Аналоги инсулина в клинической практике

Если бы не разрушительные последствия гипогликемии,
лечение сахарного диабета было бы очень легким.
Ф. Крейер

Одним из самых древних, с позиции четких описаний симптомов, заболеваний является сахарный диабет (СД). Еще Гиппократ обращал внимание на сладкую мочу у молодых людей, резко худеющих, много пьющих и выделяющих жидкость и быстро погибающих по непонятным причинам. На протяжении многих столетий врачи только констатировали наличие данного заболевания, но помочь больному не могли. В 1921 г. доктора Ф. Бантинг и Г. Бест первыми получили экстракт из поджелудочной железы собак, который устранил гипергликемию и глюкозурию у таких пациентов. Через год были приготовлены первые коммерческие препараты инсулина. Но по-настоящему эра фармакологической «гонки» за лучший препарат инсулина началась только в 1953 г., когда Сангером была расшифрована химическая структура инсулина. За эти десятилетия фармакологический рынок инсулинов значительно изменился — от бычьих-свиных через генно-инженерные, к аналоговым инсулинам. О них и пойдет речь в данной статье.

СД является одним из самых распространенных среди эндокринопатий заболеваний. Основными задачами в лечении данной патологии являются поддержание нормального уровня гликемии и предотвращение возникновения и развития поздних осложнений, а также предупреждение гипогликемии.

В основе патогенеза данного заболевания лежат два эндокринных дефекта: нарушение продукции инсулина и периферическая резистентность к действию инсулина. Именно инсулинорезистентностью обусловлена избыточная печеночная продукция глюкозы, проявляющаяся, в частности, утренней гипергликемией. Создание и внедрение новых форм инсулина, обладающих улучшенными фармакокинетическими и фармакодинамическими свойствами, представляют собой один из способов добиться лучшего контроля гликемии и предупредить развитие гипогликемических состояний. Разработанная ранее схема интенсивной инсулинотерапии с использованием инсулинов длительного и средней продолжительности действия позволяет достичь относительной нормогликемии, но в то же время увеличивает риск развития гипогликемии как в дневное, так и в ночное время. Для инсулинов длительного и средней продолжительности действия характерна максимальная концентрация через 5–7 ч с момента введения, что повышает риск развития гипогликемии в ночные часы. Точность дозировок НПХ инсулина сильно варьирует из-за неадекватного ресуспендирования.

Действие человеческого инсулина короткого действия характеризуется медленным началом и большей продолжительностью по сравнению с эндогенным инсулином. Введение обоих препаратов (базис-болюсная терапия) сопровождается значительными колебаниями постпрандиальной гликемии и гликемии в ночное время. При создании аналогов инсулинов основной задачей было достижение максимальной приближенности по времени и интенсивности действия к эндогенному инсулину.

СД 2 типа — прогрессирующее заболевание. Фаза гиперсекреции инсулина сменяется фазой «истощения», в этот период возникает дефицит инсулина и пациент начинает нуждаться в инсулинотерапии.

Немало исследований посвящено изучению влияния гликемии на формирование поздних осложнений СД. В последнее время все больше внимания уделяется исследованию именно постпрандиальной гликемии. Многолетнее комплексное исследование NHANES (National Health and Nutrition Examination Surveys) в США показывает, что даже при удовлетворительной компенсации СД, по данным гликозилированного гемоглобина (НbА1с), часто встречается гипергликемия после еды. Европейское эпидемиологическое исследование DECODE (The Diabetes Epidemiology: Collaborative Analysis of Diagnostic Criteria in Europe) показало, что постпрандиальная гипергликемия более тесно коррелирует с увеличением общей смертности, чем тощаковая гипергликемия. Многочисленными исследованиями доказан возрастающий риск острых сосудистых нарушений на фоне постпрандиальной гипергликемии: значительно возрастает риск развития инфаркта миокарда и инсульта, которые обусловливают примерно 70% смертельных исходов у лиц, страдающих СД 2 типа.

Гипогликемия одно из самых распространенных и тяжелых осложнений лечения СД. По последним данным, гипогликемия соответствует уровню глюкозы в плазме венозной крови в пределах от 3,5 до 2,8 ммоль/л, при этом значимостью клинических проявлений гипогликемии, таких как выраженное потоотделение, тремор рук, головокружение, сильное чувство голода, нарушения эмоционального состояния, диабетологи пренебрегают.

