Применение ингибиторов дипептидилпептидазы-4 для лечения сахарного диабета 2-го типа

Сахарный диабет 2-го типа (СД2) характеризуется нарушениями секреции инсулина в 0-клетках островков поджелудочной железы и снижением чувствительности тканей к этому гормону. Одной из причин недостаточности 0-клеток является нарушение инсулинотропных стимулов из желудочно-кишечного тракта. В последние годы получило развитие новое направление в лечении СД2, основывающееся на использовании инкретинового эффекта, суть которого сводится к стимуляции секреции инсулина гастроинтестинальными гормонами.

В начале прошлого века было обнаружено, что вытяжка из слизистой оболочки кишечника обладает способностью стимулировать секрецию инсулина [1, 2]. Предполагалось, что слизистая кишечника продуцирует инсулинотропный гормон, и этот гипотетический гормон назвали инкретином. Более поздние исследования показали, что в желудочно-кишечном тракте образуется ряд гормонов, которые выделяются в ответ на прием пищи и потенцируют глюкозостимулированную секрецию инсулина [3]. Поиску инкретинов особенно способствовали наблюдения, показавшие, что оральное введение глюкозы стимулирует секрецию инсулина в большей степени, чем внутривенное [4, 5]. Этот эффект объясняется секрецией различных гастроинтестинальных гормонов, таких как секретин, холецистокинин, вазоактивный интестинальный полипептид. Однако важнейшими инкретина- ми являются глюкагоноподобный полипептид-1 (ГПП-1) и гастроингибирующий полипептид (ГИП) [6-8].

Эти гормоны синтезируются в энтероэндокринных клетках желудочно-кишечного тракта и выделяются в ответ на прием пищи [9—11]. Их важнейший физиологический эффект — способность потенцировать глюкозостимулированную секрецию инсулина [12]. Инсулинотропный эффект ГПП-1 и ГИП проявляется только при повышенной концентрации глюкозы в крови.

Почему при низком и нормальном уровне глюкозы инкретины не оказывают инсулинотропное действие, остается неясным. Одна из гипотез сводится к следующему. Повышение концентрации глюкозы в ответ на прием пищи сопровождается уменьшением уровня АДФ. Только при недостатке АДФ активация протеинкиназы А ведет к стимуляции секреции инсулина путем угнетения АТФ-за- висимого тока калия через мембрану, ее деполяризации и освобождению свободного кальция [13]. В условиях нормогликемии отношение АДФ/АТФ повышено. При этом активация протеинкиназы А стимулирует АТФ-зависимый ток калия, поляризация мембраны не меняется, соответственно секреция инсулина не претерпевает изменений [13].

ГПП-1 и ГИП активируют накопление запасов инсулина в (3-клетках, обеспечивая его секрецию в ответ на последующие стимулирующие сигналы. Эта реакция инициируется активацией транскрипции гена инсулина с последующим повышением биосинтеза и стабильности мРНК [14, 15].

ГПП-1 также тормозит секрецию глюкагона [16, 17] и стимулирует секрецию соматостатина [17]. Увеличение секреции соматостатина обусловлено прямым воздействием ГПП-1 на соматостатинпро- дуцирующие 8-клетки, а торможение образования глюкагона осуществляется как путем прямого влияния ГПП-1 на рецепторы ос-клеток, так и через стимуляцию секреции инсулина и соматостатина, которые способны подавлять секрецию глюкагона [18].

Кроме модуляции секреции гормонов, ГПП-1 вызывает и другие изменения в островках поджелудочной железы, в частности повышает чувствительность к глюкозе глюкозорезистентных (3-клеток [19]. Введение ГПП-1 индуцирует пролиферацию и неогенез островковых клеток. ГПП-1 стимулирует синтез ДНК [20] и дифференцировку плю- ропотентных панкреатических клеток в эндокринные инсулинсекретирующие [21, 22].

