Wydawnictwo Medyczne Borgis
Czytelnia Medyczna » Nowa Medycyna » 6/2000 » Przesłanki racjonalnej oceny preparatów insuliny do celów leczniczych
- reklama -
Babuszka.pl
rosyjski online
z lektorem
Ski Spa - serwis narciarski Warszawa


- reklama -
Pobierz odtwarzacz Adobe Flash Player
© Borgis - Nowa Medycyna 6/2000
Anna Czech

Przesłanki racjonalnej oceny preparatów insuliny do celów leczniczych

z Katedry i Kliniki Chorób Wewnętrznych i Diabetologii Akademii Medycznej w Warszawie
Kierownik Katedry: prof. dr hab. med. Jan Tatoń
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.

Charakter leczenia i ogólne wskazania
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.
Podawanie podskórne insuliny budzi wiele wątpliwości
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.
Kryteria wyboru preparatu insuliny
Przedstawiono 5 głównych kryteriów medycznych.
1. Czystość chemiczna preparatów leczniczych
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).
2. Zależność pomiędzy strukturą cząsteczki insuliny a jej cechami antygenowymi i farakokinetycznymi
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).
3. Postać farmaceutyczna
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.
4. Różnice zależne od producenta
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.
5. Przeciwciała przeciwinsulinowe
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 osobniczej reaktywności leczonego. Istnieją chorzy, którzy reagują ubocznie na leczenie insuliną wytwarzając duże ilości przeciwciał klasy IgG, IgM i IgE. Są też osoby wytwarzające małe ilości przeciwciał przeciw insulinie egzogennej. Różnice te są uwarunkowane genetycznie (12).
Na genetyczne uwarunkowania immunologicznej odpowiedzi na insulinę wskazują zarówno badania na zwierzętach, jak i na ludziach. Częstość zwiększonego wiązania insuliny przez przeciwciała jest większa u osób z typami antygenów zgodności tkankowej krwinek białych HLA-B15 i mniejsza u osób z HLA-B8 i DR3. Na podstawie badań chorych z opornością lub uczuleniem na insulinę sugerowano, że niektóre zestawy antygenów, np. HLA-DR7, łączą się ze znacznym zwiększeniem zagrożenia istotnymi klinicznie immunologicznymi powikłaniami leczenia insuliną (17).
Czystość i immunogenność jednogatunkowych preparatów insuliny są odwrotnie proporcjonalne: im czystość preperatu jest większa, tym mniejsze notuje się stężenie przeciwciał przeciwinsulinowych. Jak już wspomniano, najmniej immunogenna jest wysoko oczyszczona insulina wieprzowa lub ludzka (8). Wielu badaczy przypisuje zwiększoną immunogenność mniej oczyszczonych preparatów ich skłonności do tworzenia mało rozpuszczalnych polimerów. Po wstrzyknięciu insuliny cząstki polimerów zostają otoczone przez makrofagi, które indukują reakcję immunologiczną. Takie dodatkowe polimery zawierają więcej immunologicznie aktywnych miejsc antygenowych niż monomery insuliny; mogą one pobudzać zarówno limfocyty T, jak i B z następowym zwiększeniem wydzielania przeciwciał przeciwinsulinowych (5).
Wysokooczyszczone preparaty insuliny wyprodukowane metodą bezpośrednią (eksperymentalnie), metodą semisyntezy z insuliny wieprzowej (MC) oraz metodami biotechnologicznymi (HM) są przy ich wielokrotnym wstrzykiwaniu zawsze w pewnym stopniu antygenowe.
U 40-50% chorych leczonych humanizowaną insuliną wykrywa się we krwi poziom przeciwciał przeciwinsulinowych, mimo że metoda oznaczania tych przeciwciał jest mało czuła. Tak więc wysokooczyszczone i humanizowane preparaty insuliny są bardzo słabymi antygenami, ale całkowicie tej cechy nie udało się wyeliminować. Natomiast różnice w antygenowym działaniu wysokooczyszczonej insuliny wieprzowej i ludzkiej nie mają klinicznego znaczenia. Nieco większa różnica istnieje między insuliną wysokooczyszczoną wołową i ludzką, ale i tutaj kliniczne znaczenie różnicy jest wątpliwe (8, 17).
