Przesłanki racjonalnej oceny preparatów insuliny do celów leczniczych

Odkrycie insuliny w 1921 r. przez F.G. Bantinga i Ch.H. Besta jest osiągnięciem największej rangi w całej historii leczenia chorych na cukrzycę i jednym z największych postępów medycyny w wieku XX (3).

W Polsce już w 1924 r. wyprodukowano pierwsze 315 000 j.m. insuliny. Dokonano tego w Państwowym Zakładzie Higieny w Warszawie. Od 1952 roku i obecnie insulina wytwarzana jest w Tarchomińskich Zakładach Farmaceutycznych „Polfa” Spółka Akcyjna. Produkcja insuliny w Polsce trwa więc nieprzerwanie od 76 lat, tylko 3 lata krócej niż w Kanadzie i USA.

Insulinoterapia cukrzycy jest niezwykle ważnym, działaniem medycznym, organizacyjnym i ekonomicznym. Wskazują na to następujące okoliczności:

1) Rozpoczęcie leczenia insuliną jest doniosłą decyzją tak dla chorego na cukrzycę, jego rodziny jak i dla lekarza. Pacjenci reagują dwojako na tę interwencję. Osoby z cięższymi formami cukrzycy uznają rozpoczęcie insulinoterapii za wyzwolenie od zagrożenia dla życia i zdrowia, za początek nowego zależnego od insuliny, ale jednak zwycięskiego w stosunku do choroby życia. Osoby z cukrzycą typu 2, u których stosowano wcześniej tylko leczenie niefarmakologiczne lub doustne leki hipoglikemizujące uznają często propozycję insulinoterapii za wskazówkę, że doznali znacznego pogorszenia w swoim stanie zdrowia, i że stają się z tego powodu, jak to dosłownie określają „niewolnikami insuliny do końca życia”. Są to 2 strony metafizycznego medalu rozpoczęcia insulinoterapii.

2) Pod względem organizacyjnym leczenie insuliną jest z reguły skomplikowanym działaniem. Wymaga edukacji, wprowadzenia metody codziennej samokontroli zmian w trybie żywienia, pracy, rekreacji oraz w taktyce opieki diabetologicznej i rodzinnej.

3) Jest to także duże wydarzenie ekonomiczne. Można oszacować, że na świecie zużywa się około 500 ton insuliny rocznie.

Finansowa wartość rynku insuliny jest więc bardzo duża.

Mimo niezwykle aktywnych badań nie osiągnięto dotąd ostatecznego wyjaśnienia etiologii cukrzycy, tak typu 1 jak i większości rodzajów cukrzycy typu 2. Z tego względu leczenie (wyleczenie) etiologiczne tych chorób nie jest obecnie możliwe. Usuwanie skutków bezwzględnego lub względnego niedoboru insuliny ma charakter leczenia objawowego. Jest to leczenie ratujące życie dziesiątkom milionów ludzi na świecie, które usuwa życiowo najważniejsze, ale jednak wtórne w stosunku do pierwotnej przyczyny, zaburzenia patofizjologiczne (23).

Tak więc obok oczekiwań na dalszy rozwój fizjologicznej insulinoterapii, zarówno chorzy na cukrzycę jak i ich lekarze oczekują na wyjaśnienie etiologii i możliwości jej zastąpienia leczeniem usuwającym przyczynę choroby i samą chorobę.

Spośród 30 mln chorych z cukrzycą w krajach europejskich większość tj. ok. 90% stanowią osoby z cukrzycą typu 2, pozostałe 10% to chorzy z cukrzycą typu 1.

Insulinoterapia jest niezbędna przeciętnie u 20% wszystkich chorych na cukrzycę. Z tej liczby połowa tj. 10% stanowią osoby z typem 1 cukrzycy, pozostałe 10% przypada na osoby z typem 2 cukrzycy, u których leczenie samą dietą lub dietą i pochodnymi sulfonylomocznika nie jest skuteczne (2).