Как однократное, так и многократное регулярное введение ГПП-1 или его аналогов увеличивает массу (3-клеток у здоровых и больных диабетом мышей [23—25]. Длительное введение ГПП-1 уменьшает возрастное снижение толерантности к глюкозе у крыс, коррелирующее с увеличением массы (3- клеток [26]. Аналог ГПП-1 эксендин-4 предупреждает или затягивает развитие диабета у db/db-мы- шей и уменьшает тяжесть заболевания, вызванного стрептозотоцином или частичной панкреатэктоми- ей [27—29]. Активация рецептора ГПП-1 также предупреждает или тормозит гибель (3-клеток, индуцированную стрептозотоцином, цитокинами, жирными кислотами, пероксидами [30—32].

Введение эксендина-4 смягчает проявления апоптоза (3-клеток, вызванного токсическим эффектом стрептозотоцина [30]. Индуцированный цитокинами апоптоз изолированных р-клеток также уменьшался под действием эксендина-4 [30]. Степень выживания изолированных островков поджелудочной железы человека повышалась под воздействием ГПП-1 за счет угнетения каспазы-3 и стимуляции антиапоптозного протеина Вс1-2 [33].

Влияние ГИП на островковый аппарат поджелудочной железы исследовано в меньшей степени. ГИП имеет как схожие, так и отличающиеся от ГПП-1 эффекты. Так же как и ГПП-1, ГИП ускоряет пролиферацию р-клеток и угнетает их апоптоз in vitro [34—36]. ГИП стимулирует транскрипцию и транслокацию гена проинсулина [37, 38], стимулирует рост, дифференцировку, пролиферацию и выживание р-клеток [36, 39]. В отличие от ГПП-1 ГИП оказывает глюкагонотропное действие у человека в условиях эугликемии [40].

Таким образом, ГПП-1 и ГИП ответственны за инкретиновый эффект. Его количественная величина определяется разницей инсулинового эффекта в ответ на оральное и внутривенное введение глюкозы при идентичной концентрации глюкозы в крови в условиях этих нагрузок [12, 41—43].

Физиологические эффекты инкретинов проявляются и вне островкового аппарата поджелудочной железы. ГПП-1 тормозит желудочную эвакуацию [44], замедляет транзит нутриентов из желудка в кишечник и тем самым влияет на повышение уровня глюкозы в крови в ответ на прием пищи. У больных СД внутривенное введение ГПП-1 достоверно уменьшает постпрандиальный рост гликемии без изменения секреции инсулина лишь за счет торможения эвакуации желудка [45]. Тормозное влияние ГПП-1 на желудочную эвакуацию блокировалось антагонистами этого инкретина [46].

Разовое внутримозговое введение ГПП-1 у грызунов ведет к временному прекращению приема пищи [47]. Длительное введение агониста рецептора ГПП-1 в периферическую кровь способствует появлению чувства сытости, снижению массы тела и угнетает прием энергетических субстратов у грызунов [48—50] и людей [51—53]. Тормозное действие ГПП-1 на прием пищи может реализовываться как путем прямого или опосредованного влияния на гипоталамический центр насыщения, так и за счет торможения желудочной эвакуации. Рецепторы ГПП-1 и ГПП-1-иммунореактивные волокна обнаруживаются в тех регионах мозга, которые контролируют энергетический гомеостаз [54, 55]. Тормозное действие ГПП-1 на прием пищи может быть также обусловлено негативным влиянием на вкусовые ощущения и активацией в центральной нервной системе соответствующих центров [56— 58].

В отличие от ГПП-1 ГИП не угнетает желудочную эвакуацию у человека [59]. Он повышает интестинальный транспорт гексозы [60], тормозит продукцию глюкозы печеночными клетками [61], усиливает усвоение глюкозы в изолированной диафрагмальной мышце мышей [62]. Рецептор ГИП обнаружен в адипоцитах [63], в которых ГИП усиливает транспорт глюкозы [64], стимулирует синтез жирных кислот [65] и повышает активность липопротеиновой липазы [66]. Кроме того, ГИП способствует включению жирных кислот в жировую ткань [67]. В итоге перечисленные эффекты ведут к отложению жира в организме. Введение ГИП снижает уровень триглицеридов в крови собак [68], тормозит липолитический эффект глюкагона на адипоциты [69, 70].

