Mise au point et unification des méthodes d'analyse et de normalisation des préparations d'insuline par chromatographie liquide à haute pression en phase inverse (RP-HPLC) Pikhtar Anatoly Vasilievich
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Pihtar Anatoly Vasilyevich. Développement et unification des méthodes d'analyse et de normalisation des préparations d'insuline par chromatographie liquide à haute pression en phase inverse (RP HPLC): mémoire. Candidat en sciences pharmaceutiques: 15.00.02 / Pihtar Anatoly Vasilievich; [Lieu de protection: Académie de médecine de Moscou "].- Moscou, 2005.- 139 p.: Il.
Contenu de la thèse
CHAPITRE 1. Revue de littérature 11
1. Le rôle de l'insuline dans le traitement du diabète sucré 11
2. Biosynthèse et action biologique de l'insuline 12
3. Caractéristiques générales des propriétés physicochimiques et pharmaceutiques de l'insuline 15
4. Préparations d'insuline 24
5. Méthodes de production, normalisation et contrôle de la qualité des préparations d'insuline 31
6. L’utilisation de la HPLC dans l’analyse pharmaceutique de l’insuline. 46
CHAPITRE 2. Déclaration du problème 50
CHAPITRE 3. Etude de l'influence de divers facteurs sur le comportement chromatographique de l'insuline dans les conditions de RP HPLC 56
1. Méthodes et matériel 57
2. Discussion des résultats 62
2.1. L'influence de la composition de la solution tampon 62
2.2. L'effet de la concentration en sulfate de sodium 68
2.3. Effet de la température de la colonne chromatographique 70
2.4. Effet du modificateur organique 75
2.5. L'influence de la longueur du radical alkyle de la phase greffée 80
2.6 L'influence de la longueur de la colonne chromatographique 80
CHAPITRE 4. Amélioration des méthodes de pharmacopée pour l'analyse des préparations d'insuline basées sur l'utilisation de RP HPLC 82
1. Sélection des conditions optimales pour la détermination chromatographique de l'insuline et de ses impuretés dans des préparations médicinales 82
2. Caractéristiques métrologiques de la méthode 84
3. Application de la méthodologie mise au point pour le test des préparations d'insuline officielles 95
CHAPITRE 5. Mise au point de méthodes d'analyse des formes galéniques injectables d'isophane-insuline selon la méthode PF HPLC 107
1. Le choix des conditions de dosage de la protamine par chromatographie dans les formes galéniques d’isophane-insuline 110
2. Etude des profils chromatographiques de protamines isolées de différentes espèces de poissons 121
3. Méthode de dosage de la protamine dans les préparations d'isophane-insuline 123
4. Validation de la méthodologie développée 125
Conclusions générales 136
Références 139
Caractéristiques générales des propriétés physicochimiques et pharmaceutiques de l'insuline
D'un point de vue chimique, l'insuline est une petite protéine globulaire d'un poids moléculaire allant jusqu'à 6000 Da. Dans le même temps, il convient de noter que l'insuline est un nom commun pour toute une famille de protéines homologues d'origine naturelle et artificielle ayant une activité biologique caractéristique commune. La nature protéique de l'insuline a été établie en 1928 [52]. C'est parmi les protéines qui produisent la réaction du biuret et la réaction de Pauli. La structure de l'insuline a été pleinement établie au début des années 50. La composition chimique élémentaire des insulines d'origines diverses est caractérisée par les chiffres du tableau 1 [40].
Composition en acides aminés. La plupart des molécules d'insuline contiennent 51 résidus d'acides aminés, parmi lesquels 17 acides aminés présents dans la plupart des protéines connues.
Le tryptophane et la méthionine sont une caractéristique de la composition en acides aminés de l'insuline bovine, porcine et humaine. La composition en acides aminés de ces types d'insuline est présentée dans le tableau 2 [40,46].
Le contenu en cystine (6 demi-résidus de cystine) est invariant pour tous les types d'insuline. En outre, la molécule d'insuline de tous types contient 6 groupes amides (asparagine, glutamine).
Lorsque l'insuline est libérée, ainsi que la fraction principale, des fractions de formes désamidées de l'insuline peuvent être observées. Dans l'environnement acide, en cours de désamidation, les 6 groupes amides peuvent être progressivement séparés et la mobilité électrophorétique et chromatographique des changements d'insuline [40]. Les résultats de la détermination de l’ammoniac permettent de juger de la formation d’insuline désamidée. Pour la forme entièrement insuline de l'insuline, on détermine 6 moles d'ammoniac pour 1 mole de protéines et pour les formes désamidées, cette valeur peut aller de 5 à 0.
La structure primaire de l'insuline. La structure primaire de l'insuline a été déchiffrée par le groupe Sanger en 1945-1955. En utilisant un certain nombre de méthodes chromatographiques permettant de séparer et d'identifier différents peptides, acides aminés et leurs dérivés, Sanger a pu établir la structure primaire de l'insuline bovine [130,131,132,133,134,135]. D'autres études d'insulines d'origines diverses utilisant diverses méthodes physicochimiques, y compris la méthode d'Edman pour déterminer la séquence complète d'acides aminés dans des peptides longs, ont confirmé les découvertes de Sanger et de ses co-auteurs sur la structure de l'insuline [bb].
À ce jour, la structure primaire de l'insuline a été déterminée chez des représentants de 24 espèces appartenant à 4 classes d'animaux: mammifères, oiseaux, poissons et cyclostomes [14]. La recherche sur l'insuline d'origines diverses se poursuit [71,72,73].
La structure de l'insuline chez différents animaux est similaire, mais pas identique. Dans sa structure principale, l'insuline humaine est similaire aux insulines de porc, de chien, de cachalot et de lapin, ne différant que par un acide aminé [40]. Elle diffère de l'insuline de bétail par trois acides aminés. Dans une plus large mesure, l'insuline humaine n'est pas similaire à l'insuline de porc, d'oiseaux et de poisson guinéens [40]. Les différences dans la séquence d'acides aminés des insulines humaine, porcine et animale sont présentées dans le tableau 3.
En dépit des différences structurelles, tous les types d’insuline ont une activité biologique similaire, c’est-à-dire provoquer un effet hypoglycémique. Cependant, l'ampleur de l'activité biologique affichée dépend fortement de l'espèce et se situe dans la plage de 11 UI / mg (insuline de morue de la mer du Nord) à 62 UI / mg (insuline de dinde et de poulet), tandis que l'activité de l'insuline humaine est d'environ 25-30 UI. / mg [40]. Plus les différences interspécifiques sont importantes, plus l'activité biologique de l'insuline correspondante est grande.
Une molécule d'insuline fonctionnellement active est constituée de deux chaînes polypeptidiques (chaînes A et B) liées par des liaisons disulfure; une liaison est formée par les septièmes résidus d'acides aminés des deux chaînes, la deuxième liaison disulfure est formée par le 20ème résidu de la chaîne A et le 19ème résidu de la chaîne B (Figure 2). En outre, il existe une troisième liaison disulfure dans la molécule d'insuline, qui est intrachaine et relie les résidus de la 6ème et de la 11ème chaîne A [59, 117].
Structure secondaire En utilisant diverses méthodes de recherche physico-chimiques et physiques, il a été montré que la molécule d’insuline avait une structure spatiale hautement ordonnée (conformation), qui contribue à la mise en œuvre de fonctions biologiques spécifiques [14]. Dans la molécule d'insuline native, des feuilles à la fois en cc et en hélice sont présentes simultanément. En outre, il existe des zones à structure désordonnée et structure <3-петли. Участки, имеющие форму а-спирали, составляют 57 %, 6 % приходится на [3-складчатую структуру, 10 % построено в виде р-петли, оставшиеся 27 % не имеют упорядоченной структуры (рисунок 3) [25].
Lorsqu'une solution acide d'insuline (pH 2,3-2,5) est chauffée à une température de +100 ° C et rapidement refroidie à -80 ° C, il se forme une insuline fibrillaire - une forme de l'hormone complètement inactive [27]. L'introduction de fibres d'insuline fibrillaire dans une solution d'insuline active provoque une précipitation quantitative spontanée d'insuline sous forme de fibrilles [14,17].
