3 курс / Фармакология / Диссертация_Куркин_Д_В_Противодиабетические_свойства_и_некоторые
.pdfФГБОУ ВО ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНЗДРАВА РОССИИ
На правах рукописи
Куркин Денис Владимирович
ПРОТИВОДИАБЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И НЕКОТОРЫЕ
ПЛЕЙОТРОПНЫЕ ЭФФЕКТЫ АГОНИСТОВ GPR119 И ИХ
КОМБИНАЦИЙ С ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ
14.03.06 Фармакология, клиническая фармакология
Диссертация на соискание ученой степени доктора фармацевтических наук
Научный консультант:
член-корр. РАН, ЗРВШ РФ,
профессор, доктор медицинских наук Иван Николаевич Тюренков
Волгоград, 2018
2 |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................. |
9 |
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................................... |
20 |
1.1.Актуальность поиска новых гипогликемических лекарственных
средств |
............................................................................................................................. |
20 |
1.2. |
Классификация сахарного диабета .............................................................. |
25 |
1.3. |
Патогенетические аспекты гипергликемии............................................... |
27 |
1.4. |
Современная фармакотерапия СД2............................................................. |
30 |
1.5. |
Обзор рынка гипогликемических лекарственных средств..................... |
36 |
1.6. |
Новые направления в разработке гипогликемических препаратов ..... |
44 |
1.7Новые направления в разработке гипогликемических препаратов,
влияющих на систему инкретинов .................................................................................... |
53 |
|
1.8 |
Плейотропные эффекты инкретиномиметиков ........................................ |
57 |
1.9GPR119 как перспективная мишень для создания новых
гипогликемических лекарственных средств ................................................................... |
69 |
|
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ...................... |
72 |
|
2.1 |
Экспериментальные животные .................................................................... |
72 |
2.2 |
Исследования in vitro ....................................................................................... |
73 |
2.3 |
Исследуемые соединения и препараты сравнения ................................... |
75 |
2.4 |
Дизайн исследования ...................................................................................... |
76 |
2.5 |
Методы экспериментального моделирования СД .................................... |
78 |
2.6 |
Метод моделирования ожирения.................................................................. |
80 |
2.7 |
Модель острого нарушения мозгового кровообращения ........................ |
81 |
2.8Метод моделирования хронического нарушения мозгового
кровообращения .................................................................................................................... |
83 |
2.9Методы определения концентрации глюкозы в крови и проведения
ПТТГ |
............................................................................................................................. |
84 |
2.10 |
Метод оценки неврологического дефицита у животных ......................... |
85 |
2.11Методы оценки поведения, мнестической и когнитивных функций у
животных ............................................................................................................................. |
86 |
2.12Метод регистрации уровня локального мозгового кровотока и
определения выраженности эндотелиальной дисфункции........................................... |
86 |
|
3 |
|
2.13 |
Методы изучения биохимических показателей......................................... |
88 |
2.14 |
Методы изучения основных параметров гемостаза крови ..................... |
89 |
2.15 |
Иммуноферментный анализ .......................................................................... |
90 |
2.16 |
Определение зоны инфаркта мозговой ткани при ОСМА ...................... |
90 |
2.17 |
Морфологические методы исследования.................................................... |
91 |
2.18 |
Острая токсичность ........................................................................................ |
92 |
2.19 |
Статистическая обработка результатов исследования............................ |
92 |
ГЛАВА 3. СКРИНИНГ СОЕДИНЕНИЙ, ОБЛАДАЮЩИХ АГОНИСТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ В ОТНОШЕНИИ GPR119..... 94
3.1Поиск агонистов GPR119, отбор соединений по результатам
исследований in vitro............................................................................................................. |
94 |
|
3.2 |
Изучение гипогликемического действия соединений-лидеров ............ |
107 |
3.3 |
Изучение острой токсичности агониста GRP-119 рецептора на мышах .. |
|
|
........................................................................................................................... |
116 |
3.4 |
Изучение острой токсичности агониста GRP-119 рецептора на крысах.. |
|
|
........................................................................................................................... |
118 |
3.5 |
Заключение ..................................................................................................... |
120 |
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ |
||
АГОНИСТА GPR119 НА ЖИВОТНЫХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ |
||
СД ......................................................................................................................... |