Значение ГИП для энергетического обмена убедительно показано в опытах на мышах с генетическим дефектом рецептора этого полипептида. При отсутствии рецепторов ГИП в организме стимулирующее действие глюкозы на секрецию инсулина, как и чувствительность тканей к инсулину, не менялось [71]. Однако у этих мышей, несмотря на пищу с высоким содержанием жира, ожирение не развивалось [72]. Более того, если мыши без рецептора ГИП скрещивались с популяцией мышей оЬ/ ob с генетическим ожирением, то у потомков с двойным генетическим дефектом индуцированное кормлением ожирение выражено в меньшей степени, чем у ob/ob-мышей [72]. Эти данные свидетельствуют о том, что ГИП способствует ожирению.

Хотя рецепторы ГИП представлены в различных регионах мозга, его действие на центральную нервную систему неясно.

При СД2 нарушено инсулинстимулирующее действие инкретинов, и это может иметь патогенетическое значение в развитии СД-2. Дефект действия инкретинов может быть следствием нарушения как их секреции, так и инсулинстимулирующего действия на р-клетки. При сравнении секреции инсулина в ответ на оральную и внутривенную нагрузку глюкозы при условии одинаковой концентрации глюкозы в крови оказалось, что превышение секреции инсулина в ответ на пероральное введение у здоровых людей достоверно выше, чем у больных СД2 [73].

Данные о секреции инкретинов при СД2 весьма противоречивы. У больных с повышенным уровнем глюкозы в крови и у лиц с нарушенной толерантностью к глюкозе выявляли повышенную [74, 75], пониженную [76] или неизмененную [77, 78] концентрацию ГПП-1 в плазме. При ожирении описаны как повышенная [79], так и пониженная [80, 81] секреция ГПП-1. Сообщалось, что у женщин она выше, чем у мужчин [76]. Подобный разброс данных связан с методами исследования. В более ранних работах наряду с ГПП-1 определялись также пептиды из поджелудочной железы, включая продукты панкреатического проглюкаго- на, который, как известно, продуцируется в повышенных количествах при СД2 [75]. В большинстве исследований использовались методы определения ГПП-1 и ГИП, которые не способны различать активную и инактивную формы гормона. Однако и более поздние методики определяют не только интактный ГПП-1, но и его неактивный метаболит — ГПП-1 амид [9—36]. Соответственно все выводы о секреции этих полипептидов в различных условиях следует принимать с определенной оговоркой.

В ответ на прием небольшой порции пищи (230 ккал) не выявлено повышения уровня ГПП-1, как при СД2, так и при СД 1-го типа [82]. В ответ на прием большей порции пищи (566 ккал) у больных СД2 обнаружено некоторое увеличение концентрации как суммарного, так и интактного (биологически активного) ГПП-1 в раннюю фазу (30— 45 мин) и достоверное снижение в позднюю фазу (75—150 мин) по сравнению со здоровыми людьми [83]. Одним из объяснений снижения секреции ГПП-1 может быть угнетение желудочной эвакуации, в результате чего пища адсорбируется в проксимальных отделах и не достигает дистальных отделов кишечника, где преимущественно локализуются ГПП-1-продуцирующие L-клетки. Этот вывод подтверждается фактом повышения секреции ГПП-1 при применении препаратов, активирующих желудочную эвакуацию, а также ингибиторов а-глюкозидазы, ведущих к повышенному поступлению углеводов в дистальные отделы кишечника [84, 85].

У лиц с ожирением усилена абсорбция нутриентов в проксимальном отделе кишечника [86], что может служить объяснением снижения у них секреции ГПП-1 [74, 81, 87], несмотря на преимущественную локализацию L-клеток в дистальных отделах. Вероятно, что при приеме малыми порциями пища усваивается в основном в проксимальных отделах и дистальные отделы стимулируются незначительно.