Méthodes de production, normalisation et contrôle de la qualité des préparations d'insuline
Obtention d'espèces animales d'insuline. La production industrielle d'insuline de bœuf et de porc a été établie presque simultanément dans un certain nombre de pays, peu après la découverte de l'insuline en 1921 [63]. Depuis lors, le concept d'obtention d'insuline est resté pratiquement inchangé (tableau b) [17, 18]. Les matières premières pour la production d'espèces animales d'insuline sont le pancréas de bovins de boucherie utilisés pour l'alimentation.
La tâche la plus importante dans la production d’insuline est sa purification - la libération de substances provenant d’impuretés associées, qui réduisent l’activité biologique, provoquent des réactions immunologiques ou sont potentiellement dangereuses pour la santé du patient. Par exemple, après plusieurs années d'utilisation d'insuline mal purifiée dans le sang du patient, il peut y avoir jusqu'à 5 000 UI d'insuline liée aux anticorps. Les anticorps anti-insuline affectent de manière significative le profil de son action et contribuent ainsi au cours labile du diabète.
La première méthode de purification de l'insuline était la recristallisation en présence de sels de zinc. En 1945, il a été démontré que la recristallisation de l'insuline en sept fois réduit considérablement le niveau de réactions allergiques chez les patients, par rapport aux préparations d'insuline qui étaient officielles à l'époque [63].
L'hétérogénéité des échantillons d'insuline après cristallisation et recristallisation simple est illustrée par diverses méthodes: extraction à contre-courant (PE), chromatographie de distribution (PX), chromatographie par échange d'ions (IOC), discélectrophorèse (DEP) et chromatographie par exclusion de gel (GEC) [63].
Les principales impuretés concomitantes de l'insuline sont: la proinsuline, ses intermédiaires, l'insuline dimère covalente, la mono-disamide-insuline, la monoarginine et le mono-éthylène, ainsi qu'un certain nombre de composés de poids moléculaire élevé, de nature autre que l'insuline. Une conclusion générale tirée des résultats des études, tenant compte des informations sur l'activité immunologique des impuretés détectées [138], a été la conclusion sur la nécessité d'une purification supplémentaire des insulines. Ainsi, lors de l'analyse par les méthodes DEF et GEC, un composant a été trouvé - l'insuline correspondante.
Pour résoudre le problème de la purification de l'insuline en 1950, la méthode HEC a été proposée et, en 1970, la méthode par chromatographie échangeuse d'anions (AOX). Il a été constaté que l'insuline, purifiée par la méthode AOX, contient environ 500 ppm (parties par million) d'impuretés ayant une activité proinsuline [137]. Une purification supplémentaire de l'insuline par chromatographie liquide à haute pression sur phases inversées (RP-HPLC) réduit la teneur en fractions immunogènes à la limite de leur détection [63].
Une revue des développements actuels dans le domaine de la purification chromatographique de l'insuline est présentée dans [96]. L'insuline, purifiée, séquentiellement, à l'aide d'IOC et de GEC, est appelée insuline à composant unique [63]. Obtenir de l'insuline humaine. La recherche de méthodes d'obtention d'insuline humaine était due à deux circonstances. D'une part, l'urgence du problème des matières premières dans le cas de la production d'insuline d'origine animale, d'autre part, le développement rapide de la science dans ce domaine a été une réelle opportunité de concrétiser cette idée. En 1979 et 1981 presque simultanément, deux méthodes d'obtention d'insuline humaine ont été développées - biosynthétique et semi-synthétique [102,108]. En 1981, la société Novo Nordisk a, pour la première fois au monde, lancé la production en série d’insuline humaine semi-synthétique. La méthode utilisée par la société est basée sur le remplacement enzymatique et chimique de Al dans la molécule d'insuline porcine par le reste de Tre [61]. Cette méthode dépend directement de l'obtention de la quantité requise d'insuline porcine, ce qui réduit sa valeur économique. La possibilité d'obtenir de l'insuline humaine par la méthode biosynthétique est apparue avec le développement de la technologie de l'ADN recombinant [10]. Les travaux sur la production d’insuline génétiquement modifiée ont commencé il ya environ 25 ans. En 1978, il a été signalé qu'une souche de proinsou-ling de rat producteur de E. coli avait été obtenue. En 1979, les études de Genentech ont permis de cloner dans E. coli les gènes codant pour les séquences d'acides aminés de. chaînes d'insuline A et B incluses dans la région p-halo-tacidase du plasmide pBR322 [10,102]. En 1981, on a synthétisé un analogue du gène de la mini-C-proinsuline proinsuline dans lequel le peptide C à 35 chaînons a été remplacé par un segment de six acides aminés: arg-arg-gly-ser-lys-arg et son expression dans E. coli. En 1982, Eli Lilly a lancé la première production industrielle d'insuline humaine au monde utilisant une technologie à deux chaînes mise au point en collaboration avec Genentech [102]. Actuellement, la possibilité d'obtenir de l'insuline humaine à l'aide de divers systèmes d'expression a été montrée [3,10,101,102]. D'un point de vue économique, l'utilisation de souches génétiquement modifiées de bactéries E. coli à Gram positif, dont beaucoup sont considérées comme surproductrices, présente un intérêt particulier [3]. Dans le même temps, des progrès significatifs ont été réalisés avec les cellules de levure Saccharomices cerevisiae [3.75]. Le tableau 7 répertorie les principales étapes, communes aux différents procédés de production d’insuline humaine recombinante, des étapes du processus technologique [3,10,63].
Application de la méthodologie développée pour tester les préparations d'insuline officielles
La chromatographie liquide à haute pression (CLHP) est une variante de la chromatographie en phase liquide sur colonne dans laquelle la phase mobile - éluant - traverse le sorbant remplissant la colonne à grande vitesse en raison d’une pression importante (jusqu’à 400 x 105 Pa) à l’entrée de la colonne [11].
Pour analyser des mélanges complexes de substances, la HPLC est apparue il y a un peu plus de 30 ans. L’utilisation d’absorbants d’un diamètre de particules compris entre 3 et 10 µm a entraîné une nette augmentation de l’efficacité de la séparation chromatographique par rapport à la version classique de la chromatographie liquide sur colonne. Par conséquent, la HPLC est souvent appelée chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Les caractéristiques instrumentales de l'utilisation de la CLHP sont décrites en détail dans de nombreux manuels [49.50] et dans les sections pertinentes de la pharmacopée principale [79.150]. Pour la HPLC, une large gamme de sorbants a été développée et est en cours de production. Selon les auteurs de l'enquête [51] - une centaine d'entreprises dans le monde produisent plus de 300 types de noms de sorbants. L'historique, l'état actuel et les perspectives de développement de la méthode sont discutés dans les revues [51] et [77.78].
Dans ses différentes variantes, la méthode HPLC est largement utilisée en analyse pharmaceutique (contrôle de la production et contrôle de la qualité des médicaments). La méthode est incluse dans toutes les principales pharmacopées du monde. Cette méthode est décrite en détail dans les pharmacopées européenne et américaine. La CLHP est utilisée pour identifier les médicaments, déterminer la pureté, la composition fractionnelle en poids moléculaire et l'analyse quantitative. Dans la pharmacopée américaine 28 ed. environ 30% des articles privés impliquent l'utilisation de la HPLC. Dans la Pharmacopée Européenne, 4ème éd. ce chiffre est d'environ 40%.
La première méthode chromatographique de test de l'insuline était la chromatographie liquide d'exclusion de gel basse pression (GE ZhND). Le principe de séparation dans les conditions de HPLC repose sur la capacité différente de molécules de tailles différentes à pénétrer dans les pores du gel neutre, qui sert de phase stationnaire. Le diamètre hydrodynamique du monomère et du dimère de l'insuline est proportionnel à leur poids moléculaire et est respectivement de 2,69 et 5,50 nm [115].
En 1967, en utilisant la méthode GE-IHDD, il a été démontré que les préparations commerciales d’insuline, purifiées par cristallisation, contiennent des impuretés d’un poids moléculaire supérieur au poids moléculaire de l’insuline [63]. Sur les chromatogrammes d'insuline porcine, trois pics ont été trouvés, généralement désignés par composants a, b et c. Depuis lors, un certain nombre de systèmes chromatographiques ont été proposés pour contrôler la teneur en impuretés de haut poids moléculaire dans les préparations d'insuline. La séparation a été réalisée sur des xérogels d'agarose hautement gonflants (Bio-Gel P-30, Bio-Rad Lab.) Ou de dextran (Sephadex G-50, Pharmacia Fine Chemicals), des solutions d'acide acétique 1-3 M ont été utilisées comme IF [127]. La grande sensibilité de ces sorbants à la compression à des pressions supérieures à la pression de gonflement de la matrice rend ces matériaux inutilisables pour un fonctionnement en mode HPLC.