Причинами возникновения данного состояния могут служить следующие факторы:

• пропуск приема пищи;
• несоответствие времени приема пищи и применения сахароснижающих препаратов (введения инсулина);
• передозировка инсулина;
• избыточная физическая нагрузка;
• прием алкоголя.

Современная наука достигла таких высот, что вчерашняя «мечта» — получение генно-инженерного человеческого инсулина и его широкое использование поставила перед разработчиками новую цель: получить инсулин с параметрами, превосходящими некоторые показатели человеческого инсулина. Ограничениями в применении человеческого инсулина короткого действия являются: медленное начало воздействия (пациент вынужден вводить его за 30–40 мин до еды), продолжительное действие, иногда до 12 ч (повышенный риск поздней гипогликемии). В начале 1980-х годов стала актуальной разработка аналогов инсулина, лишенных указанных выше недостатков. В отношении инсулинов короткого действия был максимально сокращен период полувыведения, что приблизило их к фармакодинамике нативного инсулина, инактивация которого происходит через 4–5 мин после поступления в портальную систему. Беспиковые аналоги инсулина способны постепенно и равномерно всасываться из подкожного депо и не вызывают ночных гипогликемий. Наиболее прогрессивные открытия последних лет: переход от кислых растворов инсулина к нейтральным, получение человеческих инсулинов с помощью ДНК-рекомбинантной технологии, создание аналогов человеческого инсулина, обладающих качественно новыми фармакологическими свойствами.

Аналоги модифицируют время действия человеческого инсулина для обеспечения физиологического подхода в инсулинотерапии и более удобны в использовании для пациента. Они дают возможность достичь баланса между достижением целевой гликемии и минимизацией риска гипогликемий.

Современные аналоги инсулина по длительности действия делятся на ультракороткие и пролонгированные. Имеются также комбинированные препараты аналогов, где представлена смесь ультракороткого и пролонгированного инсулина в фиксированном соотношении. К первым относятся: хумалог, ново- рапид пенфилл и апидра. К пролонгированным относятся лантус и левемир пенфилл. Комбинированные препараты — пенфилл, хумалог микс 25.

Инсулин лизпро (хумалог). В структуре хумалога изменена позиция лизина и пролина в 28-м и 29-м положении В-цепи соответственно, что сопровождается значительно более слабой спонтанной межмолекулярной ассоциацией, чем у растворимого человеческого инсулина. В силу этого хумалог намного быстрее всасывается из мест подкожных инъекций.

Изучение концентраций инсулина при введении человеческого короткого инсулина и хумалога здоровым добровольцам показало, что при назначении препаратов в одинаковой дозе и в одно и то же время достигается пиковая концентрация хумалога быстрее и при этом оказывается в 2 раза выше по сравнению с человеческим инсулином. Кроме того, препарат быстрее элиминируется и через 4 ч концентрация хумалога возвращается к исходным значениям, в то время как концентрация простого человеческого инсулина сохраняется в пределах 6 ч.

При сравнении аналога инсулина лизпро и инсулина короткого действия было отмечено, что хумалог значительно сильнее подавляет продукцию глюкозы печенью (рис. 1).

Это больше соответствует физиологическому раннему пику секреции инсулина. Таким образом, хумалог вызывает более выраженное снижение риска развития стойкой постпрандиальной гипергликемии.

Еще одно преимущество инсулина лизпро над простым человеческим инсулином короткого действия, по существу делающим действие инсулина более предсказуемым, а следовательно, облегчающим процесс адаптации дозы к пищевой нагрузке, — это отсутствие изменения длительности действия препарата в зависимости от увеличения дозы. Хорошо известно, что при применении простых человеческих инсулинов длительность их действия может увеличиваться от дозы, отсюда и средняя продолжительность действия — 6–8 ч, а иногда и до 12 ч (рис. 2). Проведенное исследование показало, что при увеличении дозы инсулина лизпро длительность действия его практически не изменяется и составляет максимум 5 ч, тогда как время действия простого инсулина сильно увеличивается при более высоких дозах. Таким образом, повышение дозы инсулина лизпро не повышает риска развития поздних гипогликемий.

