
10.4. Препарати гормонів підшлункової залози. препарати інсуліну.
У регуляції процесів обміну в організмі велике значення мають гормони підшлункової залози. У -клітинах панкреатичних острівців синтезується інсулін, який має гіпоглікемічну дію, в а-клітинах продукується контрінсулярний гормон глюкагон, який має гіперглікемічну дію. Крім того, Ь-клітини підшлункової залози виробляють соматостатин.
Принципи отримання інсуліну було розроблено Л. В. Соболевим (1901), який в експерименті на залозах новонароджених телят (у них ще немає трипсину, що розкладає інсулін) показав, що субстратом внутрішньої секреції підшлункової залози є панкреатичні острівці (Лангер-ганса). У 1921 р. канадські вчені Ф. Г. Бантінг і Ч. X. Бест виділили чистий інсулін і розробили метод промислового його отримання. Через 33 роки Сенджер із співпрацівниками розшифрував первинну структуру інсуліну великої рогатої худоби, за що отримав Нобелівську премію.
Як лікарський препарат застосовують інсулін з підшлункових залоз забійної худоби. Найближчим за хімічною будовою до інсуліну людини є препарат з підшлункової залози свиней (відрізняється тільки однією амінокислотою). Останнім часом створено препарати інсуліну людини, а також досягнуто значних успіхів у галузі біотехнологічного синтезу інсуліну людини за допомогою генної інженерії. Це є великим досягненням молекулярної біології, молекулярної генетики та ендокринології, оскільки гомологічний людський інсулін, на відміну від гетерологіч-ного тваринного, не викликає негативної імунологічної реакції.
За хімічною будовою інсулін — це білок, молекула якого складається з 51 амінокислоти, що утворюють два поліпептидні ланцюги, з'єднані між собою двома дисульфідними містками. У фізіологічній регуляції синтезу інсуліну домінуючу роль відіграє концентрація глюкози в крові. Проникаючи в Р-клітини, глюкоза метаболізується і сприяє підвищенню внутрішньоклітинного вмісту АТФ. Остання, блокуючи АТФ-залежні калієві канали, викликає деполяризацію клітинної мембрани. Це сприяє проникненню в Р-клітини йонів кальцію (через потенціалзалежні кальцієві канали, які відкрилися) і звільненню інсуліну шляхом екзоцитозу. Крім того, на секрецію інсуліну впливають амінокислоти, вільні жирні кислоти, глікоген, І секретин,електроліти (особливо С2+),автономна нервова система (симпатична не- і рвова система має гальмівний, а парасимпатична — стимулюючий вплив).
Фармакодинаміка. Дія інсуліну спрямована на обмін вуглеводів, білків, І жирів, мінералів. Головне в дії інсуліну — його регулюючий вплив на обмін вуглеводів, зниження вмісту глюкози в крові, і Це досягається тим, що інсулін сприяє активному транспорту глюкози та деяких інших гексоз, а також пентоз через клітинні І мембрани та їх утилізації печінкою, м'язовою і жировою тканинами. Інсулін стимулює гліколіз, індукує синтез ферментів І глюкокінази, фосфофруктокінази і піруваткінази, стимулює пентозофосфатний І цикл, активуючи глюкозофосфатдегідрогеназу, підвищує синтез глікогену, активуючи глікогенсинтетазу, активність якої І знижена у хворих на цукровий діабет. З іншого боку, гормон пригнічує глікогеноліз (розкладання глікогену) та гліконеогенез.
Інсуліну належить важлива роль у стимуляції біосинтезу нуклеотидів, підвищенні вмісту 3,5-нуклеотаз, нуклеозидтрифосфатази, у тому числі в ядерній оболонці, І де вона регулює транспорт м-РНК з ядра І до цитоплазми. Інсулін стимулює біосин- І тез нуклеїнових кислот, білків. Паралель- І но з активізацією анаболічних процесів І інсулін гальмує катаболічні реакції розпаду білкових молекул. Він стимулює І також процеси ліпогенезу, утворення гліцерину і введення його до ліпідів. Поряд І з синтезом тригліцеридів, інсулін активує в жирових клітинах синтез фосфоліпідів (фосфатидилхоліну, фосфатидилетаноламіну, фосфатидилінозиту і кардіоліпіну), стимулює також біосинтез холестерину, необхідного, подібно до фосфоліпідів і деяких глікопротеїдів, для побудови клітинних мембран.