Tak więc insulinę stosuje się zarówno jako leczenie wyrównujące niedobór bezwzględnej ilości tego hormonu w płynach ustrojowych (cukrzyca typu 1 oraz niektóre postacie cukrzycy typu 2) jak i leczenie przezwyciężające insulinooporość w przypadkach, kiedy wydzielanie insuliny jest zachowane, ale wskutek upośledzenia tkankowej wrażliwości na ten hormon pojawia się jego względny, a więc w stosunku do poziomu wrażliwości tkanek na insulinę, niedobór insuliny (wiele postaci cukrzycy typu 2) (22). W takich stanach dopiero większe od prawidłowego dostarczenie hormonu, przez dodanie go w postaci preparatu, umożliwia normalizację metabolizmu. Jest to w istocie objawowe leczenie insulinooporności komórkowej.

Jest to bowiem podanie hormonu:

1) nie we właściwej formie – preparat zawiera często cząsteczki insuliny o zmienionych cechach fizyko-chemicznych i dodatki a także domieszki farmaceutyczne;

2) nie we właściwe miejsce – miejscem fizjologicznym jest układ żyły wrotnej a nie tkanka podskórna i duże krążenie;

3) nie we właściwym czasie – przy podskórnym podawaniu insuliny nie można skoordynować zmian stężenia insuliny w surowicy z posiłkowymi i międzyposiłkowymi stężeniami glukozy i innych substratów we krwi.

4) do tkanki podskórnej o zmiennych osobniczo cechach strukturalnych i czynnościowych oraz o zmiennej gęstości włośniczek co powoduje małą przewidywalność tempa wchłaniania każdego preparatu insuliny.

Uwaga powyższa dotyczy osób, które mają z reguły perspektywę kilkudziesięciu tysięcy wstrzyknięć insuliny w ciągu swojego życia. Stąd oczekiwanie na zminiaturyzowaną (wszczepialną) sztuczną komórkę beta nadającą się do praktyki leczniczej lub praktyczne osiągnięcie transplantacji komórek beta jest tak wielkie (patrz dalej). Tymczasem konieczne jest staranne wybieranie preparatu insuliny i algorytmu podskórnej insulinoterapii.

Insulina jest więc lekiem, który stosuje się w każdym przypadku cukrzycy, w którym inne metody nie umożliwiają osiągnięcia optymalnych kryteriów leczniczego wyrównania zaburzeń metabolicznych cukrzycy i prewencji jej przewlekłych powikłań.

Przedstawiono 5 głównych kryteriów medycznych.

Źródłem hormonu dla preparatów insuliny otrzymywanych w skali przemysłowej przez dziesiątki lat były prawie wyłącznie trzustki zwierzęce – wołowe i wieprzowe. Obecnie insulinę uzyskuje się drogą biotechnologiczną, a więc jest ona wytwarzana przez pałeczkę okrężnicy lub drożdże piekarskie o odpowiednio spreparowanym genotypie. Drogą biotechnologii wytwarza się cząsteczki o składzie aminokwasowym, jak w insulinie ludzkiej. Antygenowość preparatów tej insuliny spowodowana jest głównie formą fizyczną (kryształy, polimery, agregaty) lub zanieczyszczeniami, które mogą występować w preparatach obok insuliny. Insulina jest właściwie jedynym białkowym antygenem, który jest tak masowo wstrzykiwany ludziom. Z tego względu reakcje immunologiczne na ten antygen są lepiej poznane. Cząsteczka insuliny jest mała; jej antygenowe działanie jest słabe. Staje się mocne wtedy, gdy połączy się insulinę z adjuwantami. Taką rolę spełniają zanieczyszczenia w konwencjonalnych preparatach insuliny jak inne białka trzustkowe, proinsulina, intermediaty insuliny, cząsteczki glukagonu, somatostatyny, VIP, peptydu trzustkowego.

W odpowiedzi na takie antygeny powstają w surowicy przeciwciała wiążące insulinę (9). Podawanie wysokooczyszczonych preparatów wywołuje o wiele mniejsze nasilenie procesu powstawania przeciwciał przeciwinsulinowych. Powoduje też ich powolne obniżanie u osób, które uprzednio miały wysokie miano przeciwciał przeciwinsulinowych. Inną przyczyną antygenowości preparatów insuliny są produkty degradacji insuliny in vitro – wraz z czasem przechowywania w fiolce, cząsteczki insuliny ulegają degradacji, np. w wyniku dezamidacji powstają dezamidoinsulina, która jest obecna we wszystkich rodzajach preparatów insuliny tak zwierzęcej, jak i ludzkiej (7).