L'utilisation de la chromatographie liquide d'exclusion de gel à haute pression (GE HPLC) pour l'analyse de l'insuline a été décrite pour la première fois en 1980, après le développement de sorbants macroporeux durs compatibles avec l'eau et résistant à des pressions élevées. Dans [151], la séparation a été effectuée sur des colonnes Protein-Pak 1-125 (Waters), TSK-Gel SW 2000 (Toho Soda Corp.), Bondagel (Pharmacia) dans des conditions de dénaturation (combinaison d'une solution à 7 M d'urée, d'acides minéraux et de substances non ioniques). détergents). La nécessité d'une analyse de l'insuline dans des conditions de dénaturation est associée à la capacité de l'insuline à s'agréger en solution. Pour la séparation de l'insuline dans les conditions de la HPLC HPLC, l'utilisation de l'acide acétique éluant «traditionnel» a également été décrite [152]. L'utilisation de l'acide acétique présente plusieurs avantages - impact minimal sur la structure native des composés séparés, disponibilité, faible coût, ainsi qu'un fait important est la capacité de l'acide acétique à supprimer l'association de l'insuline.
Actuellement, la HPLC ghvd est une méthode de pharmacopée permettant de surveiller la teneur en impuretés de haut poids moléculaire dans les substances et les formes posologiques finies. La méthode est également utilisée pour déterminer la teneur en protamine dans les préparations d’isophane-insuline.
L'utilisation de la CLHP en phase inversée (RP-CLHP) pour séparer pour la première fois l'insuline bovine et porcine a démontré la grande efficacité de cette méthode pour l'analyse de peptides analogues à l'insuline ayant une structure similaire.
Le mécanisme de séparation des protéines et des polypeptides dans les conditions de RP-HPLC repose sur l'hydrophobicité différente des molécules d'insuline et des impuretés associées. À ce jour, plusieurs dizaines de méthodes de séparation chromatographique d'insuline d'origine diverse et de leurs dérivés, y compris la pro-suline, les polypeptides pancréatiques, les dérivés de dezamido et l'insuline dimère, ont été décrites. [126] ont montré la possibilité de séparer l'insuline de poulet, de lapin, de mouton et de cheval. Les insulines humaine, de bœuf et de porc ont également été séparées. Lloyd et Corran ont publié une méthode de séparation des insulines de boeuf, de porc et humaines et de leurs formes désamidées correspondantes [104].
La séparation est effectuée sur des sorbants de gel de silice modifiés, des groupes méthyle, butyle, octyle, octadécyle et phényle en mode isocratique ou à gradient. En tant que PF, on utilise des modificateurs organiques - acétonitrile, alcool méthylique, alcool isopropylique, mélangés à des solutions tampons aqueuses contenant des sels inorganiques et des réactifs à la vapeur d'ions. La détection des pics est réalisée principalement par la méthode spectrophotométrique à une longueur d'onde de 190-220 nm. Des méthodes fluorimétriques sont également décrites [103].
L'analyse de la substance et des formes posologiques finies d'insuline par RP-HPLC est décrite dans des articles privés de la pharmacopée américaine et européenne [79, 150]. La méthode est utilisée pour tester les médicaments du groupe spécifié en termes de "Authenticité de l'insuline", "Protéines associées", "Détermination quantitative" et "Insuline en solution".
La littérature de recherche décrit également l'utilisation de la chromatographie par échange d'ions et par chromatographie d'affinité pour l'analyse de l'insuline [44,102], mais ces méthodes n'ont pas été largement utilisées dans la pratique de la pharmacopée.
Le choix des conditions pour le dosage chromatographique de la protamine dans les formes posologiques d’isophane-insuline
Une augmentation de la force ionique du PF entraîne généralement une augmentation des ratios de capacité d'insuline, ce qui peut être causé par plusieurs facteurs: - l'augmentation de la concentration en ions réduit le degré d'ionisation des groupes chargés de la molécule de protéine, augmentant son hydrophobicité / - une concentration élevée en cations contribue au filtrage des groupes de silanol libres à la surface une phase qui affaiblit l'interaction électrostatique non spécifique des groupes amino protonés de la protéine avec la matrice; - une force ionique élevée affecte la structure spatiale de l'insuline, ce qui entraîne une modification de la surface disponible pour l'interaction avec le sorbant. La concentration de sels inorganiques dans le SF affecte la forme des pics et la sélectivité de la séparation de l'insuline et de la désamido-Asn-insuline [143,144]. Avec une élution isocratique sur le sorbant LiChrosorb Сів avec une solution de phosphate de sodium 0,1 M (pH 2,3), un résultat satisfaisant n’a été obtenu que lorsque du sulfate de sodium a été ajouté à la solution tampon à une concentration de 0,1 M. La plupart des méthodes d’analyse d’insuline incluses dans les articles de pharmacopée et le traitement ND, utilisez PF sur la base de solutions tampons avec une teneur en sulfate de sodium égale à 0,2 M. Une teneur aussi élevée en sulfate de sodium a une incidence négative sur la reproductibilité des résultats chromatographiques en raison de la stratification des éluants. Les solutions salines très concentrées ont un effet négatif sur les équipements chromatographiques, réduisant leur durée de vie. Considérant que les méthodes d'analyse pharmacopées ont été développées il y a plus de 20 ans, il a paru intéressant d'étudier le comportement chromatographique de l'insuline sous OF-HPLC sur les sorbants chromatographiques de la dernière génération, en fonction de la concentration en sulfate de sodium. Dans le même temps, ils ont tenté de déterminer si une réduction de la teneur en sulfate de sodium dans du PF était admissible sans détérioration significative de la capacité de séparation du système chromatographique. À la suite des recherches, il a été constaté que l’effet de la concentration en sulfate de sodium dans le PF est différent, en fonction du type de la phase greffée, ainsi que de l’espèce de l’insuline. Sur les absorbants avec les groupes greffés C4 et C la sélectivité de la séparation des pics d'insuline humaine et d'insuline désamido-Asn -humaine ne dépend pas de la concentration en sulfate de sodium en. solution tampon 1 dans la plage de 0,05 M à 0,2 M. Sur le sorbant Diaspher-110-C18, la sélectivité de séparation de cette paire de pics a un maximum à 0,05 M et un minimum à 0,1 M (graphique 4). D'autre part, la sélectivité de la séparation des espèces animales d'insuline et de leurs formes AsnA21 désamidées correspondantes ne dépend pas de la force ionique de la solution lorsqu'elle est séparée sur le sorbant Diasphere-110-C18. Sur un sorbant avec des groupes greffés en C8, la sélectivité augmente de 1,25 à 1,28 avec une augmentation de la concentration en sulfate de sodium (figure 4). Sur un sorbant avec des groupes greffés en C4, la sélectivité de séparation dans le cas de l’insuline de boeuf est maximale à 0,1 M de sulfate de sodium et minimale à 0,2 M. Pour l’insuline de porc, il n’existe pas de maximum prononcé à une concentration de sulfate de les forces ont entraîné une diminution de la sélectivité de la séparation (figure 4). Le nombre de plaques théoriques effectives augmente avec la concentration en sulfate de sodium. La seule exception est le comportement de l'insuline humaine sur le sorbant Diasfer-110-C8 (figure 5). Le degré de séparation des pics d'insuline et de désamido-Asn-insuline augmente avec l'augmentation de la force ionique du FS, quelles que soient l'espèce d'insuline et le type de phase greffée (diagramme b). En réduisant la concentration en sulfate de sodium de 0,2 M à 0,1 M, le degré de séparation de la paire de pics sélectionnée diminue en moyenne de 5% pour les insulines humaine et porcine et de 10% pour l'insuline de boeuf. Compte tenu du fait que la valeur absolue du degré de séparation dépasse 2,0, la détérioration mesurée de la capacité de séparation de la colonne n’est, à notre avis, pas significative. Par conséquent, la concentration de sulfate de sodium dans la solution tampon PF peut être réduite de 2 fois par rapport aux méthodes d'analyse de la pharmacopée.