|
123 |
4.1Гипогликемическое действие агониста GPR119 на модели
никотинамид-стрептозотоцин-индуцированного СД................................................... |
124 |
4.2Гипогликемическое действие агониста GPR119 и его комбинаций с
ситаглиптином или метформином на модели экспериментального СД .................. |
127 |
4.3Гипогликемическое действие различных доз агониста GPR119 в
комбинации с метформином на модели экспериментального СД |
.............................134 |
|
4.4 |
Заключение ..................................................................................................... |
136 |
ГЛАВА 5. ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АГОНИСТА GPR119 НА |
||
ЖИВОТНЫХ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЖИРОВОЙ |
||
И КАЛОРИЙНОЙ ДИЕТЫ............................................................................. |
137 |
|
5.1 |
Влияние перорального введения агониста GPR119 на массу тела, |
|
потребление воды и пищи животными с ожирением, индуцированным их |
||
содержанием в условиях высокожировой и калорийной диеты................................ |
138 |
|
5.2 |
Влияние перорального введения агониста GPR119 и его комбинации с |
|
метформином и ситаглиптином на показатели углеводного и липидного обменов, а |
||
4
также эндотелиальную функцию у животных, содержавшихся в условиях
высокожировой и калорийной диеты ............................................................................. |
145 |
||
5.3 |
Заключение |
..................................................................................................... |
156 |
ГЛАВА |
6. |
ИЗУЧЕНИЕ |
МЕХАНИЗМОВ |
ПРОТИВОДИАБЕТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ АГОНИСТА GPR119... 159
6.1Оценка влияния перорального введения соединения ZB-16 на
секрецию ГПП-1, глюкагона и инсулина ....................................................................... |
160 |
6.2Оценка влияния перорального введения соединения ZB-16 на
длительность действия экзогенного инсулина .............................................................. |
165 |
6.3Оценка влияния перорального введения соединения ZB-16 на
морфологические изменения в ткани поджелудочной железы крыс с ЭСД |
...........167 |
|
6.4 |
Заключение ..................................................................................................... |
180 |
ГЛАВА 7. ИЗУЧЕНИЕ ПЛЕЙОТРОПНОГО ДЕЙСТВИЯ АГОНИСТА |
||
GPR119................................................................................................................. |
|
182 |
7.1. |
Изучение плейотропных эффектов соединения ZB-16 и его комбинации |
|
с метформином на модели острого нарушения мозгового кровообращения, |
||
воспроизведенной на фоне экспериментального СД.................................................... |
184 |
|
7.2. |
Изучение плейотропных эффектов соединения ZB-16 и его комбинации |
|
с метформином на модели хронического нарушения мозгового кровообращения, |
||
воспроизведенной на фоне экспериментального СД.................................................... |
202 |
|
7.3. |
Морфологическое исследование ткани головного мозга животных с |
|
экспериментальным СД и ХНМК, которым курсом перорально вводили |
||
соединение ZB-16, метформин, ситаглиптин и их комбинации ................................. |
213 |
|
ГЛАВА 8. ОБСУЖДЕНИЕ .............................................................................. |
233 |
|
ВЫВОДЫ............................................................................................................ |
|
254 |
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ........................................................ |
257 |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... |
258 |
|
Приложение 1 ..................................................................................................... |
288 |
|
Приложение 2 ..................................................................................................... |
295 |
|
Приложение 3 ..................................................................................................... |
311 |
|
Приложение 4 ..................................................................................................... |
318 |
|
Приложение 5 ..................................................................................................... |
326 |
|
Приложение 6 ..................................................................................................... |
327 |
|
Приложение 7 ..................................................................................................... |
328 |
|
Приложение 8 ..................................................................................................... |
329 |
|
Приложение 9 ..................................................................................................... |
330 |
|
|
5 |
Приложение 10 |
................................................................................................... 331 |
Приложение 11 ................................................................................................... |
332 |
Приложение 12 ................................................................................................... |
333 |
Приложение 13 ................................................................................................... |
334 |
Приложение 14 ................................................................................................... |
335 |
Приложение 15 ................................................................................................... |