Инсулин аспарт (новорапид пенфилл). Новорапид был получен путем замены пролина в 28-м положении В-цепи на аспарагин, что также способствовало ускорению диссоциации гексамеров инсулина на мономеры, быстрому их всасыванию из подкожно-жировой клетчатки.

Этот препарат инсулина более адекватно имитирует нормальный инсулиновый ответ на прием пищи. Присущий ему короткий период активности обусловливает слабый эффект между приемами пищи, что позволяет добиться более полного контроля гликемии после еды.

Результаты сравнительного действия базально-болюсной терапии аналогами инсулина (инсулина детемира и инсулина аспарта) с традиционными человеческими инсулинами (НПХ-инсулин и человеческим инсулином короткого действия) продемонстрировали значительное повышение качества контроля постпрандиальной гликемии (рис. 3).

Данное исследование продемонстрировало, что комбинированная терапия инсулинами детемир и аспарт позволяет практически полностью нормализовать суточный профиль гормона, улучшить показатель гликозилированного гемоглобина, существенно снизить риск развития гипогликемии, отмечено значительное уменьшение количества пиков и амплитуды колебания концентрации глюкозы крови. Средняя масса тела пациентов, находившихся на базально-болюсной терапии аналогами инсулина (детемир и аспарт), характеризовалась достоверно меньшим приростом за время динамического наблюдения.

Инсулин глулизин (апидра). Апидра представляет собой аналог человеческого инсулина ультракороткого действия, в котором в 3-м положении В-цепи аспарагин заменен на лизин, а в 29-м положении В-цепи лизин заменен на глутамин. По фармакодинамическим и фармакокинетическим свойствам, а также по своей биодоступности инсулин глулизин соответствует хумалогу, а по митогенной и метаболической активности не отличается от простого человеческого инсулина, что позволяет безопасно и длительно его использовать.

В обычном режиме апидру необходимо использовать в сочетании с инсулином длительного действия или аналогом базального инсулина. Aпидра характеризуется более быстрым началом и меньшей продолжительностью действия, чем обычный человеческий инсулин (регуляр), и позволяет пациентам с СД проявлять большую гибкость при применении инсулина во время приема пищи, нежели обычный инсулин регуляр. Препарат начинает действовать непосредственно после введения. При этом уровень глюкозы начинает снижаться через 10–20 мин после подкожного введения препарата. Для предотвращения гипогликемических состояний у пожилых людей рекомендуется вводить препарат сразу после приема пищи или непосредственно во время еды.

Короткое время действия препарата (3 ч) позволяет избежать эффекта «наложения»; таким образом предотвращается развитие гипогликемических состояний. Препарат может применяться у лиц с избыточной массой тела, так как его применение не сопровождается дальнейшей прибавкой в весе. Препарат характеризуется более быстрым наступлением пика действия по сравнению с инсулином регуляр и даже с инсулином лизпро.

Апидра обеспечивает большую гибкость в применении у тех пациентов, у которых индекс массы тела варьирует от показателей избыточного веса до выраженного ожирения. Висцеральное ожирение может влиять на скорость всасывания инсулина, делая прандиальный гликемический контроль затруднительным.

Инсулин детемир (левемир пенфилл). Левемир пенфилл является аналогом человеческого инсулина средней продолжительности действия, не имеет пиков действия и обеспечивает базальный гликемический контроль в течение 24 ч при двукратном введении. После подкожного введения детемир формирует ди-гексамеры, которые посредством С14-цепи жирной кислоты связываются с сывороточным альбумином уже в интерстициальной жидкости. После переноса через капиллярную стенку препарат повторно связывается с альбумином в циркулирующей крови. Поскольку биологически активной является только свободная фракция детемира, то связывание ее с альбумином и последующая медленная диссоциация обеспечивают пролонгированное и беспиковое действие. Левемир пенфилл характеризуется плавным действием и обеспечивает потребность больного в базальном инсулине. Он не требует встряхивания непосредственно перед введением [14, 20].

