estado físico de la insulina amorfo cristalino. estado físico de la insulina (ii) amorfo...

Estado físico de la insulina

• Amorfo

• Cristalino

Estado físico de la insulina (II)

Amorfo Cristalino Observac.

Cristalina x

Semilenta x

NPH x

Lenta x x 30%A;70%C

Ultralenta x

PZI x

Brange, J

Estado fisicoquímico III

El caso de la insulina NPH

-Insulina cocristalizada con cierta cantidad de laproteína básica Protamina-Se trata de una suspensión microcristalina

Beavis et al., J.Pharm.Sci.,1999

Insulina: propiedades fisicoquímicas relevantes

0

-10

6

Z

pH12 6

Seis residuos capaces de adquirir carga +Diez residuos capaces de adquirir carga -

Punto isoeléctricoDe la insulina


• Solubilidad– Naturaleza del solvente– pH– Temperatura– Concentración de metales divalentes– Concentración de sales


MD

CO

H4 Zn R

2 Zn R

2 Zn H

MC

4 Zn H

CC

5.4 pH

(Zn)

(Ins)

Zinc Binding

Preparados insulínicos

InsulinaPrincipio “retardante”Preservativos

Fenolm-cresolmetilparabeno

Agentes isotónicosClNa(glicerol)

BuffersAcetatoFosfato

Estabilidad química de la insulina

Agentes BacteriostáticosEfecto estabilizante profundoFenol>m-cresol>metilparabenoEfecto preventivo de la deaminación y delas reacciones cross-linking intermolecular

Agentes isotónicosClNa: estabilizanteGlucosa, glicerol: incrementan el deterioro

químicoProtamina

Formación de productos covalentes insulina-protamina

Brange & Langkjaer, 1992

Estabilidad química de la insulina

Efectos del pHA pH por debajo de 5 y por encima de 8degradación rápida

A pH ácido, deaminación en posición A21y dimerización covalente

Medio Alcalino: polimerización covalentespor reacciones disulfuro

Brange & Langkjaer, 1992

Conservación de las insulinas

1 2 años

20%

10%

Contenido de desamidoinsulina.Insulina corriente porcina

4°C

15°C

25°C 20%

1 año

Corriente

Lenta

Desamidación según preparado

Brange et al, 1985

Preparados insulínicos: Criterios de Clasificación

• Por su origen:– Animales

• Bovinas

• Porcinas

– Humanas• Semisintéticas, transpeptidadas o “humanizadas”

• Por bioingeniería– E. coli

– S. cerevisciae

Insulinas: clasificación según la duración de acción

Comienzo Pico Duración

Insulinas ultrarrápidasLispro <0.5 h 0.5-2.5 h 3.0-4.5 hB28Asp <0.5 h 0.5-2.5 h 3.0-4.5 h

Insulinas rápidasRegular 0.2-0.5h 1.0-3.0 h 4.0-8.0 h

Insulinas intermediasNPH 1.0-2.0 h 4.0-6.0 h 8.0-12.0 hLenta (h) 1.0-2.0 h 4.0-8.0 h 8.0-14.0 hLenta (Bv) 1.0-3.0 h 5.0-10.0 h 10.0-24.0 h

Insulinas ProlongadasUltralenta (h) 2.5 h 4.0-8.0 h 8.0-14.0 hUltralente (Bv) 3 h 6.0-12.0 h 12.0-28.0

h

Pureza

-Cristalización facilitada por Zn+2-Recristalización-Cromatografía

-Intercambio iónico-En Gel

-Doble cromatografía (MC)-Otros

Agonistas insulínicos• Drogas que presentan:

– Afinidad por el receptor insulínico (1/KD)– Actividad intrínseca

• Aspectos importantes:– Farmacodinámicos

• Afinidad

• Potencia

• Eficacia

• Interacción con otros receptores

– Farmacocinéticos

Agonistas insulínicos

1. Insulina Galénica convencional

Innovaciones farmacéuticasInsulina inhalatoriaHDV-IInsulinas orales

2. Análogos de la insulina De acción ultrarrápida De acción prolongada Selectivos

3. Modificadores de la actividad del receptor

Disociación de la Insulina tras la inyección subcutánea

Tejido s.c.