Dans la plupart des études sur l’analyse des protéines et des peptides, la séparation est effectuée à température ambiante. De plus, certains auteurs indiquent que l'effet de la température sur la sélectivité de la séparation est minime [48]. Cependant, à mesure que la température augmente, le processus d'échange de masse entre les phases stationnaire et mobile est accéléré, ce qui entraîne une diminution du temps de rétention des peptides et un rétrécissement des pics.
L'insuline est normalisée par
Le pancréas est l’un des organes les plus importants à double sécrétion - interne et externe.
Le produit de la sécrétion interne est l'insuline, qui joue un rôle important dans le métabolisme des glucides. L'insuline est un produit d'un type particulier de cellules regroupées dans les «îles» de Langerhans.
Le secret externe est le suc pancréatique contenant de la trypsine, une des enzymes digestives les plus importantes, qui est sécrétée par les glandes qui constituent la masse principale du pancréas. La trypsine est la partie principale de la préparation de pancréatine.
Insuline (insuline). L'insuline a été isolée sous sa forme pure en 1921. Il existe de nombreuses méthodes pour la fabriquer, elles ne diffèrent les unes des autres que par leurs détails.
En plus de l'insuline, la trypsine étant une enzyme présente dans le pancréas, qui casse l'insuline très facilement, les premières tentatives d'obtention d'insuline par le pancréas ont échoué. Par conséquent, nous avons essayé de l'obtenir d'une glande dans laquelle cette enzyme serait absente, par exemple des glandes de poisson ou de veaux intra-utérins. Mais même ces tentatives de succès de production n’ont pas abouti, car chez le poisson, la taille de la glande est très petite et l’excrétion de la glande elle-même est techniquement difficile à mettre en œuvre; l'extraction des glandes de veaux intra-utérins en grande quantité pour la production pose des difficultés considérables.
Enfin, en 1922, des expériences sur la glande de bovins matures montrèrent que lors de l’utilisation d’alcool fort acidifié, les enzymes (trypsine, etc.) étaient inactivées et perdaient la capacité de détruire l’insuline.
Schéma de production technologique. Pour la production d’insuline, on utilise du pancréas congelé ou frais principalement de bovins et de porcins.
Déchiquetage. Afin d'éviter la destruction de l'hormone par la trypsine, les glandes fraîches au plus tard 30 minutes après l'abattage de l'animal doivent être nettoyées des tissus adjacents et broyées dans un hachoir à viande.
Extraction Les glandes broyées sont versées avec de l'alcool à 95%, acidifiées avec de l'acide sulfurique (une partie de la glande est constituée de 1,5 partie d'alcool à 95 ° sans aldéhydes + 0,5% d'acide sulfurique ou chlorhydrique). On extrait le mélange en refroidissant pendant 1,5 heure en agitant constamment.
Le premier extrait est égoutté, le résidu est essoré ou centrifugé. L'extraction est à nouveau extraite avec 1 heure d'alcool à 60 ° (et non à 95 °, car il n'y a pas d'humidité dans la matière première) - une partie de la glande prend une partie de l'alcool. Les deux extraits sont égouttés ensemble et filtrés à travers une feuille.
Enlèvement des protéines de ballast. À partir de l'extrait obtenu, les protéines sont éliminées de différentes manières:
1) en s’installant au froid (de -4 à 0 ° С) dans les 48 h.
2) ajouter une solution d'hydroxyde de sodium à l'extrait jusqu'à un pH de 6,6 à 6,8 (dans certains cas, jusqu'à un pH de 6,4 à 6,6).
La précipitation est séparée par centrifugation, filtration ou sédimentation.
Evaporation et dégraissage. Le liquide limpide résultant est acidifié avec de l'acide sulfurique pur à pH = 2,5 et est soumis à une évaporation à 1/10 du volume à une température ne dépassant pas 40 ° C.
Après avoir enlevé tout l'alcool, le liquide est dégraissé.
Salage et nettoyage. Du sulfate d'ammonium est ajouté au filtrat dégraissé jusqu'à saturation, après quoi de l'insuline avec une petite quantité de substances de ballast émerge, formant une croûte d'insuline brute, qui est retirée et séchée, puis dégraissée avec un mélange alcool-éther.
L'insuline dégraissée est séchée dans des conditions ambiantes et réduite en poudre. Les poudres d'efflorescence sont soumises à une purification supplémentaire pour obtenir de l'insuline cristalline contenant au moins 22 U à 1 mg.
La normalisation. L'insuline obtenue est une poudre blanche ou légèrement grisâtre. Il est soluble dans l'eau et dans une solution aqueuse d'alcool jusqu'à 80 °, mais insoluble dans l'alcool avec une forteresse supérieure à 90 °. Lorsque l'insuline est dissoute dans l'eau, un liquide incolore ou légèrement jaunâtre est obtenu.
Pour la conservation, du tricrésol ou du phénol à 0,3% est ajouté à la solution et soumis à une standardisation biologique. Lorsqu’une insuline est injectée à des lapins, leur teneur en glucides dans le sang de 1,5 à 5 heures doit diminuer en moyenne de 50%, soit de 0,09 à 0,045% (voir Pharmacopée, 9e édition). La dose correspondante est appelée une unité de lapin, ce qui équivaut à trois humains ou trois cliniques.
Emballage La solution est passée à travers un filtre bactérien. Ensuite, le filtrat est versé dans une solution aseptique dans des bouteilles de 5 ou 10 ml dans chaque millilitre de solution d’insuline doit contenir 40 ou 80 U.
Les flacons sont fermés avec des bouchons en caoutchouc enroulés avec des bouchons en aluminium.
Des étiquettes sont apposées sur les bouteilles et sur la boîte contenant les bouteilles, sur lesquelles l’activité de préparation, la date de fabrication, la durée de conservation, etc. doivent être indiquées.
Avant d'utiliser l'insuline, le capuchon en aluminium est ouvert, imbibé d'alcool, puis un bouchon en liège est perforé avec une aiguille stérile et la quantité requise de liquide est aspirée dans la seringue, laquelle est injectée par voie sous-cutanée ou intramusculaire.
Stockage L'insuline est stockée dans des flacons. La durée de conservation est de 18 mois à une température ne dépassant pas 10 ° C, car à une température plus élevée, l'insuline peut perdre partiellement son activité.
Signes externes d'inaptitude: opacification de la solution ou de la précipitation, apparition de moisissure à l'intérieur des flacons ou des colonies de micro-organismes.
Groupe pharmacologique - Insulines
Les préparations de sous-groupes sont exclues. Activer
Description
L'insuline (du latin Insula - îlot) est une hormone protéine-peptide produite par les cellules β des îlots pancréatiques de Langerhans. Dans des conditions physiologiques, l’insuline des cellules β est formée à partir de préproinsuline, une protéine précurseur à chaîne unique constituée de 110 résidus d’acides aminés. Une fois que le réticulum endoplasmique rugueux a été transféré à travers la membrane, un peptide signal de 24 acides aminés est coupé de la préproinsuline et une proinsuline est formée. La longue chaîne de proinsuline dans l’appareil de Golgi est conditionnée en granules où, à la suite de l’hydrolyse, quatre résidus d’acides aminés sont séparés pour former l’insuline et le peptide C-terminal (la fonction physiologique du peptide C n’est pas connue).
La molécule d'insuline est constituée de deux chaînes polypeptidiques. L'un d'eux contient 21 résidus d'aminoacides (chaîne A), le second - 30 résidus d'aminoacides (chaîne B). Les chaînes sont reliées par deux ponts disulfure. Le troisième pont disulfure est formé à l'intérieur de la chaîne A. Le poids moléculaire total de la molécule d'insuline est d'environ 5700. La séquence d'acides aminés de l'insuline est considérée comme étant conservatrice. La plupart des espèces possèdent un gène d'insuline qui code pour une protéine. L'exception concerne les rats et les souris (ils ont deux gènes d'insuline), ils produisent deux insuline, se différenciant par deux résidus d'acide aminé de la chaîne B.
La structure primaire de l'insuline chez diverses espèces biologiques, incl. et chez différents mammifères, quelque peu différent. L'insuline porcine est la plus proche de la structure de l'insuline humaine. Elle se différencie de l'insuline humaine par un acide aminé (il possède un résidu d'alanine dans la chaîne B au lieu du résidu d'acide aminé thréonine). L'insuline bovine diffère des trois résidus d'acides aminés humains.