Инсулин гларгин (лантус). Препарат ультрадлинного действия — лантус — был получен путем замены аспарагина в 21-м положении А-цепи на глицин, кроме этого были добавлены две молекулы аргинина в С-конец В-цепи в положении 31 и 32. Данные изменения привели к смещению изоэлектрической точки молекулы с рН 5,4 до 6,7, следовательно уменьшилась растворимость препарата при физиологических значениях нейтральной среды подкожной клетчатки. Таким образом, лантус полностью растворим в слабокислой среде, но плохо растворим в нейтральной среде подкожно-жировой клетчатки. После введения лантус вступает в реакцию нейтрализации с образованием микропреципитатов, из которых в дальнейшем происходит высвобождение гексамеров инсулина гларгина и их диссоциация с образованием димеров и мономеров инсулина. Это обеспечивает постепенный выход гормона в кровь и его циркуляцию в кровеносном русле в течение 24 ч, что позволяет вводить его 1 раз в сутки. Добавление небольшого количества цинка обеспечивает кристаллизацию инсулина гларгина в подкожной клетчатке, дополнительно удлиняя время абсорбции.

Все перечисленные особенности данного аналога инсулина обусловливают его плавный «беспиковый» профиль действия. Начало действия после подкожного введения — через 1 ч, устойчивая концентрация инсулина в крови достигается через 2–4 сут после первого введения первой дозы. Независимо от времени введения лантуса (утром или вечером) и места введения (подкожная клетчатка руки, ноги или живота), средняя продолжительность действия составляет 24 ч [5], максимальная продолжительность — 29 ч. Аналог инсулина гларгин соответствует по эффективности воздействия физиологическому инсулину: стимулирует потребление глюкозы инсулинозависимыми периферическими тканями, особенно мышечной и жировой, ингибирует глюконеогенез, таким образом, снижает содержание глюкозы крови. Кроме того, инсулин гларгин, подобно эндогенному инсулину, подавляет липолиз в адипоцитах и протеолиз, усиливая синтез белка (рис. 4).

В исследованиях фармакокинетики лантуса доказано практически беспиковое распределение препарата, что позволяет максимально точно имитировать «базальную» секрецию эндогенного инсулина в течение суток, значительно снижает риск гипогликемии и вариабельность концентрации глюкозы. Сравнение фармакокинетики инсулина лантус, НПХ-инсулина и инсулина ультраленте представлено на рисунке 5.

Назначение пролонгированных аналогов инсулина оправдано как при СД 1 типа, так и при СД 2 типа. Основное отличие данных препаратов в отсутствии прироста массы тела на фоне проводимой терапии и снижении количества ночных гипогликемий. Немаловажной является необходимость введения данного аналога инсулина однократно в сутки. Было проведено немало исследований, доказывающих эффективность и безопасность данного препарата. Среди них стоит отметить LANMET по применению аналога инсулина гларгин в сочетании с метформином у пациентов, страдающих СД 2 типа и ожирением [5]. Данное исследование выявило значительное снижение ночных гипогликемий, что достоверно позволяет нормализовать уровень суточной гликемии.

Также имеется ряд работ, посвященных сочетанной терапии лантусом и пероральными сахароснижающими препаратами (ПССП) у декомпенсированных пациентов. Авторы этих работ подтвердили сделанные прежде выводы и доказали целесообразность более раннего назначения инсулина гларгин [6, 9, 19]. Более позднее исследование ATLANTUS продемонстрировало возможность начала терапии лантусом как при лечении у врача эндокринолога, так и у врача общей практики. В Московском исследовании, проведенном под руководством М. Б. Анциферова, было показано, что интенсификация исходной терапии (ПССП, НПХ-инсулин) с добавлением лантуса позволяет улучшить контроль гликемии во всех группах [1].

Хумалог микс 25. Хумалог микс 25 — смесь, состоящая из 75% протаминизированной суспензии инсулина лизпро и 25% инсулина лизпро (хумалог). Данный аналог инсулина является препаратом с комбинированным по времени механизмом выделения. Среднюю продолжительность действия обеспечивает протаминизированная суспензия инсулина лизпро, что имитирует базальную секрецию инсулина, а 25% инсулина лизпро является компонентом с ультракоротким действием и снижает уровень гликемии после еды. Важно знать, что хумалог в смеси действует гораздо быстрее по сравнению с инсулином короткого действия, обеспечивает лучший контроль постпрандиальной гликемии [18] и, таким образом, более физиологический профиль по сравнению с инсулином короткого действия [4, 3, 10, 15, 18]. Миксты инсулинов рекомендованы для применения у пациентов, страдающих СД 2 типа. К данной группе относятся люди старшего возраста и, в большинстве своем, имеющие сниженную память. Поэтому возможность ввести инсулин непосредственно перед едой или сразу после еды крайне важна для них и значительно улучшает качество их жизни. В исследовании, проведенном у больных СД 2 типа в возрастной группе 60–80 лет с применением хумалога микс 25 в режиме введения непосредственно перед едой и после еды удалось достичь хорошей компенсации углеводного обмена при небольшом приросте веса и достаточно низкой частоте гипогликемии [7].