За недостатньої кількості інсуліну пригнічується ліпогенез, підвищується ліполіз, пероксидне окиснення ліпідів, у крові й сечі підвищується рівень кетонових тіл. Внаслідок зниженої активності ліпопротеїдліпази в крові зростає концентрація Р-ліпопротеїдів, які мають суттєве значення в розвитку атеросклерозу. Інсулін запобігає втраті організмом рідини і К+ з сечею.
Суть молекулярного механізму дії інсуліну на внутрішньоклітинні процеси розкрито не повністю. Першою ланкою дії інсуліну є зв'язування із специфічними рецепторами плазматичної мембрани клітин-мішеней, насамперед у печінці, жировій тканині і м'язах.
Інсулін з'єднується з ос-субодиницею рецептора (містить основний інсулінзв'язувальний домен). При цьому стимулюється кіназна активність Р-субодиниці рецептора (тирозинкіназа), вона аутофосфорується. Створюється комплекс «інсулін + рецептор», який шляхом ендоцитозу проникає всередину клітини, де інсулін звільняється і запускаються клітинні механізми дії гормону.
У клітинних механізмах дії інсуліну беруть участь не тільки вторинні посередники: цАМФ, Са2+, комплекс кальцій-кальмодулін, інозиттрифосфат, діацилгліцерол, а й фруктпозо-2,6-дифосфат, який називають третім посередником інсуліну в його впливі на внутрішньоклітинні біохімічні процеси. Саме зростання під впливом інсуліну рівня фруктозо-2,6-дифосфату сприяє утилізації глюкози з крові, утворенню з неї жирів.
На кількість рецепторів і здатність їх до зв'язування впливає низка чинників, зокрема кількість рецепторів зменшена у випадках ожиріння, інсулінонезалежного цукрового діабету, периферичного гіпер-інсулінізму.
Рецептори інсуліну існують не тільки на плазматичній мембрані, а й у мембранних компонентах таких внутрішніх органел, як ядро, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі.
Введення інсуліну хворим на цукровий діабет сприяє зниженню рівня глюкози в крові й накопиченню глікогену в тканинах, зменшенню глікозурії і пов'язаних з нею поліурії, полідипсії.
Внаслідок нормалізації білкового обміну зменшується концентрація в сечі азотних сполук, а внаслідок нормалізації жирового обміну в крові й сечі зникають кетонові тіла — ацетон, кислоти ацетооцтова і оксимасляна. Припиняється схуднення і зникає надмірне відчуття голоду (булімія). Зростає детоксикаційна функція печінки, підвищується опірність організму інфекціям.
Класифікація. Сучасні препарати інсуліну різняться між собою за швидкістю і тривалістю дії. їх можна розділити на такі групи:
1. Препарати інсуліну короткої дії, або прості інсуліни (моноінсулін МК ак-трапід, хумулін, хоморап та ін.) Зниження рівня глюкози в крові після їх введення починається через 15-30 хв, максимальний ефект спостерігається через 1,5-2 год, дія продовжується до 6-8 год.
2. Препарати інсуліну подовженої дії:
а) середньої тривалості (початок через 1,5-2 год, тривалість 8-12 год) — суспензія-інсулін-семіленте, Б-інсулін;
б) тривалої дії (початок через 6 — 8 год., тривалість 20-30 год.) — суспензія-інсулін-ультраленте. Препарати подовженої дії вводять підшкірно або внутрішньом'язово.
3. Комбіновані препарати, що містять у своєму складі інсулін 1—2-ї груп, напри
клад 25 % простого інсуліну і 75 % інсуліну-ультраленте.
Деякі препарати випускають у шприц-тюбиках.
Препарати інсуліну дозуються в одиницях дії (ОД). Дозу інсуліну для кожного хворого підбирають індивідуально в умовах стаціонару під постійним контролем рівня глюкози в крові й сечі після призначення препарату (1 ОД гормону на 4-5 г глюкози, що виділяється з сечею; точніший метод розрахунку — врахування рівня глікемії). Хворого переводять на дієту з обмеженням кількості легкозасвоюваних вуглеводів.