Contexte historique. En 1921, Frederick G. Banting et Charles G. Best, travaillant dans le laboratoire de John J. R. McLeod de l'Université de Toronto, extrayèrent un extrait du pancréas (contenant plus tard de l'insuline amorphe), ce qui réduisit le taux de glucose sanguin chez le chien. avec diabète expérimental. En 1922, un extrait du pancréas a été injecté au premier patient, Leonard Thompson, âgé de 14 ans, souffrant de diabète et lui a ainsi sauvé la vie. En 1923, James B. Collip a mis au point une méthode de purification d'un extrait de pancréas, qui a ensuite permis la préparation d'extraits actifs de glandes pancréatiques de porcs et de bovins, donnant des résultats reproductibles. En 1923, Banting et McLeod ont reçu le prix Nobel de physiologie et de médecine pour la découverte de l'insuline. En 1926, J. Abel et V. Du-Vigno ont obtenu de l'insuline sous forme cristalline. En 1939, l'insuline a été approuvée pour la première fois par la FDA (Food and Drug Administration). Frederick Sanger a complètement déchiffré la séquence d'acides aminés de l'insuline de 1949 à 1954. En 1958, Sanger a reçu le prix Nobel pour ses travaux sur le déchiffrement de la structure des protéines, en particulier de l'insuline. En 1963, l’insuline artificielle était synthétisée. La première insuline humaine recombinante a été approuvée par la FDA en 1982. Un analogue de l'insuline à action ultracourte (insuline lispro) a été approuvé par la FDA en 1996.
Le mécanisme d'action. Dans la mise en œuvre des effets de l'insuline, le rôle principal est joué par son interaction avec des récepteurs spécifiques localisés sur la membrane plasmique de la cellule et par la formation du complexe insuline-récepteur. En combinaison avec le récepteur de l'insuline, l'insuline pénètre dans la cellule où elle influence la phosphorylation des protéines cellulaires et déclenche de nombreuses réactions intracellulaires.
Chez les mammifères, les récepteurs de l'insuline sont présents sur presque toutes les cellules, aussi bien sur les cellules cibles d'insuline classiques (hépatocytes, myocytes, lipocytes) que sur les cellules sanguines, le cerveau et les glandes sexuelles. Le nombre de récepteurs sur différentes cellules varie de 40 (érythrocytes) à 300 000 (hépatocytes et lipocytes). Le récepteur de l'insuline est constamment synthétisé et décomposé, sa demi-vie est de 7-12 heures.
Le récepteur de l'insuline est une grande glycoprotéine transmembranaire composée de deux sous-unités α de masse moléculaire 135 kDa (chacune contenant 719 ou 731 résidus d'acides aminés en fonction de l'épissage de l'ARNm) et de deux sous-unités β d'une masse moléculaire de 95 kDa (620 acides aminés). Les sous-unités sont interconnectées par des liaisons disulfure et forment une structure hétérotétramère β-α-α-β. Les sous-unités alpha sont localisées de manière extracellulaire et contiennent des sites de liaison à l’insuline, constituant la partie de reconnaissance du récepteur. Les sous-unités bêta forment un domaine transmembranaire, possèdent une activité de tyrosine kinase et remplissent la fonction de conversion du signal. La liaison de l'insuline à la sous-unité α du récepteur de l'insuline entraîne la stimulation de l'activité de la tyrosine kinase des sous-unités β par autophosphorylation de leurs résidus tyrosine, ce qui entraîne l'agrégation des hétérodimères α, β et l'internalisation rapide des complexes hormono-récepteurs. Le récepteur d'insuline activé déclenche une cascade de réactions biochimiques, y compris phosphorylation d'autres protéines dans la cellule. La première de ces réactions est la phosphorylation de quatre protéines, appelées substrats du récepteur de l'insuline (substrat du récepteur de l'insuline), IRS-1, IRS-2, IRS-3 et IRS-4.
Effets pharmacologiques de l'insuline. L'insuline affecte pratiquement tous les organes et tissus. Cependant, ses principales cibles sont le foie, les muscles et les tissus adipeux.
L'insuline endogène est le régulateur le plus important du métabolisme des glucides, l'insuline exogène est un agent réducteur du sucre spécifique. L'effet de l'insuline sur le métabolisme des glucides est dû au fait qu'il améliore le transport du glucose à travers la membrane cellulaire et que son utilisation par les tissus contribue à la conversion du glucose en glycogène dans le foie. De plus, l'insuline inhibe la production endogène de glucose en supprimant la glycogénolyse (décomposition du glycogène en glucose) et la gluconéogenèse (synthèse du glucose à partir de sources non glucidiques, par exemple d'acides aminés, d'acides gras). En plus de l'hypoglycémie, l'insuline a plusieurs autres effets.
L'effet de l'insuline sur le métabolisme des graisses se manifeste par l'inhibition de la lipolyse, ce qui entraîne une diminution du flux d'acides gras libres dans le sang. L'insuline prévient la formation de corps cétoniques dans le corps. L'insuline améliore la synthèse des acides gras et leur estérification ultérieure.
L'insuline est impliquée dans le métabolisme des protéines: elle augmente le transport des acides aminés à travers la membrane cellulaire, stimule la synthèse des peptides, réduit la consommation de protéines par les tissus et inhibe la conversion des acides aminés en acides cétoniques.
L'action de l'insuline est accompagnée par l'activation ou l'inhibition d'un certain nombre d'enzymes: la glycogène synthétase, la pyruvate déshydrogénase, l'hexokinase sont stimulées, les lipases (et l'hydrolyse des lipides du tissu adipeux et la lipoprotéine lipase, qui diminuent la turbidité du sérum après l'ingestion d'aliments riches en graisses).
Dans la régulation physiologique de la biosynthèse et de la sécrétion d'insuline par le pancréas, la concentration de glucose dans le sang joue un rôle majeur: avec l'augmentation de son contenu, la sécrétion d'insuline augmente et, avec une diminution, elle ralentit. La sécrétion d'insuline, en plus du glucose, est influencée par les électrolytes (en particulier les ions Ca 2+), les acides aminés (notamment la leucine et l'arginine), le glucagon, la somatostatine.
Pharmacocinétique Les préparations d’insuline sont injectées par voie intramusculaire ou intraveineuse (dans / dans, seules des insulines à action brève sont administrées et uniquement dans les cas de précome et de coma diabétiques). Il est impossible d'entrer dans / dans les suspensions d'insuline. La température de l'insuline doit être à la température ambiante, car l'insuline froide est absorbée plus lentement. Le meilleur moyen de procéder à une insulinothérapie continue en pratique clinique est la CS.
L'intégralité de l'absorption et le début de l'effet de l'insuline dépendent du site d'injection (habituellement, l'insuline est injectée dans l'abdomen, les cuisses, les fesses, le haut des bras), la dose (volume d'insuline injectée), la concentration d'insuline dans la préparation, etc.
Le taux d’absorption d’insuline dans le sang à partir du site d’injection dépend de nombreux facteurs - insuline, site d’injection, débit sanguin local, activité musculaire locale, quantité d’insuline injectée (il est recommandé d’injecter au plus 12 à 16 U du médicament). Le plus rapidement, l'insuline pénètre dans le sang à partir du tissu sous-cutané de la paroi abdominale antérieure, plus lentement de l'épaule, de la surface antérieure de la cuisse et plus lentement du subscapular et des fesses. Cela est dû au degré de vascularisation du tissu adipeux sous-cutané des zones énumérées. Le profil d'action de l'insuline est soumis à des fluctuations significatives chez des personnes différentes et chez une même personne.
Dans le sang, l'insuline se lie aux alpha et aux bêta-globulines, normalement à 5-25%, mais peut augmenter au cours du traitement en raison de l'apparition d'anticorps sériques (la production d'anticorps anti-insuline exogène entraîne une résistance à l'insuline; l'utilisation de préparations modernes hautement purifiées entraîne rarement une résistance à l'insuline. ). T1/2 de sang est inférieur à 10 min. La plupart des insulines libérées dans le sang subissent une dégradation protéolytique du foie et des reins. Il est rapidement excrété par les reins (60%) et le foie (40%). moins de 1,5% est excrété dans l'urine sous forme inchangée.
Les préparations d’insuline actuellement utilisées diffèrent de nombreuses manières, notamment: par source d'origine, durée d'action, pH de la solution (acide et neutre), présence de conservateurs (phénol, crésol, phénol-crésol, méthylparaben), concentration en insuline - 40, 80, 100, 200, 500 U / ml.
Classification. Les insulines sont généralement classées par origine (bovine, porcine, humaine ainsi que des analogues de l'insuline humaine) et par durée d'action.
