INSULINA E IPOGLICEMIZZANTI ORALI INSULINA un ormone peptidico

INSULINA E IPOGLICEMIZZANTI ORALI

INSULINA È un ormone peptidico prodotto dal pancreas endocrino che partecipa al mantenimento del metabolismo glucidico. Il pancreas endocrino ha tre tipi di cellule che producono tre tipi diversi di ormoni: � Cellule α: producono glucagone; � Cellule β: producono insulina; � Cellule δ: producono somatostatina. L'insulina è una proteina di 5. 8 k. Da (51 aminoacidi). Ha una struttura eterodimerica A-B, con la subunità A di 21 aa e quella B di 30 aa.

INSULINA GLUCAGON E SOMATOSTATI NA

PRODUZIONE DELL’ INSULINA � E’ sintetizzata in forma di pre-proinsulina, la cui sequenza leader (23 aa idrofobici all’ estremità N-terminale) indirizza la molecola in via di sintesi nelle cisterne del reticolo endoplasmico � Nel RE tale sequenza viene rimossa lasciando la proinsulina la cui conformazione favorisce la formazione dei 3 ponti disolfuro � L’ insulina viene finalmente prodotta nell’apparato del Golgi per rimozione del peptide C (=connecting) e di 4 aa basici

FISIOLOGIA DEL CONTROLLO GLUCIDICO Condizioni fisiologiche 80 -90 mg/dl a digiuno 120 -140 mg/dl prima ora Valori basali entro due ore dal termine dell’assorbimento dei carboidrati EQUILIBRIO FINEMENTE CONTROLLATO Lo scopo del mantenimento dell’omeostasi glucidica è quello di fornire al tessuto nervoso, in condizioni di mancato apporto alimentare, la quantità di glucosio sufficiente per la sua vitalità.

EFFETTI DELL’INSULINA � Facilita il trasporto del glucosio nelle cellule dei tessuti insulino-dipendenti (muscolo scheletrico a riposo e tessuto adiposo) Uptake di glucosio � Promuove la glicogenosintesi nel fegato e nel muscolo scheletrico � Inibisce la gluconeogenesi nel fegato � Promuove la lipogenesi, inibisce la lipolisi nel tessuto adiposo

REGOLAZIONE DELLA GLICEMIA

CONTROLLO GLUCIDICO A DIGIUNO CONTROLLO GLUCIDICO DOPO IL PASTO

RILASCIO DELL’INSULINA Cellule β-delle isole del Langerhans (pancreas) � Ingresso del glucosio (GLUT 2) � Aumento del rapporto ATP/ADP � Inattivazione del canali del K e depolarizzazione � Apertura dei canali del calcio � Rilascio di insulina

RECETTORE DELL’INSULINA �È un dimero � Ogni monomero è costituito da 2 subunità: α e β � La subunità β ha attività tirosin-chinasica

Il recettore fosforila (su Tyr) le IRS 1 -4 (Insulin Receptor Substrates 1 -4). La IRS 1 lega attiva PI 3 -chinasi che a sua volta attiva la PKB. Gli effetti noti dell’attivazione della PKB sono: � traslocazione del GLUT 4 sulle membrane favorendo così l’ assunzione del glucosio (tess. adiposo e muscolo) � attivazione della glicogeno sintasi, mediante fosforilazione e quindi inibizione della GSK 3 (glicogeno sintasi kinasi 3)

Altre vie del segnale attivate dal recettore dell’insulina sono: � Attivazione di una chinasi sensibile all’insulina che attiva fosfatasi (es. PP 1), che defosforilano enzimi fosforilati da glucagone/adrenalina: fosforilasi chinasi, glicogeno fosforilasi, acetil-Co. A carbossilasi, lipasi ormonesensibile, etc � Attiva, tramite le proteine adattatrici Grb 2/SOS, le Ras e quindi la cascata delle MAP chinasi che infine fosforilano fattori di trascrizione che mediano effetti a lungo termine

DIABETE Il Diabete è un disordine cronico del metabolismo caratterizzato da: � elevati livelli di glucosio plasmatici a digiuno (IPERGLICEMIA), � diuresi abnorme (POLIURIA), � presenza di glucosio nelle urine (GLICOSURIA). E’ CONSEGUENTE ALLA CARENZA O AL MANCATO UTILIZZO DELL’INSULINA. Esistono diverse patologie di diabete: � Diabete di tipo 1 (d. insulino-dipendente o dell’età giovanile) � Diabete di tipo 2 (d. non insulino-dipendente o dell’età matura) � Diabete gestazionale: diagnosticato per la prima volta in gravidanza E poi ci sono delle condizioni intermedie con elevato rischio di diabete e malattie cardiovascolari : � IGT (ridotta tolleranza al glucosio) � IFG (alterata glicemia a digiuno)

RISCHI DEL DIABETE � Retina: � Rene: � Nervi retinopatia diabetica; nefropatia diabetica; periferici: neuropatia diabetica; � Cuore: cardiopatia ischemica (angina, infarto…); � Arterie: arteriopatia obliterante cronica periferica (claudicatio, piede diabetico, ulcere cutanee, aterosclerosi).