Исследования, посвященные сравнению действия хумалога микс 25 и хумулина М3, показали, что аналоговый инсулин снижает колебания постпрандиальной гликемии на 40% эффективнее, чем готовая смесь человеческого инсулина [2]; кроме того, сахароснижающий эффект не зависел от времени приема пищи. Последнее было подтверждено в ходе очень интересного и оригинального исследования, проведенного с участием пациентов, соблюдавших мусульманский пост Рамадан. В период данного поста по религиозным законам пищу можно принимать только после захода солнца и до его восхода. Таким образом, пациенты имели возможность принимать еду дважды в день. Больные получали хумалог микс 25 непосредственно перед едой или хумулин М3 за 30–40 мин до еды. Суточное мониторирование уровня гликемии показало, что более низкие показатели постпрандиальной гликемии и гликемии перед вечерним введением препарата были в группе пациентов, получавших хумалог микс 25. Утренние показатели гликемии достоверно не отличались [11]. Данная работа доказывает, что лизпро, входящий в состав данного аналога, более физиологично корректирует уровень постпрандиальной гликемии. В 2004 г. было проведено 32-недельное рандомизированное открытое перекрестное исследование по сравнению действия хумалога микс 25 (вводили 2 раза в день) и аналога пролонгированного инсулина лантус (вводили 1 раз в день) на фоне приема метформина (рис. 6, 7).

Достоверных отклонений в колебании гликемии после обеда не было выявлено, но отмечалось достоверное снижение колебаний уровня гликемии после завтрака на 65% и после ужина на 70% на фоне применения хумалога микс 25. В этой же группе была выше частота легкой гипогликемии [12]. Работа по изучению сравнительных влияний данных аналогов была продолжена в исследовании, которое подтвердило снижение колебания уровня глюкозы на фоне хумалога микс 25 на 25%. Тяжелой гипогликемии не было зарегистрировано ни в одном исследовании [13].

Доза инсулина зависит от уровня гликемии, уровня НbА1c, массы тела. Начинать инсулинотерапию необходимо с малых доз для предотвращения гипогликемий. Согласно рекомендации Федеральной целевой программы «Сахарный диабет», 12 Ед инсулина следует вводить перед завтраком и 8 Ед — перед ужином, под контролем гликемии, при необходимости дозировка увеличивается по 2–4 Ед через 2–3 дня. Если пациент ранее получал хумулин М3, то начальная доза хумалога микс 25 будет 1 : 1. Чем больше избыточный вес у пациента, тем более выражена инсулинорезистентность и тем выше потребность в дозах инсулина. Начальная доза у таких больных составляет 0,4–0,8 Ед/кг/сут. Обычно аналог инсулина хумалог микс 25 требует, чтобы соблюдалось соотношение 50 : 50 применительно к утреннему/вечернему введению.