Selon les sources de production, on distingue les insulines d’origine animale (principalement les préparations d’insuline de porc), les préparations d’insuline humaine semi-synthétiques (obtenues à partir d’insuline de porc par transformation enzymatique), les préparations d’insuline humaine (ADN recombinant, fabriqué par génie génétique).
A des fins médicales, l’insuline était auparavant obtenue principalement du pancréas de bovin, puis des glandes pancréatiques de porc, l’insuline porcine étant plus proche de l’insuline humaine. Étant donné que l'insuline bovine, qui diffère des trois acides aminés humains, provoque souvent des réactions allergiques, elle n'est aujourd'hui pratiquement pas utilisée. L'insuline porcine, qui diffère de l'acide aminé humain, est moins susceptible de provoquer des réactions allergiques. Dans les préparations à base d’insuline, si la purification est insuffisante, des impuretés peuvent être présentes (proinsuline, glucagon, somatostatine, protéines, polypeptides) pouvant provoquer diverses réactions secondaires. Les technologies modernes permettent d’obtenir des préparations d’insuline purifiée (purifiée par chromatographie monochromatique avec libération d’insuline "peak"), hautement purifiée (monocomposant) et cristallisée. Parmi les préparations d’insuline d’origine animale, la préférence est donnée à l’insuline mono-pic issue du pancréas de porc. L'insuline obtenue par génie génétique est parfaitement compatible avec la composition en acides aminés de l'insuline humaine.
L'activité de l'insuline est déterminée par une méthode biologique (en fonction de son aptitude à réduire le glucose sanguin chez le lapin) ou par une méthode physico-chimique (par électrophorèse sur papier ou par chromatographie sur papier). Pour une unité d'action, ou une unité internationale, prenez une activité de 0,04082 mg d'insuline cristalline. Le pancréas humain contient jusqu'à 8 mg d'insuline (environ 200 U).
Les préparations d’insuline sont subdivisées en médicaments courts et ultracourts - imitent la sécrétion physiologique normale d’insuline par le pancréas en réponse à une stimulation, médicaments de durée moyenne et médicaments à action prolongée - imitent la sécrétion basale d’insuline, ainsi que des médicaments combinés (combinent les deux actions).
Il y a les groupes suivants:
Insulines à action ultracourte (l’effet hypoglycémique se développe 10 à 20 minutes après l’injection de s / c, le maximum d’action est atteint en moyenne après 1 à 3 heures, la durée d’action est de 3 à 5 heures):
- insuline lispro (Humalog);
- insuline asparte (NovoRapid Penfill, NovoRapid FlexPen);
- l'insuline glulisine (Apidra).
Insulines à action brève (début d'action généralement après 30 à 60 minutes; action maximale après 2 à 4 heures; durée d'action allant jusqu'à 6 à 8 heures):
- insuline soluble [génie génétique humain] (Actrapid HM, Gensulin R, Rinsulin R, Humulin Regular);
- insuline soluble [semi-synthétique humaine] (Bioguline R, Humodar R);
- insuline soluble [monocomposant de porc] (Actrapid MS, Monodar, Monosuinsulin MK).
Préparations d'insuline à action prolongée - comprennent les médicaments à durée d'action moyenne et les médicaments à action prolongée.
Insulines de durée d'action moyenne (apparition après 1,5 à 2 h; maximum après 3 à 12 h; durée 8 à 12 h):
- Insuline-isophane [génie génétique humain] (Biosuline N, Gansuline N, Gensuline N, Insuman Bazal GT, Insuran NPH, Protafan NM, Rinsuline NPH, Humulin NPH);
- insuline-isophane [semi-synthétique humaine] (Bioguline N, Humodar B);
- insuline-isophane [monocomposant porcin] (Monodar B, MS Protafan);
- suspension de composé d'insuline et de zinc (Monotard MS).
Insulines à action prolongée (apparition après 4 à 8 heures; pic après 8 à 18 heures; durée totale de 20 à 30 heures):
- l'insuline glargine (Lantus);
- insuline détémir (Levemir Penfill, Levemir FlexPen).
Préparations combinées à base d'insuline (préparations biphasiques) (l'effet hypoglycémique commence 30 minutes après l'administration s / c, atteint son maximum après 2 à 8 heures et dure jusqu'à 18 à 20 heures):
- insuline biphasique [semi-synthétique humaine] (Biogulin 70/30, Humodar K25);
- insuline biphasique [génétiquement modifiée par l'homme] (Gansulin 30P, Gensulin M 30, Insuman Comb 25 GT, Mikstaard 30 NM, Humulin M3);
- insuline asparte biphasique (Novomix 30 Penfill, Novomix 30 FlexPen).
Les insulines à action ultracourte sont des analogues de l'insuline humaine. Il est connu que l'insuline endogène dans les cellules β du pancréas, ainsi que les molécules d'hormone dans les solutions d'insuline à action rapide produites sont polymérisées et sont des hexamères. Lorsque les formes hexamériques d'administration s / c sont absorbées lentement et que la concentration sanguine maximale de l'hormone, similaire à celle d'une personne en bonne santé après avoir mangé, il est impossible de la créer. Le premier analogue de l'insuline à action brève, qui est absorbé par le tissu sous-cutané trois fois plus rapidement que l'insuline humaine, était l'insuline lispro. L’insuline lispro est un dérivé de l’insuline humaine obtenu par échange de deux résidus d’acides aminés dans la molécule d’insuline (lysine et proline aux positions 28 et 29 de la chaîne B). La modification de la molécule d'insuline interrompt la formation d'hexamères et assure un flux rapide du médicament dans le sang. Presque immédiatement après l'injection de s / c dans les tissus, les molécules d'insuline lispro sous la forme d'hexamères se dissocient rapidement en monomères et pénètrent dans le sang. Un autre analogue de l'insuline - l'insuline asparte - a été créé en remplaçant la proline en position B28 par de l'acide aspartique chargé négativement. Comme l'insuline lispro, après l'injection sous-cutanée, elle se décompose rapidement en monomères. Dans l'insuline glulisine, le remplacement de l'acide aminé asparagine, insuline humaine en position B3 pour la lysine et la lysine en position B29 pour l'acide glutamique, contribue également à une absorption plus rapide. Les analogues de l'insuline à action ultracourte peuvent être administrés immédiatement avant ou après un repas.
Les insulines à action brève (également appelées solubles) sont des solutions dans un tampon avec des valeurs de pH neutres (6,6 à 8,0). Ils sont destinés à une administration sous-cutanée, moins souvent intramusculaire. Si nécessaire, ils sont également administrés par voie intraveineuse. Ils ont un effet hypoglycémique rapide et relativement court. L'effet après l'injection sous-cutanée survient après 15 à 20 minutes et atteint son maximum après 2 heures. La durée totale de l'action est d'environ 6 heures, principalement à l'hôpital lors de la détermination de la dose d'insuline nécessaire au patient, ainsi que lorsqu'un effet rapide (urgent) est nécessaire - dans le coma diabétique et le précome. Avec le / dans l'introduction de T1/2 fait 5 minutes, donc à l'insuline diabétique de coma de ketoacidotic est administré dans / dans goutte à goutte. Les préparations d'insuline à courte durée d'action sont également utilisées comme agents anaboliques et sont généralement prescrites en petites doses (4 à 8 UI 1 à 2 fois par jour).
Les insulines de durée d'action moyenne sont moins solubles, elles sont absorbées plus lentement par le tissu sous-cutané, ce qui a pour effet qu'elles durent plus longtemps. L'action prolongée de ces médicaments est obtenue par la présence d'un prolongateur spécial - la protamine (isophane, protaphane, basal) ou le zinc. Le ralentissement de l'absorption d'insuline dans les préparations contenant une suspension de composé d'insuline et de zinc, en raison de la présence de cristaux de zinc. L'insuline NPH (protamine neutre de Hagedorn ou isophane) est une suspension composée d'insuline et de protamine (une protéine isolée du lait de poisson) dans un rapport stoechiométrique.