Залежно від джерела отримання розрізняють інсулін, виділений з підшлункових залоз свиней (С), великої рогатої худоби (Г), людський (Н — hominis), а також синтезований методами генної інженерії.
За ступенем очищення інсуліни тваринного походження поділяють на монопікові (МП, зарубіжні — MP) і монокомпонентні (МК, зарубіжні — МС).
Показання. Інсулінотерапія абсолютно показана хворим на інсулінзалежний цукровий діабет. її слід починати тоді, коли дієта, нормалізація маси тіла, фізична активність і пероральні протидіабетичні препарати не забезпечують потрібного ефекту. Інсулін застосовують під час діабетичної коми, а також хворим на діабет будь-якого типу, якщо захворювання супроводжується ускладненнями (кетоацидозом, приєднанням інфекції, гангреною тощо); для кращого засвоєння глюкози при захворюваннях серця, печінки, хірургічних операціях, у післяопераційному періоді (по 5-Ю ОД); для поліпшення харчування хворих, виснажених тривалою хворобою; рідко для терапії шоком — у психіатричній практиці при деяких формах шизофренії; у складі поляризуючої суміші при захворюваннях серця.
Протипоказання: захворювання з гіпоглікемією, гепатит, цироз печінки, панкреатит, гломерулонефрит, нирково-кам'яна хвороба, виразкова хвороба шлунка і дванадцятипалої кишки, декомпенсовані вади серця; для препаратів подовженої дії — коматозні стани, інфекційні захворювання, в період хірургічного лікування хворих на цукровий діабет.
Побічна дія: болючість ін'єкцій, місцеві запальні реакції (інфільтрати), алергічні реакції.
При передозуванні інсуліну може виникнути гіпоглікемія. Симптоми гіпоглікемії: неспокій, загальна слабкість, холодний піт, тремтіння кінцівок. Значне зниження глюкози в крові призводить до порушення функцій мозку, розвитку коми, судом і навіть смерті. Хворі на цукровий діабет для запобігання гіпоглікемії повинні мати при собі кілька шматочків цукру. Якщо після прийняття цукру симптоми гіпоглікемії не зникають, потрібно терміново внутрішньовенно ввести 20-40 мл 40 % розчину глюкози, підшкірно 0,5 мл 0,1 % розчину адреналіну. У випадках значної гіпоглікемії внаслідок дії подовжених препаратів інсуліну хворих з цього стану вивести важче, ніж з гіпоглікемії, викликаній препаратами інсуліну короткої дії. Наявність у деяких препаратах подовженої дії білка протаміну пояснює досить часті випадки алергічних реакцій. Проте ін'єкції препаратів інсуліну подовженої дії менш болючі, що пов'язано з вищим рН цих препаратів.
Принципи отримання інсуліну було розроблено Л. В. Соболевим (1901), який в експерименті на залозах новонароджених телят (у них ще немає трипсину, що розкладає інсулін) показав, що субстратом внутрішньої секреції підшлункової залози є панкреатичні острівці (Лангер-ганса). У 1921 р. канадські вчені Ф. Г. Бантінг і Ч. X. Бест виділили чистий інсулін і розробили метод промислового його отримання. Через 33 роки Сенджер із співпрацівниками розшифрував первинну структуру інсуліну великої рогатої худоби, за що отримав Нобелівську премію.
Як лікарський препарат застосовують інсулін з підшлункових залоз забійної худоби. Найближчим за хімічною будовою до інсуліну людини є препарат з підшлункової залози свиней (відрізняється тільки однією амінокислотою). Останнім часом створено препарати інсуліну людини, а також досягнуто значних успіхів у галузі біотехнологічного синтезу інсуліну людини за допомогою генної інженерії. Це є великим досягненням молекулярної біології, молекулярної генетики та ендокринології, оскільки гомологічний людський інсулін, на відміну від гетерологіч-ного тваринного, не викликає негативної імунологічної реакції.