Antygenowość insuliny ludzkiej wysokooczyszczonej pozostaje niespodzianką. Wynika ona zapewne z naturalnej niestabilności cząsteczki insuliny, która ma tendencję do łączenia się w dimery i heksamery. Polimeryzacja nadaje insulinie humanizowanej dodatkowe cechy antygenu. W toku procesu produkcji i oczyszczania powstaje cały szereg pochodnych insuliny i to niezależnie od obecności innych zanieczyszczeń. Cząsteczka insuliny ma naturalną skłonność do degradacji (dezamidacji). Zależy to wyłącznie od czynnika czasu. Każdy preparat insuliny zawiera narastające ilości dezamidoinsuliny (8).
Wysokooczyszczone (mało antygenowe) preparaty insuliny uzyskuje się za pomocą następujących procesów oczyszczania:
a) niskociśnieniowa chromatografia żelowa LPLC,
b) chromatografia jonowymienna MPLC, oraz
c) chromatografia wysokociśnieniowa HPLC.
Preparatyka powyższa eliminuje frakcje immunogenne do granic wykrywalności.
Insulina wieprzowa wysokooczyszczona (WO-S) produkcji „Polfa Tarchomin” S.A. odpowiada wymogom jakościowym zawartym w farmakopeach USP XXIII, BP 93 i Farmakopei Europejskiej. Jednocześnie substancja spełnia wymagania Normy Zakładowej opracowanej na bazie farmakopei. Rutynowo dla każdej serii substancji insuliny wieprzowej wysokooczyszczonej wykonuje się w „Polfie Tarchomin” S.A. wszystkie analizy zgodne z zasadami Dobrej Praktyki Laboratoryjnej („Good Laboratory Practice” – UE). Cechy farmakodynamiczne tych insulin przedstawia tabela 1.
Tabela 1. Charakterystyka wysokooczyszczonych insulin wieprzowych (WO-S) firmy Taechomin Polfa.
Nazwa preparatuDroga podaniaDziałanie hipoglikemizujące (godziny)OpakowanieStężenie IU/ml
początekszczytcały okres
Solutio Neutralis WO-Ss.c.
i.v.
20-30 min1,5-48fiolka 10 ml80
Maxirapid WO-Ss.c.
i.v.
15-30 min2,5-5,07-8fiolka 10 ml80
Semilente WO-Ss.c.1-1,54-7,512fiolka 10 ml80
Lente WO-Ss.c.26-1224fiolka 10 ml80
Isophanicum WO-Ss.c.1-24-1224fiolka 10 ml80
Ultralente WO-Ss.c.1-312-1724-30fiolka 10 ml80
Wszystkie preparaty insuliny ludzkiej (różnych firm) mają najwyższy stopień czystości tzn., w których zanieczyszczenia występują w stężeniach mniejszych od niżej podanych:
– proinsulina i substancje zbliżone (PLI) 1 ppm*,
– glukagon i substancje zbliżone 0,1 ppm,
– peptyd trzustkowy 0,01 ppm,
– somatostatyna 0,01 ppm,
– VIP (naczynioaktywny peptyd jelitowy) 0,01 ppm.

* ppm = pars pro milions – jedna część na milion części
Mianowanie działania insuliny
Moc biologiczna wynosi 22-25 j.m. na 1 mg insuliny in substantio w postaci krystalicznej. Czysta insulina w formie kryształów zawiera ok. 16% azotu, 0,3-0,5% cynku a po spaleniu pozostawia 0,5-0,8% popiołu.