Les insulines à action prolongée comprennent l'insuline glargine - un analogue de l'insuline humaine, obtenue par la technologie de la recombinaison de l'ADN - le premier médicament à base d'insuline qui ne présente pas de pic d'action prononcé. L'insuline glargine est obtenue par deux modifications de la molécule d'insuline: remplacer la chaîne A (asparagine) par de la glycine en position 21 et attacher deux résidus arginine à l'extrémité C-terminale de la chaîne B. Le médicament est une solution claire avec un pH de 4. Le pH acide stabilise les hexamères de l’insuline et assure une absorption longue et prévisible du médicament à partir du tissu sous-cutané. Cependant, en raison du pH acide, l'insuline glargine ne peut pas être combinée avec des insulines à action brève et à pH neutre. Une seule injection d'insuline glargine permet un contrôle glycémique 24 heures sur 24 sans pic. La plupart des préparations d'insuline ont un soi-disant. "Pic" d'action, noté lorsque la concentration d'insuline dans le sang atteint un maximum. L’insuline glargine ne présente pas de pic prononcé, car elle est libérée dans le sang à un rythme relativement constant.
Les préparations d'insuline à action prolongée sont disponibles sous différentes formes posologiques ayant un effet hypoglycémiant de durée variable (de 10 à 36 heures). L'effet prolongé réduit le nombre d'injections quotidiennes. Ils sont généralement produits sous forme de suspensions, administrés uniquement par voie sous-cutanée ou intramusculaire. Dans le coma diabétique et les états pré-comateux, les médicaments prolongés ne sont pas utilisés.
Les préparations d'insuline combinées sont des suspensions constituées d'insuline neutre à action brève et d'insuline-isophane (durée d'action moyenne) dans certaines proportions. Cette combinaison d’insulines de durée d’action différente dans une préparation permet au patient d’économiser deux injections avec l’utilisation séparée de médicaments.
Indications. L'indication principale pour l'utilisation de l'insuline est le diabète sucré de type 1, mais dans certaines conditions, il est également prescrit pour le diabète sucré de type 2, incl. avec résistance aux hypoglycémiants oraux, avec maladies concomitantes graves, en préparation à des interventions chirurgicales, coma diabétique, avec diabète chez les femmes enceintes. Les insulines à action brève sont utilisées non seulement dans le diabète sucré, mais aussi dans d'autres processus pathologiques, par exemple l'épuisement général (en tant qu'agent anabolique), la furonculose, la thyréotoxicose, les maladies de l'estomac (atonie, gastroptose), l'hépatite chronique et les formes primaires de cirrhose du foie ainsi que dans certaines maladies mentales (administration de fortes doses d’insuline - le soi-disant coma hypoglycémique); il est parfois utilisé en tant que composant de solutions «polarisantes» utilisées pour traiter l'insuffisance cardiaque aiguë.
L'insuline est le principal traitement spécifique du diabète sucré. Le traitement du diabète sucré est réalisé selon des schémas spécialement développés avec l'utilisation de préparations d'insuline de différentes durées d'action. Le choix du médicament dépend de la gravité et des caractéristiques de l'évolution de la maladie, de l'état général du patient ainsi que de la rapidité avec laquelle le médicament s'abaisse et de sa durée.
Toutes les préparations d’insuline sont utilisées sous réserve du respect du régime alimentaire, assorti d’une restriction de la valeur énergétique des aliments (de 1 700 à 3 000 kcal).
Pour déterminer la dose d'insuline, ils sont guidés par le niveau de glucose à jeun et pendant la journée, ainsi que par le niveau de glycosurie au cours de la journée. La sélection de la dose finale est effectuée sous le contrôle de la réduction de l'hyperglycémie, de la glycosurie, ainsi que de l'état général du patient.
Contre-indications L’insuline est contre-indiquée dans les maladies et affections liées à l’hypoglycémie (par exemple, l’insulinome), dans les affections aiguës du foie, du pancréas, des reins, des ulcères gastriques et duodénaux, des malformations cardiaques décompensées, dans l’insuffisance coronaire aiguë et dans certaines autres maladies.
Utilisez pendant la grossesse. Le principal traitement médicamenteux du diabète sucré pendant la grossesse est l’insulinothérapie, qui est administrée sous surveillance étroite. En cas de diabète sucré de type 1, l’insulinothérapie est poursuivie. En cas de diabète sucré de type 2, les hypoglycémiants oraux sont annulés et un traitement par régime est mis en place.
Le diabète sucré gestationnel (diabète de grossesse) est un trouble du métabolisme des glucides apparu pendant la grossesse. Le diabète sucré gestationnel est associé à un risque accru de mortalité périnatale, à l'incidence de malformations congénitales ainsi qu'au risque de progression du diabète 5 à 10 ans après l'accouchement. Le traitement du diabète gestationnel commence par un régime alimentaire. Si la thérapie par le régime est inefficace, l'insuline est utilisée.
Pour les patientes atteintes de diabète sucré antérieur ou gestationnel, il est important de maintenir une régulation adéquate des processus métaboliques tout au long de la grossesse. Le besoin en insuline peut diminuer au cours du premier trimestre de la grossesse et augmenter au cours des deuxième et troisième trimestres. Pendant l'accouchement et immédiatement après, le besoin en insuline peut diminuer considérablement (le risque d'hypoglycémie augmente). Dans ces conditions, une surveillance attentive de la glycémie est essentielle.
L'insuline ne pénètre pas dans la barrière placentaire. Cependant, les anticorps IgG maternels dirigés contre l'insuline traversent le placenta et sont susceptibles de provoquer une hyperglycémie chez le fœtus en neutralisant l'insuline sécrétée par celui-ci. Par ailleurs, une dissociation indésirable des complexes insuline-anticorps peut entraîner une hyperinsulinémie et une hypoglycémie chez le fœtus ou le nouveau-né. Il a été démontré que la transition des préparations d’insuline bovine / porcine aux préparations monocomposantes s’accompagnait d’une diminution du titre en anticorps. À cet égard, il est recommandé d’utiliser uniquement des préparations d’insuline humaine pendant la grossesse.
Les analogues de l'insuline (comme d'autres agents nouvellement développés) sont prescrits avec prudence pendant la grossesse, bien qu'il n'existe aucune preuve fiable d'effets indésirables. Conformément aux recommandations généralement acceptées de la FDA (Food and Drug Administration), qui déterminent la possibilité d’utiliser des médicaments pendant la grossesse, les préparations d’insuline pour l’effet sur le fœtus entrent dans la catégorie B (l’étude de la reproduction sur les animaux n’a révélé aucun effet indésirable sur le fœtus et des études adéquates et strictement contrôlées chez la femme enceinte femmes n'ont pas été menées) ou de la catégorie C (les études sur la reproduction animale ont révélé un effet indésirable sur le fœtus, et des études adéquates et bien contrôlées chez la femme enceinte n'ont pas été menées, mais les avantages potentiels associés à l’utilisation de drogues chez la femme enceinte peuvent justifier son utilisation, malgré le risque possible). Ainsi, l'insuline lizpro appartient à la classe B, et l'insuline asparte et l'insuline glargine - à la classe C.
Complications de l'insulinothérapie. Hypoglycémie. L’introduction de doses trop élevées, ainsi que le manque de glucides dans les aliments peuvent provoquer un état hypoglycémique indésirable, un coma hypoglycémique peut se développer avec une perte de conscience, des convulsions et une diminution de l’activité cardiaque. Une hypoglycémie peut également se développer en raison de l'action de facteurs supplémentaires qui augmentent la sensibilité à l'insuline (insuffisance surrénalienne, hypopituitarisme, par exemple) ou augmentent l'absorption tissulaire de glucose (exercice).
Les premiers symptômes de l'hypoglycémie, qui sont largement associés à l'activation du système nerveux sympathique (symptômes adrénergiques) comprennent la tachycardie, les sueurs froides, les tremblements et l'activation du système parasympathique - faim intense, nausées et picotements aux lèvres et à la langue. Au premier signe d'hypoglycémie, des mesures urgentes doivent être prises: le patient doit boire du thé sucré ou manger quelques morceaux de sucre. Dans le coma hypoglycémique, une solution de glucose à 40% (20–40 ml ou plus) est injectée dans une veine jusqu'à ce que le patient quitte le coma (habituellement pas plus de 100 ml). L'hypoglycémie peut également être éliminée par l'administration intramusculaire ou sous-cutanée de glucagon.
Une augmentation du poids corporel pendant l'insulinothérapie est associée à l'élimination de la glucosurie, à une augmentation du contenu calorique réel des aliments, à une augmentation de l'appétit et à une stimulation de la lipogenèse sous l'action de l'insuline. Si vous suivez les principes de la nutrition, cet effet secondaire peut être évité.