Почему при СД2 концентрация ГПП-1 в крови ниже, чем у здоровых, неясно. Возможно как снижение секреции ГПП-1 в L-клетках, так и ускорение разрушения и выведения из организма. Сравнение кривых выведения инкретина при внутривенном введении различных доз ГПП-1 (2,5 и 25 нмоль) не выявило различий между больными СД2 и здоровыми людьми [88]. Следовательно, уменьшение концентрации ГПП-1 после еды при СД2, скорее, результат нарушения секреции этого инкретина.

При сравнении секреции ГПП-1 у близнецов она была ниже у заболевших диабетом [76]. У ближайших кровных родственников больных СД2 секреция ГПП-1 не отличалась от таковой у здоровых людей, не имевших в семье диабетиков [89]. Следовательно, снижение секреции этого инкретина, скорее всего, развивается вследствие СД. Приведенные данные не позволяют рассматривать снижение секреции ГПП-1 как фактор, приводящий к развитию СД.

Секреция ГИП при СД не меняется. Базальный уровень как интактного (биологически активного), так и суммарного ГИП у здоровых лиц и больных СД2 одинаков [83]. Также одинакова концентрация этого инкретина в крови в течение 120 мин после приема пищи [83].

Введение ГИП здоровым людям в условиях гипергликемии сопровождается торможением секреции инсулина. У больных СД2 этот эффект ГИП не выявляется [90].

Таким образом, при СД2 нарушен инкретино- вый эффект. Важно подчеркнуть, что при СД2 на 20—30% снижена секреция ГПП-1 и сохранено его инсулинстимулирующее действие. Секреция ГИП не меняется при СД, однако его стимулирующее действие на р-клетки снижено. Причины этих нарушений окончательно не выяснены. Нарушение секреции ГПП-1, по-видимому, является следствием СД2. Нарушение инсулинотропного действия ГИП трактовалось как первичное изменение влияния ГИП на р-клетки [78, 91]. Однако это, скорее, проявление недостаточной реакции р-клеток на любые стимулирующие сигналы [92—94]. Другие инсулинстимулирующие субстанции, такие как глюкоза, сульфонилмочевина, аргинин, подобно ГИП, по сравнению со здоровыми людьми при СД2 проявляют себя как слабый стимулятор р-кле- ток [95—96].

ГПП-1 и ГИП очень быстро, в течение всего нескольких минут, разрушаются и инактивируются в организме. В основном, эта инактивация происходит путем отщепления аминокислоты аланина под действием дипептидилпептидазы-4 (ДПП-4) [98— 101]. ДПП-4 обнаружена на щеточной кайме кишечных клеток, мембранах печеночных клеток, в капиллярах, а также в растворимой форме в плазме крови [102]. Ингибиторы ДПП-4 существенно продлевают период полусуществования инкретинов [103—106], соответственно усиливают описанные выше физиологические эффекты. Именно на этом базируется их терапевтическое применение.

Большинство ингибиторов ДПП-4, которые уже используются для лечения СД2 или находятся в клиническом испытании, относятся к пирролидинам и ведут к необратимому энзиматическому разрушению ДПП-4 [103]. За счет этого в ответ на прием пищи или раствора глюкозы концентрация ГПП-1 и ГИП в плазме крови растет в большей степени (у людей в среднем в 2—3 раза) и на более длительный срок, чем без приема ингибиторов ДПП-4. Под влиянием ингибитора ДПП-4 концентрация активного ГПП-1 после приема смешанной пищи сохраняется в течение примерно 1 ч на уровне 15—30 пмоль/л [107]. Следует отметить, что эффективность ингибитора ДПП-4 лимитируется способностью эндокринных интестинальных клеток секретировать ГПП-1 и ГИП.

ДПП-4 весьма распространенный в организме энзим, который инактивирует не только ГПП-1 и ГИП, но и многочисленные другие пептидные гормоны, у которых на N-терминальном конце в позиции 2 расположены аминокислоты аланин или пролин [108].