Podczas przechowywania w roztworze każda insulina podlega degradacji zwłaszcza w wyniku stałego procesu dezamidacji. Domieszka dezamidoinsuliny w miarę upływu czasu staje się we wszystkich rodzajach preparatów coraz większa. W tzw. wysokooczyszczonych preparatach insuliny także występują cząsteczki dezamidoinsuliny w narastającej z czasem proporcji. Przy zachowaniu temperatury zewnętrznej +4°C (277°K) w ciągu jednego roku ulega około 10% insuliny przemianie do mono- i wielodezamidoinsuliny i innych produktów czasowej degradacji tego białka.
Preparaty insuliny
W Polsce stosowane są trzy rodzaje preparatów insuliny:
1. Insuliny pochodzenia zwierzęcego (wieprzowe), wytwarzane przez TZF „Pofla” metodą wielokrotnej chromatografii (WO-S), rzadziej już obecnie wysokooczyszczone insuliny innych producentów.
2. Wysokooczyszczone insuliny o sekwencji aminokwasów identycznej jak w insulinie ludzkiej, produkowane głównie drogą biosyntezy przez pałeczki okrężnicy lub komórki drożdży piekarskich, którym wszczepiono gen insuliny ludzkiej (6).
3. Insulina o zmodyfikowanej cząsteczce – analog insuliny. Okres i dynamikę działania różnych grup preparatów insuliny podaje tabela 2.
1. Wysokooczyszczone preparaty insuliny wieprzowej (WO-S) produkcji krajowej
Preparaty szybkowchłanialne
Preparaty Insulinum Solutio Neutralis WO-S i Insulinum Maxirapid WO-S zawierają roztwór insuliny o szybkim i krótkim okresie działania hipoglikemizującego. Mogą być używane do wstrzyknięć dożylnych, np. w leczeniu stanów znacznego niewyrównania cukrzycy, w kwasicy ketonowej, w okresie okołooperacyjnym. Częściej jednak stosowane są w insulinoterapii przewlekłej do wstrzyknięć podskórnych w mieszaninie z insuliną o pośrednim i długotrwałym działaniu, w celu zapewnienia szybkiego i silniejszego działania hipoglikemizującego w ciągu pierwszych godzin po wstrzyknięciu mieszaniny. Insulinum Maxirapid WO-S można mieszać ex tempore z insulinami cynkowymi WO-S, a więc typu semilente, lente lub ultralente, zawierają one bowiem ten sam bufor octanowy. Insulinum Sol. Neutralis WO-S, jako preparat nie zawierający buforu można natomiast mieszać z preparatem Insulinum Isophanicum WO-S.
Tabela 2. Okres i dynamika działania różnych grup preparatów insuliny.
Grupa preparatów insulinyOkres działania w godz.Gatunek
PoczątekSzczytCałkowity okres działania
Preparaty krótko działające
monomeryczne (analogi)0,20,6-1,53-5synteza
roztwory0,2-0,51-35-7ludzkie
0,2-0,52,5-57-8wieprzowe
Preparaty o pośrednio długim okresie działania
izofanowe1-1,52-818-20ludzkie
1-24-1222-24wieprzowe
lente2-2,54-1624ludzkie
2-36-1224wieprzowe
Preparaty o długim okresie działania
Ultralente2-36-1424-28ludzkie
2-412-1724-30wieprzowe
Preparaty o pośrednio wydłużonym czasie wchłaniania
Insulinum Semilente WO-S, Insulinum Lente WO-S oraz Insulinum Isophanicum WO-S są preparatami insuliny o pośrednim okresie działania hipoglikemizującego. Powinny więc być stosowane dwa razy na dobę, najczęściej w mieszaninie z insuliną szybko działającą, we wstrzyknięciach podskórnych.
Preparat o najdłuższym okresie wchłaniania z tkanki podskórnej
Insulinum Ultralente WO-S jest preparatem insuliny do wstrzyknięć podskórnych o czasie działania hipoglikemizującego dłuższym niż 24 godziny (20).