За хімічною будовою інсулін — це білок, молекула якого складається з 51 амінокислоти, що утворюють два поліпептидні ланцюги, з'єднані між собою двома дисульфідними містками. У фізіологічній регуляції синтезу інсуліну домінуючу роль відіграє концентрація глюкози в крові. Проникаючи в Р-клітини, глюкоза метаболізується і сприяє підвищенню внутрішньоклітинного вмісту АТФ. Остання, блокуючи АТФ-залежні калієві канали, викликає деполяризацію клітинної мембрани. Це сприяє проникненню в Р-клітини йонів кальцію (через потенціалзалежні кальцієві канали, які відкрилися) і звільненню інсуліну шляхом екзоцитозу. Крім того, на секрецію інсуліну впливають амінокислоти, вільні жирні кислоти, глікоген, І секретин,електроліти (особливо С2+),автономна нервова система (симпатична не- і рвова система має гальмівний, а парасимпатична — стимулюючий вплив).
Фармакодинаміка. Дія інсуліну спрямована на обмін вуглеводів, білків, І жирів, мінералів. Головне в дії інсуліну — його регулюючий вплив на обмін вуглеводів, зниження вмісту глюкози в крові, і Це досягається тим, що інсулін сприяє активному транспорту глюкози та деяких інших гексоз, а також пентоз через клітинні І мембрани та їх утилізації печінкою, м'язовою і жировою тканинами. Інсулін стимулює гліколіз, індукує синтез ферментів І глюкокінази, фосфофруктокінази і піруваткінази, стимулює пентозофосфатний І цикл, активуючи глюкозофосфатдегідрогеназу, підвищує синтез глікогену, активуючи глікогенсинтетазу, активність якої І знижена у хворих на цукровий діабет. З іншого боку, гормон пригнічує глікогеноліз (розкладання глікогену) та гліконеогенез.
Інсуліну належить важлива роль у стимуляції біосинтезу нуклеотидів, підвищенні вмісту 3,5-нуклеотаз, нуклеозидтрифосфатази, у тому числі в ядерній оболонці, І де вона регулює транспорт м-РНК з ядра І до цитоплазми. Інсулін стимулює біосин- І тез нуклеїнових кислот, білків. Паралель- І но з активізацією анаболічних процесів І інсулін гальмує катаболічні реакції розпаду білкових молекул. Він стимулює І також процеси ліпогенезу, утворення гліцерину і введення його до ліпідів. Поряд І з синтезом тригліцеридів, інсулін активує в жирових клітинах синтез фосфоліпідів (фосфатидилхоліну, фосфатидилетаноламіну, фосфатидилінозиту і кардіоліпіну), стимулює також біосинтез холестерину, необхідного, подібно до фосфоліпідів і деяких глікопротеїдів, для побудови клітинних мембран.
За недостатньої кількості інсуліну пригнічується ліпогенез, підвищується ліполіз, пероксидне окиснення ліпідів, у крові й сечі підвищується рівень кетонових тіл. Внаслідок зниженої активності ліпопротеїдліпази в крові зростає концентрація Р-ліпопротеїдів, які мають суттєве значення в розвитку атеросклерозу. Інсулін запобігає втраті організмом рідини і К+ з сечею.
Суть молекулярного механізму дії інсуліну на внутрішньоклітинні процеси розкрито не повністю. Першою ланкою дії інсуліну є зв'язування із специфічними рецепторами плазматичної мембрани клітин-мішеней, насамперед у печінці, жировій тканині і м'язах.
Інсулін з'єднується з ос-субодиницею рецептора (містить основний інсулінзв'язувальний домен). При цьому стимулюється кіназна активність Р-субодиниці рецептора (тирозинкіназа), вона аутофосфорується. Створюється комплекс «інсулін + рецептор», який шляхом ендоцитозу проникає всередину клітини, де інсулін звільняється і запускаються клітинні механізми дії гормону.
У клітинних механізмах дії інсуліну беруть участь не тільки вторинні посередники: цАМФ, Са2+, комплекс кальцій-кальмодулін, інозиттрифосфат, діацилгліцерол, а й фруктпозо-2,6-дифосфат, який називають третім посередником інсуліну в його впливі на внутрішньоклітинні біохімічні процеси. Саме зростання під впливом інсуліну рівня фруктозо-2,6-дифосфату сприяє утилізації глюкози з крові, утворенню з неї жирів.