Mol/l

Difusión

Membrana

Capilar

10-3 10-4 10-5 10-8

Adapted from Brange et al. 1990

Acción de la InsulinaReceptor de Insulina

Actividad de Insulina Tirosina Kinasa

Proteínas transductoras de la señal Insulínica

Efectos MitogénicosEfectos Metabólicos

Insulinas orales

Hexil-Insulina Monoconjugado 2 (HIM2)

Insulina modificada por el agregado deoligómeros poliméricos que resisten ladegradación gastrointestinal

Dadona et al (2001): 15 pacientes tipo 1Clement et al (2001): 18 pacientes tipo 1

Insulinas

La insulina puede formarfiguras poliméricas complejas

Sin embargo, circula comomonómero

Ka es función del tiempo de“despolimerización”

Análogos de insulina

• Los efectos mitogénicos correlacionan mejor con la afinidad por el receptor a IGF-1

• Lys-Pro y B28 Asp tienen similar afinidad por receptores a IGF-1 que Insulina

• Glargina: el caso de su afinidad por IGF-1 r Kurtzhals et al, Diabetes 49, 6, 2000

Análogos: requisitos

• Control Metabólico– Perfil

– Variabilidad

• Hipoglucemia• Calidad de Vida• Seguridad

• EFECTOS MITOGENICOS

• INMUNOGENICIDAD

• ESTABILIDAD

Análogos de acción rápida

• Repulsión de cargas– AspB28– AspB9,GluB27– GluB28,AspA21

• Disminución de la hidrofobicidad interface– GluB16,GluB27

• Interferencia con los contactos hidrofóbicos– LysB28,ProB29

Lys-Pro Análogo

• En preparados, se halla formando hexámeros (estabilizados por zinc y derivados fenólicos a 4°C)

• Los hexámeros se disocian en monómeros casi instantáneamente tras la inyeción subcutánea

Bolli et al, Diabetologia, 1999, 42: 1151-1167

Radziuk et al, Diabetes, 1997, 46: 548-556

Thr

Lys

AspThr

Tyr Phe Phe Gly ArgGlu

Gly

Glu

Cys

Val

Leu

Tyr

Leu

Ala

Val

Leu

His

Ser

GlyCysLeuHisGlnAsnValPheB1

Asn CysTyr

Asn

Glu

Leu

Gln

Tyr

LeuSerCysIleSerThrCys

Cys

Gln

Glu

Val

Ile

Gly

A21

A1

B28B30

AspPro

Insulin aspartica

Estructuras Cristalinas

B30 Thr

B29 Lys

B21’ Glu

B22’ Arg

B23’ Gly

B27 Thr

3.7Å

B28 Pro/Asp

Insulina asparticaInsulina humana nativa

Adapted from Brange, Vølund. 1999


• Metaanálisis de Brunelle– Datos de 8 estudios– 2327 pacientes con Análogo Ultrarrápido– 2339 pacientes con insulina regular– Técnica: Cochran-Mantel-Haenszel– Resultados: al menos 1 episodio en 3.1% de los

pacientes con análogo rápido y en 4.4% de los tratados con insulina regular (p=0.024)

Anderson et al. Arch.Intern.Med.1997,157: 1249-55

NovoRapid en Niños tipo 1 Insulina aspartica

Soluble humana

(0.15 U/kg)

0

2

4

6

8

10

-30 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Tiempo (minutos)

Cam

bios

en

la g

luco

sa s

éric

a (m

mol

/l)

Desayuno

Perfil Glucémico con insulina corriente en Tipo 1

Hora del Día

0

10

20

30

40

50

60

70

0600 0900 1200 1500 1800 2100 2400 0300 0600

Insu

lina

(mU

/l)