2. Wysokooczyszczone preparaty insuliny „ludzkiej”
W Polsce zarejestrowane są uzyskiwane biotechnologicznie preparaty insuliny ludzkiej większych producentów zagranicznych jak: Eli Lilly (USA), Novo Nordisk (Dania), Aventis (Niemcy). Krajowe biotechnologiczne preparaty insuliny ludzkiej wyprodukował i zarejestrował do leczniczego użytku Instytut Biochemii i Antybiotyków. Są one znane pod nazwą Gensulin. Oferowane są głównie w formie wkładów do wstrzykiwaczy (penów). Firmy Eli Lilly oraz NovoNordisk wprowadziły także na rynek analogi insuliny tak w formie bardzo szybko i krótkodziałającej (Humalog), jak również pod postacią mieszanin analogu szybko działającego z analogiem połączonym z protaminą. Daje to efekt bardzo szybkiego działania z działaniem wydłużonym na kilkanaście godzin frakcji analogu protaminowego (10, 13). Preparaty te scharakteryzowano w tabelach 3, 4, 5.
Tabela 3. Charakterystyka insulin firmy Eli Lilly.
Nazwa preparatuDroga podaniaDziałanie hipoglikemizujące (godziny)OpakowanieStężenie IU/ml
początekszczytcały okres
Analog szybko działającej insuliny ludzkiej
Humalogs.c.0-15 min40-60 min3-5wkłady 1,5 ml x 5wkłady 100
Insulina krótko działająca
Humulin Rs.c. i.v.30 min1-36-7fiolki 10 ml
wkłady 1,5 i 3,0 ml x 5
HumaJect 3,0 ml x 5
fiolki 40 i 100
wkłady 100
HumaJect 100
Insuliny o pośrednim czasie działania
Humulin Ns.c.12-818-20fiolki 10 ml
wkłady 1,5 i 3,0 ml x 5
HumaJect 3,0 ml x 5
fiolki 40 i 100
wkłady 100
HumaJect 100
Humulin Ls.c.2,54-1624fiolki 10 mlfiolki 40 i 100
Insulina długo działająca
Humulin Us.c.36-1424-28fiolki 10 mlfiolki 40 i 100
Mieszanki R/N
Humulin M1 (10:90)s.c.0,51,5-916-18fiolki 10 ml
wkłady 1,5 ml x 5
fiolki 40
wkłady 100
Humulin M2 (20:80)s.c.0,51-914-16fiolki 10 ml
wkłady 1,5 i 3,0 ml x 5
fiolki 40
wkłady 100
Humulin M3 (30:70)s.c.0,51-8,514-15fiolki 10 ml
wkłady 1,5 i 3,0 ml x 5
HumaJect 3,0 ml x 5
fiolki 40
wkłady 100
HumaJect 100
Humulin M4 (40:60)s.c.0,51-814-15fiolki 10 ml
wkłady 1,5 i 3,0 ml x 5
HumaJect 3,0 ml x 5
fiolki 40
wkłady 100
HumaJect 100
s.c. - podskórnie
i.v. dożylnie
Tabela 4. Charakterystyka insulin firmy NovoNordisk.