Рецептори інсуліну існують не тільки на плазматичній мембрані, а й у мембранних компонентах таких внутрішніх органел, як ядро, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі.
Введення інсуліну хворим на цукровий діабет сприяє зниженню рівня глюкози в крові й накопиченню глікогену в тканинах, зменшенню глікозурії і пов'язаних з нею поліурії, полідипсії.
Внаслідок нормалізації білкового обміну зменшується концентрація в сечі азотних сполук, а внаслідок нормалізації жирового обміну в крові й сечі зникають кетонові тіла — ацетон, кислоти ацетооцтова і оксимасляна. Припиняється схуднення і зникає надмірне відчуття голоду (булімія). Зростає детоксикаційна функція печінки, підвищується опірність організму інфекціям.
Класифікація. Сучасні препарати інсуліну різняться між собою за швидкістю і тривалістю дії. їх можна розділити на такі групи:
1. Препарати інсуліну короткої дії, або прості інсуліни (моноінсулін МК ак-трапід, хумулін, хоморап та ін.) Зниження рівня глюкози в крові після їх введення починається через 15-30 хв, максимальний ефект спостерігається через 1,5-2 год, дія продовжується до 6-8 год.
2. Препарати інсуліну подовженої дії:
а) середньої тривалості (початок через 1,5-2 год, тривалість 8-12 год) — суспензія-інсулін-семіленте, Б-інсулін;
б) тривалої дії (початок через 6 — 8 год., тривалість 20-30 год.) — суспензія-інсулін-ультраленте. Препарати подовженої дії вводять підшкірно або внутрішньом'язово.
3. Комбіновані препарати, що містять у своєму складі інсулін 1—2-ї груп, напри
клад 25 % простого інсуліну і 75 % інсуліну-ультраленте.
Деякі препарати випускають у шприц-тюбиках.
Препарати інсуліну дозуються в одиницях дії (ОД). Дозу інсуліну для кожного хворого підбирають індивідуально в умовах стаціонару під постійним контролем рівня глюкози в крові й сечі після призначення препарату (1 ОД гормону на 4-5 г глюкози, що виділяється з сечею; точніший метод розрахунку — врахування рівня глікемії). Хворого переводять на дієту з обмеженням кількості легкозасвоюваних вуглеводів.
Залежно від джерела отримання розрізняють інсулін, виділений з підшлункових залоз свиней (С), великої рогатої худоби (Г), людський (Н — hominis), а також синтезований методами генної інженерії.
За ступенем очищення інсуліни тваринного походження поділяють на монопікові (МП, зарубіжні — MP) і монокомпонентні (МК, зарубіжні — МС).
Протипоказання: захворювання з гіпоглікемією, гепатит, цироз печінки, панкреатит, гломерулонефрит, нирково-кам'яна хвороба, виразкова хвороба шлунка і дванадцятипалої кишки, декомпенсовані вади серця; для препаратів подовженої дії — коматозні стани, інфекційні захворювання, в період хірургічного лікування хворих на цукровий діабет.
Побічна дія: болючість ін'єкцій, місцеві запальні реакції (інфільтрати), алергічні реакції.
При передозуванні інсуліну може виникнути гіпоглікемія. Симптоми гіпоглікемії: неспокій, загальна слабкість, холодний піт, тремтіння кінцівок. Значне зниження глюкози в крові призводить до порушення функцій мозку, розвитку коми, судом і навіть смерті. Хворі на цукровий діабет для запобігання гіпоглікемії повинні мати при собі кілька шматочків цукру. Якщо після прийняття цукру симптоми гіпоглікемії не зникають, потрібно терміново внутрішньовенно ввести 20-40 мл 40 % розчину глюкози, підшкірно 0,5 мл 0,1 % розчину адреналіну. У випадках значної гіпоглікемії внаслідок дії подовжених препаратів інсуліну хворих з цього стану вивести важче, ніж з гіпоглікемії, викликаній препаратами інсуліну короткої дії. Наявність у деяких препаратах подовженої дії білка протаміну пояснює досить часті випадки алергічних реакцій. Проте ін'єкції препаратів інсуліну подовженої дії менш болючі, що пов'язано з вищим рН цих препаратів.