ДПП-4 относятся к семейству серин-пептидаз, которое также включает ДПП-8 и ДПП-9. Функция двух последних неясна. Введение ингибиторов ДПП-8 и ДПП -9 крысам приводило к алопеции, тромбоците- и ретикулоцитопении, увеличению селезенки, гистологическим изменениям в разных органах, а также к повышенной смертности. У собак ингибиторы ДПП-8 и ДПП-9 давали гастроинтестинальные побочные эффекты. В сравнительных сериях вышеперечисленных исследований побочное действие ингибитора ДПП-4 не обнаружено [109, 110]. В экспериментальных и клинических исследованиях ингибиторы ДПП-4 показали себя эффективными и надежными препаратами, не оказывающими побочного действия [111—114].

В октябре 2006 г. в США был допущен для лечения СД2 первый ингибитор ДПП-4 ситаглиптин (фирма ’’Мерк") под названием "Янувиа". В 2007 г. для применения разрешен вилдаглиптин (фирма "Новартис"), товарное название "Гальвус". 3-ю стадию клинических испытаний проходит саксаглип- тин (фирма "Бристоль-Майерс-Сквибб"). Ситаглиптин допущен для монотерапии, а также в комбинации с метформином или одним из глитазонов; вилдаглиптин, кроме того, в комбинации с препаратами сульфонилмочевины.

Поскольку ингибиторы ДПП-4 применяются сравнительно недавно, имеется лишь небольшое число публикаций, позволяющих сделать первые выводы об их эффективности и преимуществах.

В 4 исследованиях сравнивался эффект применения ситаглиптина (100 мг в день) с плацебо [115—118]. У наблюдавшихся больных длительность СД2 была от 4,4 до 6,2 года. До лечения уровень НЬА_1С составлял 8,0—8,1%, в результате 24-недельного применения ситаглиптина (в одной работе [117] — 18 нед) он снижался на 0,48—0,85%. Масса тела больных не менялась.

Эффект вилдаглиптина по сравнению с плацебо был подобным. Он исследован в двух работах [119, 120]. Длительность СД2 5,8 и 2,1 года. Исходный уровень НЬА_1с составлял 8,4 и 8,3%. Спустя 24 нед применения вилдаглиптина в дозе 100 мг в день он снижался на 0,9 и 0,8%. Масса тела больных, как и при приеме ситаглиптина, не менялась.

В другой работе сравнивались результаты 52-не- дельного применения ситаглиптина и препарата сульфонилмочевины — глипицида [121]. Для исследования отбирали больных, у которых монотерапия метформином не дала удовлетворительных результатов. Метформин на период наблюдения отменяли. Глипицид снижал изначальный уровень НЬА_1С с 7,7 на 0,51%, ситаглиптин — с 7,6 на 0,56% (различия недостоверны). При применении ситаглиптина желаемый уровень НЬА_1С 7% и меньше достигнут у 63% больных, при применении глипицида — у 59%. Ситаглиптин снижал уровень глюкозы в крови утром натощак на 10 мг/дл, глипицид — на 7,5 мг/дл. Достоверные различия найдены лишь в отношении частоты гипогликемии и массы тела. Ситаглиптин не способствовал развитию гипогликемии и не влиял на массу тела; при применении глипицида гипогликемии наблюдались у 12% больных, а масса тела увеличивалась в среднем на 2,5 кг.

Проведено и сопоставление эффектов вилдаглиптина и розиглитазона [122]. Длительность диабета в сравнивавшихся группах составляла 2,3 и 2,7 года, медикаментозное лечение до исследования не проводилось. Исходный уровень НЬА_1С в группах пациентов был одинаковым и составлял 8,7%. Спустя 24 нед лечения он снизился у больных, принимавших розиглитазон на 1,3%, вилдаглиптин — на 1,1% (различие недостоверно). Розиглитазон в большей степени, чем вилдаглиптин, снижал уровень глюкозы в крови натощак. Однако при приеме розиглитазона масса тела пациентов нарастала, а при применении вилдаглиптина не менялась.