Nazwa preparatuDroga podaniaDziałanie hipoglikemizujące (godziny)OpakowanieStężenie IU/ml
początekszczytcały okres
Insulina krótko działająca
Actrapid HMs.c. i.v.0.51-38Fiolki 10 ml Penfil 1,5 i 3,0 ml x 5 Novolet 3,0 ml x 5Fiolki 40 Penfil 100 Novolet 100
Insulina o pośrednim czasie działania
Insulatard HMs.c.1,54-1224Fiolki 10 ml Penfil 1,5 i 3,0 ml x 5 Novolet 3,0 ml x 5Fiolki 40 Penfil 100 Novolet 100
Mieszanki (Actrapid/Insulatand)
Mixtard 10 HMs.c.0,52-824Penfil 3 ml x 5 Novolet 3,0 ml x 5Penfil 100 Novolet 100
Mixtard 20 HMs.c.0,52-824Penfil 3 ml x 5 Novolet 3,0 ml x 5Penfil 100 Novolet 100
Mixtard 30 HMs.c.0,52-824Fiolki 10 ml Penfil 1,5 i 3,0 ml x 5 Novolet 3,0 ml x 5Fiolki 40 Penfil 100 Novolet 100
Mixtard 40 HMs.c.0,52-824Penfil 3,0 ml x 5 Novolet 3,0 ml x 5Penfil 100 Novolet 100
Mixtard 50 HMs.c.0,52-824Penfil 3,0 ml x 5 Novolet 3,0 ml x 5 Penfil 100 Novolet 100
Tabela 5. Charakterystyka insulin firmy Aventis (dawniej Hoechst Marion Roussel).
Nazwa preparatuDroga podaniaDziałanie hipoglikemizujące (godziny)OpakowanieStężenie IU/ml
początekszczytcały okres
Insulina krótko działająca
Insuman Rapids.c. i.v.30 min1-25-8fiolki 10 ml x 5 fiolki 5 ml x 5 wkłady 3 ml x 5fiolki 40 fiolki 100 wkłady 100
Insulina o pośrednim czasie działania
Insuman Basals.c.14-611-20fiolki 10 ml x 5 fiolki 5 ml x 5 wkłady 3 ml x 5fiolki 40 fiolki 100 wkłady 100
Mieszanki (Insuman Rapid/Insuman Basal)
Insuman Comb 25/75s.c.30 min1,5-312-18fiolki 10 ml x 5 fiolki 5 ml x 5 wkłady 3 ml x 5fiolki 40 fiolki 100 wkłady 100
Insuman-Comb 15/85s.c.30 min2-414-18fiolki 10 ml x 5 fiolki 5 ml x 5 wkłady 3 ml x 5fiolki 40 fiolki 100 wkłady 100
Insuman-Comb 50/50s.c.30 min1-310-14fiolki 10 ml x 5 fiolki 5 ml x 5 wkłady 3 ml x 5fiolki 40 fiolki 100 wkłady 100
3. Modyfikowanie cząsteczki insuliny do celów terapeutycznych – analogi insuliny
Biotechnologia genetyczna umożliwia syntezę, oprócz cząsteczek insuliny identycznej z insuliną ludzką, cząsteczek zmodyfikowanych. Zmieniając sekwencję kwasów nukleinowych w syntetycznym genie insuliny można uzyskać cząsteczki podobne do insuliny, ale odpowiednio zmodyfikowane. Może to być zmniejszenie liczby aminokwasów, dodanie aminokwasów lub ich wymiana. Właściwości tak zmienionych cząsteczek insuliny czyli jej analogów, takie jak: siła wiązania przez receptor insuliny, aktywność promująca wzrost, kowalentna polimeryzacja lub antygenowość ulegają zmianie. W ten sposób dąży się do wyprodukowania analogów o jak najlepszych, z leczniczego punktu widzenia właściwościach. Jednak jeżeli zmieni się tylko jedną właściwość cząsteczki analogowej, często zmieniają się w różnym stopniu wszystkie jej właściwości (4, 18).
Ważnym powodem prac nad analogami jest dążenie do uzyskania z jednej strony preparatu o bardzo dużej wchłanialności, działającego tak jak prandialna insulina 2-4 h, oraz analogu działającego tak jak endogenna międzyposiłkowa insulina w sposób stały i długotrwały przy eliminacji dodatkowych domieszek modyfikujących wchłanialność.