Niveles normales de insulin libre(Mean) s.c. soluble humana + NPH

Comidas

Adapted from Polonsky et al. 1988

Cena NPHDesayuno Almuerzo


Hipoglucemias leves 5 / 22

Hipoglucemias severas 2 / 12

Hipoglucemia nocturna

6 / 24

Heinemann, L. Journal of Diabetes and Its Complications, 1999,13:105

Variabilidad

Análogos de acción prolongada

• Análogos con punto isoeléctrico neutral

• Análogos “acilados”

• Otros análogos

Análogos de acción prolongada por cambios en el punto isoeléctrico

• El caso de la A21 Gly, B27 Arg, B30 Thr-NH2• Baja variación intraindividual

• Alta variación interindividual

• Baja biodisponibilidad

• La diarginil insulina (B31, B32 Arg insulina)• La insulina glargina (21A-Gly-30Ba-L-Arg-30Bb-L-Arg)

• Otras aproximaciones:– B13 Gln, B27 Arg, B30 Thr-NH2

Glargina

Punto isoeléctrico

pH 5.4 6.7 + 0.2

La molécula es soluble en medio ligeramente ácidoMenor solubilidad al pH fisiológicodel tejido s.c.

Análogos “acilados”

• Lys-B29 tetradecanoyl, des B30 (NN 304)

• N()-Palmitoyl Lys B 29 (WW29-S32)

Thr

Glu

Lys

ValPhe

Asn

Glu

Leu

Gln

TyrLeu

SerCysIleSerCysCys

Gln

Glu

Val

Ile

GlyTyr

CysAsnLys

ProThr

Tyr Phe Phe ArgGlyGlu

GlyCys

Val

Leu

Tyr

Leu

Ala

Val

Leu

HisSer

GlyCys

Asn Gln LeuHisB1

A21

A1

B29

C14 Cadena de ácido graso(Acido Mirístico)

Thr

Insulin Detemir (NN304)

Mecanismo de enlentecimiento en la insulina detemir

ASH: albúmina sérica humana

Distribución

Absorción Interacción

con el receptor

ASHASH

ASH

ASH

ASH

ASH

ASHCapilar

ASHASH

ASH

ASH

IR

Unión al receptor de Insulina

-12 -11 -10 -9 -8 -7

0

200

400

600

800

1000Insulina Humana

Insulina detemir

Log de la Concentración de Insulina (M)

Kurtzhals et al. Diabetes 2000,49:999-1005

-6

Rad

iact

ivid

ad u

nid

a (

cpm

)

NN304: Potencia metabólica

Potencia Metabólica (%)

Lipogénesis, adipocitos de ratón

Con respecto a la insulina humana

Insulina Humana 100

Insulina detemir ~ 27

pmol/ml

0

400

800

1200

1600

2000

.01 0.1 1 10 100

Kurtzhals et al. Diabetes 2000,49:999-1005

rHI

Detemir

CPM

La Potencia metabólica se correlaciona con la afinidad Insulina - Receptor

Kurtzhals P et al. Diabetes 2000;49:999

Insulina Humana

B10Asp

Insulina aspártica

Insulina lispro

Insulina glargina

Insulina detemir

Afinidad Insulina-Receptor

Potencia metabólica

= 100= 100

207 ± 14205 ± 20

101 ± 2

82 ± 3

60 ± 3

ca 27ca 18–46

86 ± 3

84 ± 6

92 ± 6

Unión con el Receptor de IGF-1

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -20

2000

6000

10000

14000

18000

IGF-1 Insulina Humana 100% X10 975% NN304 ca. 11%

Ligando (M)

Kurtzhals et al. Diabetes 2000;49:999-1005

Saos / B10 Células

Rad

iact

ivid

ad (

cpm

)