Литература

1. Анциферов М. Б., Дорофеева Л. Г., Петранева Е. В. Применение инсулина гларгина (Лантус) в лечении сахарного диабета (опыт эндокринологической службы Москвы)// Фарматека. 2005. Т. 107. № 12. С. 24–29.
2. Cryer P. E., Davies S. N., Shamoon H. Hypoglycemia in diabetes// Diabetes Care. 2003; vol. 26: 1902–1912.
3. DeWitt D. E., Hirsch I. B. Outpatient insulin therapy in type 1 and type 2 diabetes mellitus. Scientific review// JAMA. 2003; 289: 2254–2264.
4. Bethel M. A., Feinglos M. N. Insulin analogues: new therapies for type 2 diabetes mellitus// Curr. Diab. Rep. 2002; 2: 403–408.
5. Fritsche A., Hoering H., Toegel E., Schweitzer M. HOE901/4001 Study Group. Treat-to-target with add-on basal insulin — can insulin glargin reduce the barrier to target attainment?// Diabetes. 2003; 52 (suppl.1): A119.
6. Fritsche A. et al. Glimepiride combined with morning insulin glargin, bedtime NPH insulin, or bedtime insulin glargine in patients with type 2 diabetes mellitus. A randomized control trial// Ann.Intern. Med. 2003; 138: 952–959.
7. Herz M. et al. The Mix25 Study Group. Comparable glycemic control with pre-meal of post-meal injection of Humalog Mix25 in elderly patients with type 2 diabetes. [Abstract book: 61st scientific sessions: June 22–26, 2001 in Philadelphia, Pennsylvania (USA) — Abstract 1823-PO.
8. Herz M., Arora V., Campaigne B. N. et al. Humalog Mix25 improves 24-hour plasma glucose profiles compared with the human insulin mixture 30/70 in patients with type 2 diabetes mellitus// S.A.fr. Med. J. 2003; 93: 219–223.
9. Gerstein H. C., Yale J-F., Harris S. B. et al./ A randomized trial of early glargine use to achieve optimal A1c levels in insulin Na_ve people with type 2 diabetes mellitus. Presented at the 65th Annual Scientific Sessions of the American Diabetes Association. San Diego, Califormia (USA). 2005.
10. Jacobsen L. V., Sogaard B., Riis A. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of a premixed formulation of soluble and protamine-retarded insulin aspart// Eur.J.clin.Pharmacol. 2000; 56: 399–403.
11. Mattoo V., Milicevic Z., Malone J.K. et al. For the Ramadan Study Group. A comparison of insulin lispro Mix25 and human insulin 30/70 in the treatment of type 2 during Ramadan// Diabetes Res. C / in Pract. 2003; 59: 137–143.
12. Malone J. L., Kerr L. F., Campaigne B. N. et al. For the Lispro Mixture-Glargine Study Group. Combined therapy with insulin Lispo Mix 75/25 plus metformin or inslulin glargine plus metformin: a 16-week, randomized, open-label, crossover study in patients with type 2 diabetes beginning insulin therapy// Clin. Ther. 2004; 26: 2034–2044.
13. Malone J. L., Bai S., Campaigne B. N. et al. Twice-daily pre-mixed insulin rather than basal insulin therapy alone results in better overall glycaemic control in patients with type 2 diabetes// Diabet.Med. 2005; 22: 374–381.
14. Pieber T. R., Plank J. Goerzer E. et al. Duration of action, pharmacodynamic profile and between-subject variability of insulin detemir in subjects with type 1 diabetes// Diabetologia. 2002; 45 [Suppl.2]: 254.
15. Roach P., Woodworth J. R. Clinical pharmacokinetics and pharmacodynamics of insulin lispro mixtures// Clin.Pharmacokinet. 2002; 41: 1043–1057.
16. Roach P., Yue L., Arora V. For the Humalog Mix25 Study Group. Improved postprandial glycemic control during treatment with Humalog Mix25, a novel protamine-based inslulin lispro formulation// Diabetes Care. 1999; 22: 1258–1261.
17. Roach P., Trautmann M., Arora V. et al. For the Mix25 Study Group. Improved postprandial blood glucose control and reduced nocturnal hypoglycemia during treatment with two novel insulin lispro-protamine formulations, insulin lispro mix25 and insulin lispro mix50// Clin.Ther. 1999; 21: 523–534.
18. Rolla A. R. Insulin analog mixes in the management of type 2 diabetes mellitus// Pract.Diabetol. 2002; 21: 36–43.
19. Rosenstock J., Schwarts S. L., Clark C. M. et al. Basal insulin therapy in type 2 diabetes: 28-week comparison of insulin glargin (HOE 901) and NPH insulin// Diabetes Care. 2001; 24: 631–636.
20. Vague P., Selam J. L., Skeie S. et al. Insulin detemir is associated with more predictable glycaemic control and reduced risk of hypoglycaemia than NPH insulin in patients with type 1 diabetes on a basal-bolus regimes with premeal insulin aspart// Diabetes Care. 2003; 26: 590–596.

А. М. Мкртумян, доктор медицинских наук, профессор
А. Н. Оранская, кандидат медицинских наук
МГМСУ, Москва