Szybkość wchłaniania insuliny zależy od wielkości cząsteczek polimerów, w których występuje. Forma monomeryczna wchłania się szybko, formy dimerów lub heksamerów powoli. Włączenie do cząsteczki insuliny aminokwasów o ładunku odpychającym inne cząsteczki zapobiega polimeryzacji. Analog taki nie polimeryzuje, w tkance podskórnej zostaje w postaci monomerycznej, wchłania się szybciej niż insulina. Wytwarza się też analogi o zwiększonej tendencji do polimeryzacji. Ich wchłanianie z tkanki podskórnej jest wolniejsze niż insuliny. Opóźnienie wchłaniania można również uzyskać przez wytworzenie analogu o zmniejszonej rozpuszczalności w pH płynu tkankowego. Wykonano taki analog, który w fiolce znajduje się w roztworze, a strąca się w płynie tkankowym. Niestety jego farmakodynamikę bardzo zmieniają różnice w przepływie krwi i degradacja insuliny w depot pod skórą. Długo wchłanialne preparaty mają złą biodostępność. Wymiana aminokwasów w cząsteczce insuliny może także wpływać na aktywność pobudzającą wzrost. Niektóre analogi wywołują np. raka sutka u szczurów. Jak dotąd nie wykazano, aby różne analogi miały inne nasilenie wiązania do receptorów różnych narządów, np. wątroby lub mięśni (11).
Krótko działające analogi insuliny, a więc tak wytworzone cząsteczki, aby nie dochodziło do powstawania heksamerów, podlegają tym samym prawidłom procesu wchłaniania z tkanki podskórnej co „ludzka” insulina. Różnica polega na skróceniu czasu dyfuzji i okresu przekształcania się heksamerów w dimery i monomery. Obecność analogu od początku tylko w postaci monomeru powoduje, że szybkość wchłaniania, po ustaleniu się dynamicznej równowagi w tym zakresie, staje się dwa razy większa w porównaniu z niezmodyfikowaną insuliną. Profil stężenia analogu w osoczu zależy nie tylko od szybkości wchłaniania, lecz także od nasilenia klirensu metabolicznego. Niektóre analogi mają większy, a inne mniejszy klirens metaboliczny. Wielkość tego klirensu z kolei zależy od wiązania cząsteczki insuliny i jej analogów przez receptory insulinowe oraz od śródkomórkowego metabolizmu kompleksu insulina-receptor. Zmniejszenie klirensu metabolicznego analogu powoduje, że znajduje się on w większym stężeniu poza komórką i z tego powodu wywołuje silniejsze działanie regulacyjne. Zależności między stężeniem analogu w płynie tkankowym a jego działaniem regulacyjnym i wielkością klirensu metabolicznego są więc powiązane i mogą się wzajemnie kompensować.
Spośród różnych analogów, w lecznictwie znalazł zastosowanie od kilku lat analog insuliny ludzkiej Lys (B28) Pro (B29) o nazwie Humalog. Jest to cząsteczka, która różni się od insuliny ludzkiej tym, że w pozycji 28 łańcucha B ma podstawioną lizynę zamiast proliny, a w pozycji 29 łańcucha B ma prolinę zamiast lizyny. Dzięki tej modyfikacji występuje on w roztworach w postaci monomerycznej, nie ma tendencji do polimeryzacji jak cząsteczki insuliny. Dzięki temu bardzo szybko się wchłania z tkanki podskórnej i działa krócej niż klasyczna insulina (20).
Początek działania hipoglikemizującego pojawia się w 5-15 minut od wstrzyknięcia podskórnego, działanie szczytowe osiąga w 40-60 minut, a cały okres działania jest krótszy i wynosi 3-4 godzin.
Cząsteczka insuliny z ligandem
Jak dotąd jednak nie wytworzono analogu o przedłużonym wchłanianiu, który by mógł być stosowany do wytwarzania insuliny podstawowej czyli międzyposiłkowej i nocnej. W tym zakresie stosuje się inne podejście łącząc z cząsteczką insuliny dodatkową resztę argininową lub resztę kwasu palmitynowego. Obecność reszty kwasu tłuszczowego w cząsteczce insuliny wiąże ją z albuminami osocza i dłużej utrzymuje w krążeniu. Modyfikacje te jednak nie przyniosły dotąd wytworzenia preparatu insuliny o potrzebnych właściwościach insuliny wchłaniającej się równomiernie w ciągu całej doby.