L'utilisation de médicaments hormonaux modernes hautement purifiés (en particulier de préparations à base d'insuline humaine génétiquement modifiées) conduit relativement rarement au développement d'une résistance à l'insuline et à des allergies, mais de tels cas ne sont pas exclus. Le développement d'une réaction allergique aiguë nécessite un traitement de désensibilisation immédiat et le remplacement du médicament. Lors du développement d'une réaction avec des préparations d'insuline bovine / porcine, celles-ci doivent être remplacées par des préparations d'insuline humaine. Les réactions locales et systémiques (prurit, éruption cutanée locale ou systémique, formation de nodules sous-cutanés au site d'injection) sont associées à une purification inadéquate de l'insuline à partir d'impuretés ou à l'aide d'insuline bovine ou porcine, dont la séquence en acides aminés est différente de celle de l'homme.
Les réactions allergiques les plus fréquentes sont les anticorps cutanés médiés par les IgE. On observe parfois des réactions allergiques systémiques, ainsi qu'une résistance à l'insuline induite par des anticorps IgG.
Vision floue Des troubles transitoires de la réfraction oculaire surviennent au tout début du traitement par insuline et disparaissent d'eux-mêmes en 2 à 3 semaines.
Oedème Au cours des premières semaines de traitement, il se produit également un œdème transitoire de la jambe, dû à la rétention d'eau. gonflement d'insuline.
Les réactions locales incluent la lipodystrophie au site d’injections répétées (une complication rare). Allouer la lipoatrophie (la disparition des dépôts de graisse sous-cutanée) et la lipohypertrophie (augmentation du dépôt de graisse sous-cutanée). Ces deux états ont une nature différente. Lipoatrophie - une réaction immunologique, principalement due à l’administration de préparations d’insuline d’origine animale, mal purifiées, est pratiquement introuvable. La lipohypertrophie se développe avec l'utilisation d'insuline humaine hautement purifiée et peut survenir si la technique d'injection est perturbée (préparation à froid, de l'alcool entre en contact avec la peau) et également en raison de l'action anabolique locale de la préparation elle-même. La lipohypertrophie crée un défaut esthétique qui pose problème aux patients. En outre, en raison de ce défaut, l'absorption du médicament est altérée. Pour prévenir le développement de la lipohypertrophie, il est recommandé de changer constamment les sites d’injection dans la même zone, en laissant au moins 1 cm entre deux ponctions.
Il peut y avoir des réactions locales telles qu'une douleur au site d'administration.
Interaction Les préparations d'insuline peuvent être combinées les unes aux autres. De nombreux médicaments peuvent provoquer une hypo- ou une hyperglycémie ou modifier la réaction d'un patient diabétique au traitement. Vous devez envisager l'interaction possible avec l'utilisation simultanée d'insuline avec d'autres médicaments. Les alpha-bloquants et les beta-adrenomimetiki augmentent la sécrétion d'insuline endogène et augmentent l'effet du médicament. L’effet hypoglycémiant de l’insuline est renforcé par des hypoglycémiants oraux, des salicylates, des inhibiteurs de la MAO (y compris la furazolidone, la procarbazine, la sélégiline), des inhibiteurs de la CEA, de la bromocriptine, des sulfanilamides et des glucagon, ce qui entraîne une hypoglycémie, en particulier en cas de résistance à l'insuline; vous devrez peut-être réduire la dose d'insuline), des analogues de la somatostatine, de la guanetidine, du pyramides, clofibrate, kétoconazole, préparations de lithium, mébendazole, pentamidine, pyridoxine, propoxyphène, phénylbutazone, fluoxétine, théophylline, fenfluramine, préparations de lithium, préparations de calcium, tétracyclines. La chloroquine, la quinidine, la quinine réduisent la dégradation de l'insuline et peuvent augmenter la concentration d'insuline dans le sang et augmenter le risque d'hypoglycémie.
Les inhibiteurs de la carboanhydrase (notamment l’acétazolamide), en stimulant les cellules β pancréatiques, favorisent la libération d’insuline et augmentent la sensibilité des récepteurs et des tissus à l’insuline; bien que l’utilisation simultanée de ces médicaments avec de l’insuline puisse augmenter l’effet hypoglycémique, cet effet peut être imprévisible.
Un certain nombre de médicaments provoquent une hyperglycémie chez les personnes en bonne santé et aggravent l'évolution de la maladie chez les patients diabétiques. L’effet hypoglycémiant de l’insuline est atténué: antirétroviraux, asparaginase, contraceptifs hormonaux oraux, glucocorticoïdes, diurétiques (thiazidique, acide éthacrynique), héparine, antagonistes des récepteurs H2-les substances suivantes: récepteurs, sulfinpirazon, antidépresseurs tricycliques, dobutamine, isoniazide, calcitonine, niacine,
Les glucocorticoïdes et l'épinéphrine ont l'effet inverse de l'insuline sur les tissus périphériques. Ainsi, l'administration à long terme de glucocorticoïdes systémiques peut provoquer une hyperglycémie, pouvant aller jusqu'au diabète sucré (diabète stéroïdien), pouvant survenir chez environ 14% des patients prenant des corticostéroïdes systémiques pendant plusieurs semaines ou lors d'une utilisation prolongée de corticostéroïdes topiques. Certains médicaments inhibent la sécrétion d'insuline directement (phénytoïne, clonidine, diltiazem) ou en réduisant les réserves de potassium (diurétiques). Les hormones thyroïdiennes accélèrent le métabolisme de l'insuline.
Les plus importants et affectent souvent l’action des bêta-bloquants de l’insuline, des hypoglycémiants oraux, des glucocorticoïdes, de l’éthanol et des salicylates.
L'éthanol inhibe la gluconéogenèse dans le foie. Cet effet est observé chez toutes les personnes. À cet égard, il convient de garder à l'esprit que l'abus de boissons alcoolisées dans le contexte d'une insulinothérapie peut conduire à l'apparition d'un état d'hypoglycémie sévère. De petites quantités d'alcool pris avec de la nourriture ne causent généralement pas de problèmes.
Les bêta-bloquants peuvent inhiber la sécrétion d'insuline, modifier le métabolisme des glucides et augmenter la résistance périphérique à l'insuline, ce qui entraîne une hyperglycémie. Cependant, ils peuvent également inhiber l'effet des catécholamines sur la gluconéogenèse et la glycogénolyse, ce qui est associé au risque de réactions hypoglycémiques sévères chez les patients diabétiques. De plus, n'importe lequel des bloqueurs bêta-adrénergiques peut masquer les symptômes adrénergiques causés par une diminution de la glycémie (y compris des tremblements, des palpitations), perturbant ainsi la reconnaissance opportune de l'hypoglycémie par le patient. Bêta sélective1-les bloqueurs adrénergiques (notamment l'acébutolol, l'aténolol, le bétaxolol, le bisoprolol, le métoprolol) présentent ces effets dans une moindre mesure.
Les AINS et les salicylates à forte dose inhibent la synthèse de la prostaglandine E (qui inhibe la sécrétion d'insuline endogène) et augmentent ainsi la sécrétion basale d'insuline, augmentent la sensibilité des cellules β du pancréas au glucose; L’effet hypoglycémique associé à une utilisation simultanée peut nécessiter un ajustement de la posologie des AINS ou des salicylates et / ou de l’insuline, en particulier lors d’un partage à long terme.
Un nombre important de préparations d’insuline est en cours de production, y compris dérivés du pancréas d’animaux et synthétisés par génie génétique. Les préparations de choix pour l'insulinothérapie sont des insulines humaines hautement purifiées modifiées génétiquement avec une antigénicité minimale (activité immunogène), ainsi que des analogues de l'insuline humaine.
Les préparations d'insuline sont produites dans des flacons en verre, fermés hermétiquement avec des bouchons en caoutchouc et en aluminium, dans des fours spéciaux. des seringues à insuline ou des stylos à seringue. Lors de l'utilisation de stylos à seringue, les préparations sont dans des cartouches de flacons spéciaux (stylos).
Des formes intranasales d’insuline et des préparations d’insuline pour administration orale sont en cours de développement. Avec l'association d'insuline avec un détergent et l'administration sous forme d'aérosol sur la muqueuse nasale, le taux plasmatique effectif est atteint aussi rapidement qu'avec l'administration en bolus intraveineux. Des préparations d'insuline par voie intranasale et orale sont en cours de développement ou en cours d'essais cliniques.