336 |
Приложение 16 ................................................................................................... |
337 |
Приложение 17 ................................................................................................... |
338 |
Приложение 18 ................................................................................................... |
339 |
Приложение 19 ................................................................................................... |
340 |
Приложение 20 ................................................................................................... |
341 |
Приложение 21 ................................................................................................... |
342 |
Приложение 22 ................................................................................................... |
343 |
Приложение 23 ................................................................................................... |
344 |
Приложение 24 ................................................................................................... |
345 |
Приложение 25 ................................................................................................... |
346 |
Приложение 26 ................................................................................................... |
347 |
Приложение 27 ................................................................................................... |
348 |
Приложение 28 ................................................................................................... |
349 |
Приложение 29 ................................................................................................... |
350 |
Приложение 30 ................................................................................................... |
351 |
Приложение 31 ................................................................................................... |
352 |
6
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
11b-HSD1 – 11β-гидроксистероиддегидрогеназа 1-го типа, также кортизонредуктаза
ADMA – asymmetric dimethylarginine
BNP – натрийдиуретический пептид
CREB – cAMP response element-binding protein
DGAT-1 – diacylglycerol о-acyltransferase 1
DGAT-2 – diacylglycerol о-acyltransferase 2
EMA – european Medicines Agency – Европейское Агентство по оценке лекарственных препаратов
EPCs – endothelial progenitor cells эндотелиальные клетки-предшественники
ERK1/2 – extracellular signal-regulated kinase
FDA – food and drug administration – агентство Министерства здравоохранения и социальных служб США
FoxO1 – forkhead box protein O1
GPCR – англ. G-protein-coupled receptors, GPCRs, рецепторы, сопряженные с G-
белком
HbA1c – глики́рованный гемоглобин, или гликогемоглобин
HMGB1 – англ. high-mobility group protein B1, или амфотерин
HO-1 – гемоксигеназа-1 (белок HO1)
HOMA-IR – homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance, Индекс инсулинорезистентности
ICAM-1 – inter-Cellular Adhesion Molecule 1 iNOS – индуцируемая NO-синтаза
JAK2 – янус киназа 2
NF-kB – nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells, ядерный фактор
«каппа-би»
NOS – нитроксидсинтаза
NPY – neuropeptide Y
PDGF – platelet-derived growth factor, фактор роста тромбоцитов
PGC-1α – peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-α PI3K – фосфоинозитид-3-киназа
PKA – protein kinase A, протеинкиназа А
PKB – protein kinase В, протеинкиназа В
7
PPARγ – peroxisome proliferator-activated receptors, рецепторы, активируемые пероксисомными пролифераторами
pRb – retinoblastoma protein, белок ретинобластомы
PTP1B – protein-tyrosine phosphatase 1B; протеин-тирозин фосфатаза 1В
PYY – пептид тирозин-тирозин
Rac1 – ras-related C3 botulinum toxin substrate 1
ROS – активные формы кислорода
SCD1 –
SDF-1 – stromal cell-derived factor-1
SDF-1β – stromal cell-derived factor-1
SGLT2 – sodium/glucose cotransporter 2; натрий-глюкозный-котранспортер-2 SIRT1 – англ. sirtuins или Silent Information Regulator 2 proteins - Сиртуин
STAT3 – signal transducer and activator of transcription 3; сигнальный белок и активатор транскрипции из семейства белков STAT
toll-like рецептор-2 – толл-подобные рецептор 2 toll-like рецептор-4 – толл-подобные рецептор 4
UCP2 – mitochondrial uncoupling protein-2; митохондриальный разобщающий белок-2
VCAM-1 – vascular cell adhesion molecule 1
VEGF – vascular endothelial growth factor, фактор роста эндотелия сосудов ЦОГ – аГПП-1 – агонист рецептора к глюкагонподобному пептиду АД – артериальное давление АКТГ – адренокортикотропный гормон
АМФК – AMP activated protein kinase; 5'АМФ-активируемая протеинкиназа БА – болезнь Альцгеймера ГИП – глюкозозависимый инсулинотропный полипептид ГМК – гладкомышечные клетки
ГПП-1 – глюкагоноподобный пептид ДПП-4 – дипептидилпептидаза 4-го типа
иДПП-4 – ингибиторы дипептидилпептидазы 4-го типа КПГ – конечные продукты гликирования
ЛПНП – Липопротеины низкой плотности (Low density lipoprotein)
ЛПОНП – Липопротеины очень низкой плотности (Very Low Density Lipoprotein)
СД – сахарный диабет;
СД2 – сахарный диабет 2 типа;
СРБ – С-реактивный белок
8
ТГ – триглицериды
цГМФ – cGMP, Cyclic guanosine monophosphate, циклический гуанозинмонофосфат ЦОГ-1 – циклооксигеназа 1
ЦОГ-2 – циклооксигеназа 2
9
ВВЕДЕНИЕ
Распространенность сахарного диабета в настоящее время принимает масштабы эпидемии. В России по состоянию 2016 г. зарегистрировано свыше
4,2 млн человек с диагнозом сахарный диабет 2 типа (СД2), что на 5%
больше чем в 2015 г. [Дедов И. И., 2016б; Недогода С. В., 2015; Романцова Т.
