Фармакологическое изучение антидиабетической активности новой композиции на основе метформина и бенфотиамина

В статье привеДены результаты фармакологического изучения антиДиабетической активности нового комплекса на основе метформина и бенфотиамина. Комплекс соДержит метформин в Дозе 72 мг/кг (соответствует Дозе Для человека 1200 мг в сутки) и бенфотиамин в Дозе 3,6 мг/кг (соответствует Дозе Для человека 60 мг в сутки). ИсслеДования провеДены на моДели экспериментального Дексаметазонового Диабета. Препаратом сравнения был выбран метформин в Дозе 90 мг/кг (соответствует среДнесуточной Дозе Для человека 1500 мг). Доказано, что новая композиция нормализует углевоДный и липиДный обмен на уровне препарата сравнения, и превышает эффективность метформина по антиоксиДантной активности.

Оптимизация фармакотерапии сахарного диабета (СД) является одной из актуальнейших проблем современной медицины и фармации [8, 12]. Стремительный рост числа больных СД, а по данным Международной Федерации Диабета это около 350 миллионов человек (10 % населения всего земного шара), требует особого внимания к этому вопросу. Следует отметить, что по мнению экспертов ВОЗ, все статистические данные по заболеваемости СД являются значительно заниженными – недиагностированными условно можно считать случаи заболевания примерно у 50 процентов пациентов с СД, в первую очередь, это СД второго типа. Смертность, связанная с СД и его осложнениями в несколько раз превышает среднестатистические показатели и в 75-80% случаев коррелирует с сердечно сосудистыми катастрофами. Исходя из этого, наиболее актуальными вопросами современной медицины и фармации является профилактика, ранняя диагностика и эффективная фармакотерапия СД [11]. В настоящее время клинически доказано, что только эффективный контроль СД может свести до минимума или предотвратить многие из связанных с ним осложнений. Установлено, что эффективное управления СД 2 типа достоверно улучшает гликемический контроль и может значительно снизить риск развития как полинейропатий, так и ангиопатий [6].

Патогенетически оправдано может быть создание нового комплексного лекарственного средства, содержащего метформин и бенфотиамин. Метформин является препаратом первой линии в фармакотерапии СД 2 типа [10]. Основной механизм действия метформина направлен на снижение резистентности периферических тканей (мышечной и печеночной) к действию инсулина. Кроме того, метформин повышает текучесть плазменных мембран, увеличивает подвижность мембранных белков в фосфолипидном бислое. Клинические эффекты метформина и его антигипергликемические свойства хорошо изучены. Бенфотиамин введен в состав нового комплексного лекарственного средства с целью профилактики развития и коррекции диабетической полинейропатии, так как способен нивелировать ключевые изменения в структурах периферических нервов и микроциркуляторном русле, что характерно для патогенеза полинейропатий. Кроме того, бенфотиамин нормализует эндоневральный кровоток и метаболические процессы в нервных волокнах, увеличивает активность фермента транскетолазы, обеспечивает утилизацию промежуточных продуктов гликолиза в пентозофосфатном цикле [9]. Таким образом, разработка фиксированной комбинации метформина и бенфотиамина, позволит не только качественно контролировать диабетическую гипергликемию, но и профилактировать и/или нивелировать развитие диабетической полинейропатии.

Учеными НФаУ была разработана новая композиция, содержащая метформин в дозе 72 мг/кг (соответствует дозе для человека 1200 мг в сутки) и бенфотиамин в дозе 3,6 мг/кг (соответствует дозе для человека 60 мг в сутки).

Целью работы было изучить антидиабетическую активность новой композиции метформина и бенфотиамина (КМБ) на фоне экспериментального инсулиннезависимого сахарного диабета.

Материалы и методы. Инсулиннезависимый сахарный диабет, моделировали согласно рекомендациям [1, 2] подкожным введением крысам глюкокортикоида дексаметазона в дозе 0,125 мг/кг в течение 14 дней с одновременным содержанием животных на высококалорийной углеводной диете [4].