На большой группе больных проведено сравнение 4 вариантов 24-недельного лечения: а) вилдаглиптин 100 мг в день; б) пиоглитазон 30 мг в день;

в) вилдаглиптин 50 мг + пиоглитазон 15 мг в день;

г) вилдаглиптин 100 мг + пиоглитазон 30 мг в день [123]. Продолжительность заболевания у пациентов колебалась от 1,9 до 2,2 года, медикаментозное лечение до включения в исследование им не проводилось. Исходный уровень НЬА_1С составлял в среднем от 8,6 до 8,8%. Под влиянием вилдаглиптина уровень НЬА_1С снизился на 1,1%, пиоглитазо- на — на 1,4%, комбинации низких доз этих препаратов — на 1,7%, высоких доз — на 1,9%. Комбинация вилдаглиптина и пиоглитазона была достоверно эффективнее монотерапии; различия применения разных доз недостоверны. Монотерапия обоими препаратами недостоверно повышала массу тела.

Высокий эффект применения комбинации вилдаглиптина и пиоглитазона, показанный в этой работе, не следует переоценивать: он был ожидаем у больных, не получавших до того медикаментозного антидиабетического лечения и имевших высокий исходный уровень НЬА_1С.

Вилдаглиптин в комбинации с метформином дополнительно снижал НЬА_1С примерно на 1 % [124]. Как и ГПП-1-миметики, ингибиторы ДПП- 4 не вызывают гипогликемических состояний [105, 113, 125].

Применение ингибитора ДПП-1 в течение 1 года сопровождалось ростом эффективности препарата [107, 126, 127]. Объясняют этот феномен возможным увеличением числа [3-клеток под действием ГПП-1 [107].

Исходя из многочисленных внепанкреатиче- ских эффектов инкретинов, можно ожидать, что ингибитор ДПП-4 также проявляет подобное действие. Результаты клинических исследований этого не подтверждают. По-видимому, применяемые дозы ингибиторов ДПП-4 не способны настолько увеличивать концентрацию инкретинов в организме, как непосредственное введение ГПП-1 и ГИП.

Однако появились первые сообщения о системном действии ингибитора ДПП-4, которое, возможно, реализуется вне инкретинового эффекта. В экспериментах на крысах продемонстрировано, что ингибитор ДПП-4 повышает артериальное давление [128]. У людей этот эффект не наблюдался. Также не найдено вызываемых ГПП-1 изменений моторики желудочно-кишечного тракта под действием ингибиторов ДПП-4 [129].

При применении ситаглиптина и вилдаглиптина не наблюдается выраженных побочных эффектов [130—132]. Чаще, чем в контрольной группе, описываются инфекции верхних дыхательных путей и назофарингит, при применении как ситаглиптина [115—118, 121], так и вилдаглиптина [119]. Эти побочные эффекты отмечались не более чем у 5% больных, быстро проходили и ни в одном случае не требовали отмены препарата.

Исходя из механизма действия ингибиторов ДПП-4, они рекомендуются преимущественно для лечения начальных стадий СД2 [133], когда способность [3-клеток секретировать инсулин еще мало нарушена. Однако сравнительных исследований применения этих препаратов при различной длительности СД2 пока нет. Также нельзя говорить о преимуществе ингибиторов ДПП-4 по сравнению с таблетированными противодиабетическими препаратами в отношении параметров углеводного обмена.

Ингибиторы ДПП-4 не повышают массу тела больных, что выгодно отличает их от глитазонов и препаратов сульфонилмочевины. По сравнению с последними ингибиторы ДПП-4 не приводят к гипогликемии, что является серьезным аргументом в их пользу.

Таким образом, диабетология обогатилась новой группой препаратов. В основе механизма действия ингибиторов ДПП-4 лежит стимуляция инкретинового эффекта. В отношении нормализующего действия на углеводный обмен они примерно аналогичны другим таблетированным противодиа- бетическим препаратам. Ингибиторы ДПП-4 отличает хорошая переносимость, отсутствие существенных неблагоприятных побочных эффектов, особенно гипогликемии и повышения массы тела. Вилдаглиптин и ситаглиптин назначают в дозе 100 мг 1 раз в день. Преимущественно их используют в сочетании с метформином и/или глитазона- ми. Насколько оправданно и возможно их одновременное применение с инсулином должны показать будущие исследования.