Znaczenie antygenowe ma także odmienność struktury cząsteczki samej insuliny, która zależy od: a) gatunku zwierzęcia, b) powstaje – in vitro – na drodze degradacji insuliny w preparacie albo też c) jest celowo uzyskiwana na drodze biotechnologicznej lub chemicznej. W ostatnim przypadku uzyskuje się cząsteczki sztuczne o zmienionej w stosunku do naturalnej insuliny ludzkiej sekwencji aminokwasów lub też właściwości farmakokinetyczne zmienia się przez przyłączanie ligandów np. reszty kwasu palmitynowego.

Spośród insulin otrzymywanych z trzustek zwierzęcych najbardziej zbliżona pod względem składu aminokwasowego do insuliny ludzkiej jest insulina wieprzowa. Różni się ona od insuliny ludzkiej tylko jednym aminokwasem w pozycji 30 łańcucha B. W insulinie ludzkiej znajduje się w tej pozycji treonina, a w insulinie wieprzowej alanina. Z tego powodu czysta chemicznie insulina wieprzowa ma minimalne działanie antygenowe; podobne w istocie do antygenowego działania insuliny ludzkiej (19).

Antygenowość insuliny wołowej jest o wiele silniejsza aniżeli insuliny wieprzową lub ludzkiej. Stosowanie insuliny wołowej jest więc mniej korzystne. Nie ma natomiast pod tym względem istotnych różnic między insuliną wieprzową i ludzką. Niektóre zmiany w strukturze cząsteczki insuliny powodują, że traci ona tendencję do wytwarzania polimerów. Pozostaje w formie monomerycznej, która szybciej się wchłania. Odwrotnie przyłączenie do cząsteczki insuliny reszty kwasu palmitynowego zwalnia eliminację cząsteczki insuliny z krwi (16).

Farmaceutyczne modyfikowanie preparatów w celu zmiany szybkości ich wchłaniania z tłuszczowej tkanki podskórnej rozpoczęło się od wytworzenia preparatu insuliny, w którym jeszcze w 1936 r. Hagedorn zmieszał insulinę, protaminę i cynk. W ślad za tym komponowano inne preparaty insuliny w różny sposób starając się przez modyfikację tempa wchłaniania uzyskiwać różne farmakodynamiczne cechy odpowiednio do klinicznych potrzeb. Powstały w ten sposób w 1946 r. preparaty izofanowej insuliny a w 1960 r. insuliny z buforem octanowym i nadmiarem cynku tj. grupa preparatów Lente, oraz ostatnio uzyskiwane metodą rekombinacji DNA analogi insuliny. Wskazuje się, że obok czystości chemicznej właściwości antygenowe preparatu insuliny zależą od jego fizykochemicznych cech. Insulina w kryształkach, a także w cząstkach bezpostaciowych oraz agregatach jest bardziej antygenową aniżeli w postaci roztworu. Również charakter dodatków stabilizujących insulinę w preparacie może modyfikować jego wpływ antygenowy.

Insuliny obecnie nie przepisuje się jak to miało miejsce 40 lat temu według nazwy generycznej. Czyni się to stosując nazwy preparatów sugerujące czystość, gatunek, szybkość działania. Wobec tego na rynku w Polsce znajduje się już ponad 30 różnych preparatów i wiele ich dodatkowych odpowiedników.

Nowoczesne technologie zwłaszcza rekombinacji DNA wypierają z rynku mniejszych producentów. Z drugiej strony ujednolicanie metod powoduje, że istotne różnice między preparatami są w istocie bardzo małe. Tak więc istnieją w istocie 3 preparaty: szybki, pośredni i długo działający niezależnie od wielu nazw i mieszanin. Zapewne znacznie się to zmieni wraz z rozwojem produkcji metodami inżynierii genetycznej zmodyfikowanych cząsteczek insuliny – tzw. analogów insuliny.

Tak więc jednoimienne preparaty różnych producentów a nawet serii produkcyjnych mogą mieć nieco inną charakterystykę farmakokinetyczną. Wynika stąd wniosek, że nie należy często zmieniać nie tylko rodzaje insuliny ale również producenta.

Z nasileniem antygenowości insuliny i jej preparatów ściśle wiąże się proces powstawania i ubocznego działania przeciwciał przeciwinsulinowych. Ich powstawanie zależy od wyżej przedstawionych cech preparatu leczniczego oraz także od

To jest tylko fragment artykułu. Aby przeczytać całość, przejdź do Czytelni medycznej.