Afinidad Receptor - IGF-I y Potencia Mitogénica

Kurtzhals P et al. Diabetes 2000;49:999

Insulina Humana

B10Asp

Insulina aspártica

Insulina lispro

Insulina glargine

Insulina detemir

AfinidadIGF-1 - Receptor

Potencia Mitogénica (Saos/B10 células)

= 100= 100

587 ± 50

81 ± 9

156 ± 16

641 ± 51

16 ± 1

975 ± 173

58 ± 22

66 ± 10

783 ± 13

~ 11

Selectividad

• Análogos “hepatoselectivos”– El caso de la proinsulina– Análogos diméricos

• N()B1,N()B´1-suberoyl- dímero• N()B29, N()B´29-suberoyl- dímero

– Tiroxil análogos• N1-tiroxil-insulina• N1-tiroxil-aminohexanoil-insulina

Vajo & Duckworth, Pharmacological Reviews, 52,1,2000

Análogos: puntos a destacar desde la óptica del ensayo clínico

• Menor frecuencia de hipoglucemias nocturnas y severas

• Menor incremento de peso corporal• Distinta potencia• Similar eficacia• Rediseño del esquema de tratamiento

Insulina inhalatoria

AERxAerosol particulado fino

“Mass Median Aerodynamic Diameter”: 2-3 micrones

Perfil de duración del efecto similar al de los análogosUltrarrápidos

Inhaladores: liberación de la insulina cuando la velocidadInspiratoria y el volumen inhalado son apropiados


AERx s.c.

Tmáx 7-20 min 50-60 minTGmin 60-70 min 100-120 min

Covariados que modifican respuesta: Profundidad dela inspiración (40% vs 80% de capacidad vital).


Technosphere/InsulinBiodisponibilidad a 3 horas: 15-25%Tiempo al efecto máximo: 39 + 36 min (vs 163 + 25 min)

Exubera (polvo seco)Tos: 21% vs 3% - No discontinuaciónTests de función pulmonar: sin modificaciones


Biodisponibilidad

Bioseguridad

Estudios en asmáticos

Estudios en fumadores

Insulina subcutánea

Revierte el gradiente usual porto / periférico dela insulina Davis et al., 2001

Ello determina una cierta hipoinsulinemia hepáticarelativa

Sólo un 1% de la insulina inyectada en forma s.c.alcanza a los hepatocitos Canfield et al, 1972

Insulinas hepatoselectivas

Control hepático de la producción de glucosa por insulina

Mecanismos periféricos- reducción del flujo de ácidos grasos y de sustratos gluconeogenéticos Lewis et al, 1996

Mecanismos hepáticos directos- Incremento de la captación hepática de glucosa- Inhibición directa de la gluconeogénesis

Davis et al, 2001

Captación de glucosa por el hígado en función de la insulinemia portal

9.4

19.8

0

5

10

15

20

Hipoinsulinemia[Fisiológicas]

Grupo

Capt Glucosa (umol/Kg/min)

Myers et al, 1991

Insulinas hepatoselectivas

Análogas

Liposomales + “specific hepatobiliary target molecule” (SHTM)

insulina soluble liposomal + ácido 2,6 diisopropil-fenil-carbamoil metil iminodiacético = insulina HDV (“Hepatic Directed Vesicle Insulin”)

HDV-I Captación Hepática

Beta-hidroxibutirato y HDV-I

0

50

100

150

200

Min 0 Min 150

Ins. Regular

HDV - Ins*

*p<0.05

Con

cent

raci

ón d

e b-

hidr

oxib

utir

ato

(um

ol/l

)

Davis et al, 2001

Selectividad

• Análogos “hepatoselectivos”– El caso de la proinsulina– Análogos diméricos

• N()B1,N()B´1-suberoyl- dímero• N()B29, N()B´29-suberoyl- dímero

– Tiroxil análogos• N1-tiroxil-insulina• N1-tiroxil-aminohexanoil-insulina

Vajo & Duckworth, Pharmacological Reviews, 52,1,2000

estado físico de la insulina amorfo cristalino. estado físico de la insulina (ii) amorfo...

Documents