Mieszanie preparatów insuliny
O możliwości mieszania różnych preparatów insuliny decydują ich cechy fizyczne, chemiczne, immunogenne i farmakodynamiczne. Zasadą sporządzania mieszaniny jest uzyskanie odpowiedniego działania hipoglikemizującego, a więc najczęściej szybkiego działania składnika, który się szybko wchłania i odpowiednio późniejszego działania składnika o mniej lub więcej przedłużonym działaniu.
W przypadku insuliny izofanowej w preparacie nie ma nadmiaru cynku. Dodana szybko działająca insulina w roztworze nie ma więc szans się zmienić w cząstki bezpostaciowe lub kryształy. Wobec tego w mieszaninie preparatów insuliny w roztworze i insuliny izofanowej obie komponenty mieszaniny zachowują swoje właściwości farmakokinetyczne. Po wstrzyknięciu mieszaniny insuliny w roztworze i insuliny izofanowej występuje efekt działania komponenty preparatu szybkiego (roztwór) i obok tego efekt opóźniony insuliny izofanowej (kryształy). Jest to szczególna i wyjątkowa cecha mieszanin insulin szybkich z insuliną izofanową. Z tego powodu różne firmy produkują fabryczne mieszaniny insuliny szybkiej i insuliny izofanowej. Podobne efekty daje odpowiednie zmieszanie insuliny izofanowej i insuliny Sol. Neutralis WO-S Tarchomińskich Zakładów Farmaceutycznych ex tempore.
We wszystkich insulinach z grupy Lente istnieje duży nadmiar jonów cynku. Dodanie do tych preparatów insuliny w roztworze powoduje, że część dodanej insuliny łączy się z jonami cynku, przechodzi w nierozpuszczalne kryształy lub cząstki. Efekt szybkiej insuliny w ten sposób może ulec zmniejszeniu.
Można mieszać preparaty: a) o jednakowym pH, b) o jednakowych buforach, c) o takich samych składnikach konserwujących i stabilizujących, d) bez nadmiaru substancji przedłużającej działanie, e) o tym samym stopniu oczyszczenia, f) najlepiej tego samego gatunku i g) tego samego producenta.
Mieszaninę preparatów insulin może przygotować sam pacjent, ex tempore, w strzykawce. Istnieje wtedy możliwość przygotowywania indywidualnie dobieranych i lepiej przystosowanych do wyników samokontroli glikemii proporcji szybkiej i wolnej insuliny w mieszaninie. Wadą tego sposobu jest większe ryzyko pomyłek. Należy też pamiętać, że przy nabieraniu preparatów insuliny do strzykawki istnieje kolejność. Najpierw nabiera się insulinę w roztworze, a później insulinę izofanową lub cynkową. Przy kolejności odwrotnej istnieje możliwość wprowadzenia do fiolki z insuliną w roztworze niewielkich ilości insuliny izofanowej i cynkowej. Może to sprzyjać wytrąceniu się insuliny w roztworze.
Inną metodą jest przemysłowe przygotowywanie mieszanin preparatów insuliny w roztworze oraz insuliny izofanowej. Fabryczna technologia zapobiega pomyłkom w składzie mieszaniny. Z drugiej strony ogranicza możność indywidualnego przystosowania proporcji składników mieszaniny do indywidualnych potrzeb pacjenta. Lecznictwo dysponuje wieloma takimi preparatami mieszanek insulinowych różnych firm (patrz odpowiednie tabele).
Z uwagi na niestabilność nie produkuje się mieszanin insuliny w roztworze z insulinami z grupy Lente. Te mieszaniny można przygotować tylko ex tempore.