Экспериментальные животные были распределены на следующие группы по 8 крыс в группе: интактный контроль; контрольная патология (14 дневное введение дексаметазона + высокоуглеводная диета); животные, которые получали композицию метформина в дозе 72 мг/кг (соответствует дозе для человека 1200 мг в сутки) и бенфотиамина в дозе 3,6 мг/кг (соответствует дозе для человека 60 мг в сутки), на фоне экспериментальной патологии; животные, получавшие препарат сравнения метформин в дозе 90 мг/кг (соответствует среднесуточной дозе для человека 1500 мг) на фоне патологии. Для проведения биохимических исследований животных выводили из эксперимента (под эфирным наркозом) на 15 сутки и забирали биоматериал. Содержание глюкозы, инсулина, свободных жирных кислот (СЖК), триацилглицеролов (ТАГ), холестерина и липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) определяли с использованием стандартных наборов фирм «СпайнЛаб», Украина; «Филисит-Диагностика», Украина; «Lachema» Чехия. Показателями системы перекисное окисление липидов – антиоксидантная система (ПОЛ-АОС) были выбраны реагенты тиобарбитуровой кислоты (ТБК-АП), восстановленный глутатион (G-SH) и каталаза, которые определяли по стандартным методикам [3]. Животных содержали в стандартных условиях вивария Центральной научно-исследовательской лаборатории (ЦНИЛ) НФаУ. Исследования проводились в соответствии с Национальными «Общими этическими принципами экспериментов на животных» (Украина, 2001) [5], которые основаны на положениях «Европейской конвенции про защиту позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986). Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы AnalystSoft Inc. StatPlus с использованием критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение. Установлено, что к 15 дню эксперимента у животных зарегистрированы достоверные изменения в динамике массы тела (Таблица 1).

Таблица 1 - Динамика и прироста массы тела у крыс с дексаметазоновым сахарным диабетом (n=8)

У животных группы контрольной патологии в условиях экспериментального инсулиннезависимого сахарного диабета наблюдалось достоверное увеличение массы тела, показатель прироста был в 2,15 раз выше, чем у группы интактного контроля.

Лечебно-профилактическое введение новой композиции метформина и бенфотиамина (КМБ) позволило контролировать динамику массы тела в условиях введения дексаметазона и высокоуглеводной диеты, показатель прироста массы тела немного превышал данный показатель у группы крыс, получавших препарат сравнения метформин в более высокой средней терапевтической дозе. Следует отметить, что у животных, получавших КМБ и метформин, динамика изменения массы тела находилась на уровне показателя группы интактного контроля.

Известно, что введение повышенных доз глюкокортикостероидов может привести к нарушению секреторной функции панкреатических бета-клеток и развитию инсулинрезистентности. Дексаметазоновый сахарный диабет у экспериментальных животных верифицировано по значительным нарушениям углеводного и липидного обменов (Таблица 2).

Таблица 2 - Показатели углеводного и липидного обмена у крыс на фоне дексаметазонового сахарного диабета (n=8)

Повышение уровня глюкозы в 2,1 раза в группе контрольной патологии, может быть связано с тем, что дексаметазон ингибирует экспрессию транспортеров глюкозы GLUT 1 и GLUT 4 [7], что обуславливает снижение утилизации глюкозы периферическими тканями. Одновременно, как компенсаторная реакция на гипергликемию, наблюдается масштабная гиперинсулинемия. Последняя свидетельствует о нечувствительности клеток к инсулину и развитию выраженной инсулинорезистентности (уровень инсулина в группе контрольной патологии превышает данный показатель группы интактного контроля в 2,7 раза).

У животных группы контрольной патологии дексаметазоновый сахарный диабет и высокоуглеводная диета индуцирует значительные нарушения липидного обмена. К 15 дню эксперимента наблюдается значительное увеличение концентрации СЖК (на 197%), ТАГ (на 228%). Вышеприведенное является результатом того, что из-за ослабления ингибирующего действия инсулина на процессы липолиза, осуществляется мобилизация жира из жировой ткани и увеличивается синтез печенью атерогенных липопротеинов низкой плотности и холестерина. Также установлено снижение уровня антиатерогенных ЛПВП, что свидетельствует об усилении их катаболизма.

Повышение содержания СЖК и ТАГ в крови, увеличенное их поступление в клетки органов и тканей провоцирует дальнейшие нарушения клеточного метаболизма, усиливает гипергликемию и гиперинсулинемию.

Введение новой композиции на основе метформина и бенфотиамина нормализует изучаемые показатели углеводного и липидного обмена до границ физиологической нормы интактного контроля, при этом не уступает активности препарата сравнения метформина. Установленную фармакологическую активность КМБ, объясняет введение в ее состав метформина, для которого характерно снижение концентрации глюкозы в крови и уровня гликозилированного гемоглобина.

Гипогликемический эффект метформина реализуется за счет уменьшения интестинальной абсорбции глюкозы, снижения ее продукции в печени, а также потенцировании чувствительности к инсулину периферических тканей, при этом повышается усвоение глюкозы и ее метаболизм. Для метформина характерным является способность восстанавливать показатели липидного профиля, снижая содержание атерогенных фракций (СЖК, ТАГ, холестерин) и восстанавливая уровень антиатерогенных ЛПВП.