DIABETE DI TIPO 1 (INSULINO-DIPENDENTE) � � Incidenza: 10% Associato a insulino-deficienza (per perdita delle cellule β del pancreas (origine autoimmune od idiopatica) Esordio prima dei 20 anni Esordio acuto (nel 30% dei casi con chetoacidosi)

SINTOMI DEL DIABETE

NEL DETTAGLIO…………. Diminuizione del sangue circolante

PATOGENESI DIABETE DI TIPO 1

DIABETE DI TIPO 2 (NON INSULINO-DIPENDENTE) � � � Incidenza: 90% Associato a insulino-resistenza (resistenza cellulare alla azione dell’insulina non compensata da un aumento di secrezione) Origine multifattoriale Esordio tardivo (generalmente dopo i 50 anni) Esordio subdolo (spesso diagnosi casuale in paziente asintomatico)

TERAPIA DIABETE Diabete di tipo 1: � Insulina esogena � Dieta � Esercizio fisico Diabete di tipo 2: � Dieta � Esercizio fisico � Farmaci (se necessari) � Insulina (se necessaria)

TRATTAMENTO FARMACOLOGICO � Insulina insulina) ed analoghi (per correggere la deficienza di � Solfoniluree insulina) e glinidi (stimolano la secrezione di � Farmaci attivi sul la secrezione di insulina) sistema incretinico (stimolano � Biguanidi (diminuiscono la produzione di glucosio epatico e ne aumentano l’utilizzo) � Tiazolidindioni (diminuiscono la produzione di glucosio epatico e ne aumentano l’utilizzo) � Inibitori glucosidasi (riducono l’assorbimento dei carboidrati)

TRATTAMENTO CON INSULINA Fonti naturali � Da pancreas suini o bovini Fonti biosintetiche (DNA ricombinante) � produzione di insulina umana � produzione di analoghi delle insuline 24

TRATTAMENTO CON INSULINA Dal punto di vista clinico a seconda della durata d’azione si possono distinguere in: � i. ultrarapida CONCENTRAZIONE DELL’INSULINA NEL � i. rapida SANGUE � i. intermedia � i. lenta � i. ultralenta Inoltre alcune insuline in commercio sono miscele di diverse insuline per fornire sia effetti rapidi che ritardati

Inizio effetto Durata massima Picco Durata media

� � Carica negativa a p. H neutro (Pi = 5. 3) Monomero: conc < 0. 1µM Dimero: conc < 0. 2 m. M (leg. H tra le estremità C della catena B) Esamero: conc >0. 2 m. M od in presenza di Zn

Minimal Diffusion Limited Diffusion Rapid Diffusion Solo monomeri e dimeri diffondono rapidamente nel sangue: l’assorbimento di preparazioni contenenti alte percentuali di esameri è lento la variazione della concentrazione di insulina ne influenza l’assorbimento

STABILITÀ CHIMICA DELL’INSULINA Idrolisi dei gruppi ammidici a gruppi acidi: • Asn A 21 (p. H acido) a 4 o. C: 1 -2 % al mese a 25 o. C: 90% inattiva dopo 6 mesi • Asn B 3 (p. H acido e neutro) I prodotti contententi aspartato e isoaspartato sono comunque attivi Formazione di dimeri e stati di aggregazione superiori mediante legami covalenti Rottura della catena (sono reazioni più lente ma che possono causare reazioni allergiche)

INSULINA REGOLARE (HUMULIN R, NOVOLIN R, VELOSULIN R) Insulina umana stabilizzata con zinco e conservanti a struttura fenolica. La soluzione deve essere chiara ed incolore. Inizio dell’azione: 30’ Picco: 3 -5 h Durata: 6 -10 h È la più stabile tra le forme di insulina, è opportuna la refrigerazione e controllare sempre lo stato fisico della soluzione.

PREPARAZIONE RAPIDA: Lyspro Humalog® Inizio dell’azione: 10 min, Picco: 1 h Durata: 3 h Sono invertiti 2 aa nella catena B [LYS(B 28), PRO(B 29)], fondamentali per la dimerizzazione Ha la stessa abilità nel legare il recettore ma avendo una minor tendenza a formare dimeri e tetrameri subisce una più rapida dissoluzione ed assorbimento.