И., 2011; Шестакова М. В., 2016]. Результаты первого национального эпидемиологического кросс-секционного исследования распространенности СД2 показывают, что фактическое число пациентов с этим заболеванием значительно превышает цифры, указанные в Государственном реестре сахарного диабета [Дедов И. И., 2016а].
Фармакотерапия является основным способом установления контроля над СД2. Российские национальные рекомендации по лечению СД2 [Дедов И.И., 2017, 2015] включают 9 фармакологических групп, лекарственные препараты которых стимулируют секрецию инсулина (препараты сульфонилмочевины, меглитиниды), снижают инсулинорезистентность и продукцию глюкозы печенью (бигуаниды, тиазолидиндионы), замедляют всасывание углеводов в кишечнике (ингибиторы α-глюкозидаз) или ее реабсорбцию в почках (ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера 2
типа), являются синтетическими аналогами ГПП-1 (агонисты рецепторов глюкагоноподобного пептида–1 (аГПП-1)) или препаратами, замедляющими его физиологическую деградацию (иДПП-4), а также человеческий инсулин.
Несмотря на кажущееся разнообразие средств для фармакотерапии СД, ее эффективность остается низкой в силу различных этиологических,
патогенетических и социальных причин, исходящих из индивидуальных особенностей течения заболевания у пациента и его образа жизни [Дедов, И.
И., 2015а; Недогода С. В., 2015]. Поэтому поиск новых средств лечения СД2
и его осложнений продолжает оставаться актуальной задачей современной фармакологии.
10
В последнее десятилетие внимание специалистов в области фармакологии гипогликемических лекарственных средств обращено к попытке экзогенного влияния на систему инкретинов [Аметов, А. С., 2013;
Дедов И. И, 2012; Спасов А. А., 2015, 2013; Сухарева О.Ю., 2012; Шестакова М. В., 2012; Campbell J. E, 2013; DeFronzo R. A., 2015; Li Y., 2016].
Функционирование этой системы при СД2 и ожирении нарушено, а в условиях здорового организма представляет собой важнейший механизм регуляции углеводного обмена, обеспечивающий до 50% постпрандиальной секреции инсулина. Восстановление нормального биосинтеза и метаболизма инкретинов, реагирования инкретиновой системы на поступление пищи,
является перспективным подходом в попытке управления метаболическими заболеваниями [Дедов И. И., 2013; Спасов А. А., 2015].
Степень научной разработанности проблемы
Система инкретинов в качестве мишени фармакологического управления метаболическими нарушениями стала рассматриваться с выяснения их роли в поддержании гомеостаза углеводов, патофизиологии СД2 и ожирения [Мкртумян А.М., 2008а]. К настоящему времени успешно реализовано два подхода поддержания концентрации активной формы основных энтеральных гормонов, секретируемых в кровь L- и K-клетками слизистой оболочкой кишечника. Первый – ингибирование фермента,
вызывающего их физиологическую деградацию – дипептидилпептидазы-4
(иДПП-4). В последние десятилетия широкое распространение на мировом фармацевтическом рынке получили 5 представителей ингибиторов этого фермента (ситаглиптин, линаглиптин, алоглиптин, вилдаглиптин,
саксаглиптин) и еще 12 проходят различные стадии клинических исследований или одобрены к применению только в некоторых странах
(госоглиптин, гемиглиптин, омариглиптин, трелаглиптин, анаглиптин,
денаглиптин, мелоглиптин, тенелиглиптин, ретаглиптин, эвоглиптин,
дутаглиптин, кармеглиптин), но не получили одобрения авторитетных профильных агенств и ассоциаций (FDA, EMEA, ADA, EASD).