Piśmiennictwo
1. Berding J.J. et al.: Diabetes Care, 1985, 8:28. 2. Berger M. et al.: Diabetes Care, 1982, 5:77. 3. Bliss M.: The history of insulin. Diabetes Care 1993, 16:3. 4. Bolli G.B. et al.: Insulin analogues and their potential in the management of diabetes mellitus. Review. Diabetologia 1999, 42:1151-1167. 5. Campbel P.J. et al.: NEJM, 1985, 312:1473. 6. Chance R.E., Frank B.H.: Research, development, production, and safety of biosynthetic human insulin. Diabetes Care, 1993, 16:3. 7. Decker T.: Steno Study Group: Lancet, 1983, 1:200. 8. Fineberg S.E. et al.: Immunogenicity of Recombinant DNA Human Insulin. Diabetologia 1983, 25:465-469. 9. Hans K. Akerblom, Makela A.L.: Insulin antibodies in the serum insulins. Acta Padiatr Scans. Suppl. 270. 10. Heinemann L., Richter B.: Clinical pharmacology of human insulin. Diabetes Care, 1993, 16:3. 11. Home P.D., Marshall S.M.: Diabetic Med., 1984, 1:41. 12. Howorka K.: Functional Insulin Treatment, Berlin etc., Springer Iz niem. Wyd. 3, tłum. K.M. Nelson, 1991. 13. Improved Postprandial Glycemic Control During Treatment With Humalog Mix25, a Novel Protamine-Based Insulin Lispro Formulation. Diabetes Care 22:1258-1261, 1999. 14. Kraegen E.W., Chisholm D.J.: Diabetologia, 1984, 26:208. 15. Rothwell D.: Diabetic Med., 1984, 1:32. 16. Schernthaner G.: Immunogenicity and allergenic potential of animal and human insulins. Diabetes Care, 1993, 16:3. 17. Small M et al.: Diabetes Res., 1988, 8:85. 18. Tatoń J., Czech A.: Insulina: fizjologia, farmakologia, insulinoterapia cukrzycy, PWN, Warszawa, 1995. 19. Tatoń J.: Diabetologia Praktyczna, Warszawa, PZWL, 1993. 20. Turner R.C. et al.: Ultralente basal insulin regimens – clinical applications advantages and disadvantages. [W:] Control of type I diabetes – aims and means. Procedings of a Symposium in Goteborg, Sweden, November 13-14, 1981. Almqvist and Wilksell, Upsala 1983. 21. Tatoń J, Czech A.: Fizjologiczne podstawy i praktyka insulinoterapii cukrzycy, w przygotowaniu. 22. Veikko A. Kovisto: Insulin therapy in type II diabetes. Diabetes Care, 1993, 16:3. 23. von Dorzbach E., Muller R.: Die Insulintherapie. Die Insulin-praparate. W: Pfeiffer E.F., red. Handbook of diabetes mellitus, pathophysiology and clinical considerations, t. 2. Lehman, Munich, 1971.
Nowa Medycyna 6/2000
Strona internetowa czasopisma Nowa Medycyna

Zamów prenumeratę

Serdecznie zapraszamy do
prenumeraty naszego czasopisma.

Biuletyn Telegram*

W celu uzyskania najnowszych informacji ze świata medycyny oraz krajowych i zagranicznych konferencji warto zalogować się w naszym
Biuletynie Telegram – bezpłatnym newsletterze.*
*Biuletyn Telegram to bezpłatny newsletter, adresowany do lekarzy, farmaceutów i innych pracowników służby zdrowia oraz studentów uniwersytetów medycznych.
Strona główna | Reklama | Kontakt
Wszelkie prawa zastrzeżone © 1990-2014 Wydawnictwo Medyczne Borgis Sp. z o.o.
Chcesz być na bieżąco? Polub nas na Facebooku: strona Wydawnictwa na Facebooku
polityka cookies