PREPARAZIONE RAPIDA: Aspart, Novolog® Inizio dell’azione: 10’ Picco: 1 h Durata: 3 h Sostituzione della Pro B 28 con un Asp. PREPARAZIONE RAPIDA: Glulisina, Apidra® Sostituzione dell‘Asn B 3 con la Lys e della Lys B 29 con il Glu. Inizio dell'azione rapido e da una durata d'azione breve, che meglio si adattano al controllo della glicemia postprandiale (simile a Lyspro).

PREPARAZIONE LENTA Sospensione di zinco- insulina � Lo zinco in più lega siti presenti sulla superficie dell’esamero, riducendo la solubilità e quindi ritardando l’effetto � La miscibilità di insulina Lenta con insulina Regolare è limitata alle preparazioni estemporanee (precipitazione dell’insulina proveniente dalla frazione Regolare) �

PREPARAZIONE ULTRALENTA Sospensione di insulina cristallina con un eccesso di Zn � L’azione del farmaco viene protratta per dissoluzione della forma cristallina Inizio dell’azione: 4 -8 h, Picco: 8 -20 h Durata: 24 -28 h � Spesso somministrate prima di colazione; � A seconda della glicemia, somministrata anche prima di andare a letto; � Anche l’ultralenta può essere usata assieme all’insulina Regolare per le preparazioni estemporanee �

PREPARAZIONE AD AZIONE PROTRATTA: Glargine, Lantus® In A 21 l‘Asn è sostituita da Gly e nell'estremità C terminale della catena B sono state aggiunte due � Solubile a p. H acido e meno Arg; Arg al p. H fisiologico: iniettata come soluzione a p. H 4, viene neutralizzata nel tessuto sottocutaneo e forma dei microprecipitati, ritardandone l'assorbimento dalla sede di iniezione; � Iniezione sottocutanea (e. v. dà grave ipoglicemia) � Non si può miscelare con altre insuline (imprevedibili PK/PD) Inizio dell’azione: 1 h, Picco: NO �

PREPARAZIONE AD AZIONE PROTRATTA: Detemir, Levemir® Rimossa la Thr B 30 e alla Lys B 29, è stata attaccata una catena lipofila (C 14, acido miristico) � Prodotta mediante espressione in Saccharomyces cerevisiae seguita da modificazioni chimiche � Forte tendenza alla formazione di esameri e di-esameri (assorbimento prolungato) � Forte legame con l’albumina circolante (lenta distribuzione periferica) Inizio dell’azione: 1 h, Picco: NO Durata: 24 -28 h �

RIASSUMENDO

MICROINFUSORI

MICROINFUSORI

IPOGLICEMIZZANTI ORALI Spesso nel diabete di tipo 2 si somministra insulina assieme a ipoglicemizzanti orali: � Arilsulfaniluree � Biguanidi � Tiazolidindioni � Farmaci attivi sul sistema incretinico � Inibitori α-glucosidasi

ARILSULFANILUREE SULFAMIDICO Tra gli effetti collaterali grave ipoglicemia Antagonizza ancora PABA CARBUTAMIDE Ottimizzazione TOLBUTAMIDE Primo farmaco ipoglicemizzante orale, 1956

ARILSULFANILUREE � � � Effetto: Stimolazione della secrezione di insulina (Farmaci secretagoghi) Uso: Da sole od in associazione in pazienti affetti da diabete di Tipo 2 Meccanismo d’azione: Si legano a particolari subunità regolatorie (SUR, Sulfonylurea receptor subunit) di particolari canali del potassio sensibili all’ATP, causandone la chiusura. 4 subunità KIR (potassium inward rectifiers) 4 subunità SUR (sulfonyl receptor subunit)

� Regolano la secrezione di insulina in funzione del metabolismo � Le solfoniluree determinano la chiusura dei canali del potassio determinando quindi la secrezione di insulina

ARILSULFONILUREE DI PRIMA GENERAZIONE � � � Tolbutamide (Orinase) Clorpropamide (Diabinese) Tolazamide (Tolinase) Acetoesamide (Dimelor) Solfoniluree aromatiche monosostituite p. Ka = 5: interagiscono con la subunità SUR nella forma dissociata Si legano alle proteine plasmatiche (Interazioni con altri farmaci) Lunga emivita Effetti collaterali: ipoglicemia, alterazione della diuresi, aumento di

ARILSULFONILUREE DI SECONDA GENERAZIONE Glibenclamide, Gliburide (Daonil, Euglucon) Glipizide (Glucotrol) Gliquidone (Glurenorm) � � � Presenza di un gruppo p-(β-arilcarbossiammidoetilico) 100 -1000 volte più potenti rispetto alla prima generazione Ridotta emivita Minori effetti collaterali Minore escrezione renale

ARILSULFONILUREE DI TERZA GENERAZIONE Glimepiride (Amaryl) � � Minore ipoglicemia e minor incremento di peso Effetti pancreatici (secrezione di insulina) Effetti extrapancreatici: potenzia l’azione cellulare dell’insulina determinando un maggiore uptake muscolare del glucosio e riducendo la produzione di glucosio nel fegato Migliori risultati in pazienti diabetici sovrappeso, con resistenza all’insulina

SINTESI DELLE ARILSULFONILUREE

SINTESI GLIBENCLAMIDE

BIGUANIDI Buformina (Silubin®) Fenformina (Diabenide®) GRAVE ACIDOSI LATTICA RITIRATE DAL COMMERCIO Azione anti-iperglicemizzante non ipoglicemizzante � Non determina aumento di peso (riduce l’appetito e la quantità di grasso viscerale) � Effetti collaterali: acidosi lattica (rara ma grave), disturbi gastrointestinali SINTESI: � Metformina (Diabecron®) PIÙ VENDUTO

BIGUANIDI: MECCANISMO D’AZIONE � � Attiva la Protein-chinasi attivata da AMP (AMPK) AMPK riduce la produzione di glucosio per inibizione della gluconeogenesi epatica (elevata nei pazienti diabetici)

TIAZOLIDINDIONI Ciglitazone � � � Sintetizzato in un programma finalizzato ad individuare composti correlati ai fibrati Effetti ipoglicemizzanti non accompagnati da un aumento della secrezione di insulina Aumento della sensibilità cellulare all’azione dell’insulina Meccanismo d’azione: attivazione del recettore nucleare PPARγ Mai entrato in clinica Sintetizzati numerosi derivati

TIAZOLIDINDIONI E PPARγ PPARs � Peroxisome Proliferator-Activated Receptors � Recettori nucleari: fattori di trascrizione regolati da ligando � Tre sottotipi: PPARα, PPARγ e PPARδ � Ligandi naturali di PPARγ: acidi grassi poli-insaturi, eicosanoidi e loro metaboliti � Ruolo di sensori dei livelli di acidi grassi liberi nei tessuti dove sono espressi

TIAZOLIDINDIONI E PPARγ � � Necessari alla differenziazione degli adipociti Aumentano la sensibilità cellulare all’insulina Effetti diretti sui vasi (inibizione dei fattori di crescita vascolari) Oltre che nel diabete possono essere target terapeutico anche nell’ipertensione, cancro e infiammazione.

TIAZOLIDINDIONI IN USO CLINICO Troglitazone (Rezuin®) GRAVI EPATITI RITIRATO DAL COMMERCIO (metaboliti tossici tramite CYP) Pioglitazone (Actos®) � � � Rosiglitazone (Avandia®) Usati da soli od in associazione come farmaci di 2° scelta Non danno problemi epatici Da evitare in pazienti con cardiopatie

FARMACI DEL SISTEMA INCRETINICO Peptidi che mimano l’azione di GLP-1 • Aumento della secrezione insulinic • Riduzione secrezione di glucagone Assunzione di cibo INCRETINE GLP-1, GIP DIPEPTIDIL PEPTIDASI-4 Inibitori dipeptidil peptidasi-4 Peptidi inattivi • • • Riduzione del senso di fame Riduzione assunzione di cibo Riduzione dello svuotamento gastrico Riduzione della secrezione di HCl Aumento della captazione di glucosio Aumento della proliferazione cellulare Aumento della massa delle β-cellule Riduzione apoptosi cellulare Differenziamento delle β-cellule GLP-1: Glucagon-Like Peptide 1 GIP: Glucose-dependent insulinotropic polypeptide

EFFETTI DI GLP-1 O GLP-1 AGONISTI

PEPTIDI CHE MIMANO GLP-1 � � � 50% di omologia con il GLP-1 umano Uso (2005): trattamento diabete di tipo 2 (iniezioni sottocutanee prima dei pasti in associazione con metformina o con un tiazolidindione ) Effetti collaterali: ipoglicemia ed effetti GI, gravi pancreatiti acute Il legame con l’albumina plasmatica determina il lento rilascio del peptide e la protezione dalla degradazione enzimatica Approvato EMEA (luglio 2009) non FDA

INIBITORI DELLA DIPEPTIDIL PEPTIDASI-4 Sitagliptin (Januvia®) Vildagliptin (Galvus®) Approvato l’uso in combinazione con metformina o/e tiazolidindione Saxagliptin (Onglyza®)

INIBITORI α-GLUCOSIDASI � � � L’α-glucosidasi sono presenti nell’orletto a spazzola dell’intestino tenue dove idrolizzano α-zuccheri a glucosio Quindi gli inibitori (strutturalmente sono amminozuccheri) rallentano l’idrolisi degli zuccheri determinando un minore assorbimento di glucosio Usati nel trattamento dell’iperglicemia postprandiale in pazienti con diabete di tipo 2, ma danno rigonfiamento con flatulenza e diarrea Acarbosio (Glucobay®) Miglitolo (Diastabol®) Voglibosio (Basen®)