Следует отметить, что снижение на 20% дозы метформина в КМБ, не привело к статистически значимым отличиям эффективности с препаратом сравнения метформином, вводимым в среднесуточной дозе 90 мг/кг по влиянию на углеводный и липидный обмен. Данный феномен можно объяснить потенцированием активности метформина бенфотиамином, входящим в состав КМБ.

Следующим этапом работы было изучение влияния КМБ на показатели системы ПОЛ-АОС в условиях экспериментального инсулиннезависимого сахарного диабета. Результаты приведены в Таблице 3

Одним из механизмов токсического действия избыточного содержания СЖК в крови является активация свободнорадикального окисления. Полученные результаты

Примечание: 1. Статистически значимые отличия с показателями группы интактного контроля: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001. 2. Статистически значимые отличия с показателями группы контрольной патологии: ^# - р<0,01; ^## - р<0,001. свидетельствуют, что в группе контрольной патологии происходит значительное нарушение прооксидантно- антиоксидантного равновесия. Уровень ТБК-АП в сыворотке крови и в гомогенате печени в 2,7 – 2,9 раз превышает показатели интактного контроля, что свидетельствует о масштабной активации процессов перекисного окисления липидов. При этом наблюдается одновременное снижение активности эндогенной антиоксидантной системы организма, уровень G-SH в гомогенате печени снижен на 54,3%, активность каталазы на 46%.

Таблица 3 - Показатели системы ПОЛ-АОС у крыс на фоне дексаметазонового сахарного диабета (n=8)

Введение КМБ достоверно нормализует показатели баланса ПОЛ-АОС до уровня интактного контроля. В механизме антиоксидантного действия КМБ лежит восстановление активности как неферментативного звена АОС (увеличение содержания G-SH на 89%, относительно группы контрольной патологии), так и ферментативного звена (рост активности каталазы на 60%, относительно группы контрольной патологии).

По способности нормализовать процессы перекисного окисления и восстанавливать работу эндогенной антиоксидантной системы, КМП превосходит препарат сравнения метформин, причем по влиянию на уровень ТБК- АП в гомогенате печени достоверно.

Преимущества КМБ перед референс-препаратом метформином, по восстановлению дисбаланса системы ПОЛ- АОС, можно объяснить тем, что в состав композиции введен бенфотиамин, относящийся к водорастворимым биогенным биоантиоксидантам.

Таким образом, установлено, что по воздействию на углеводный и липидный обмен КМБ находится на уровне препарата сравнения метформина, вводимого в более высокой дозе, по антиоксидантной активности новая композиция превышает действие референс–препарата, причем по нормализации уровня ТБК-АП в гомогенате печени достоверно.

Выводы. Новая композиция на основе метформина в дозе 72 мг/кг, что соответствует дозе для человека 1200 мг в сутки и бенфотиамина в дозе 3,6 мг/кг, что соответствует дозе для человека 60 мг в сутки, в условиях инсулиннезависимого сахарного диабета с высокой углеводной нагрузкой проявляет выраженные антидиабетические свойства.

По влиянию на основные показатели углеводного (глюкоза, инсулин) и липидного (свободные жирные кислоты, триацилглицеролы, холестерин, липопротеиды высокой плотности) обменов новая композиция не уступает действию препарату сравнения метформину в дозе 90 мг/кг (соответствует среднесуточной дозе для человека 1500 мг), при том, что доза референс-препарата на 20% выше дозе метформина в составе композиции.

Новая композиция метформина и бенфотиамина оказывает выраженное антиоксидантное действие и снижает процессы патологического радикального окисления. По антиоксидантной активности новая композиция превосходит метформин в дозе 90 мг/кг.

Состав новой композиции: метформина – 72 мг/кг, что соответствует дозе для человека 1200 мг в сутки; бенфотиамина – 3,6 мг/кг, что соответствует дозе для человека 60 мг в сутки, подтвержден фармакологическими исследованиями как высокоэффективное антидиабетическое средство с выраженным антиоксидантным эффектом.

Примечание: 1. Статистически значимые отличия с показателями группы интактного контроля: * – р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001.2. Статистически значимые отличия с показателями группы контрольной патологии: ^# – р<0,01; ^## – р<0,001. 3. Статистически значимые отличия с показателями группы препарата сравнения метформина: ^$ – р<0,01; ^$$ – р<0,001.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грицюк М. І. Порівняльна характеристика експериментальних моделей цукрового діабету // Світ медицини та бiологiï. - 2014. - №2 (44). – С. 199–203.
2. Доклінічні дослідження лікарських засобів: метод. рек. / за ред. О. В. Стефанова. - К. : Авіцена, 2001. - С. 396-404.
3. Камышников В. С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике / В. С. Камышников. - Минск : Беларусь, 2000. - 168 с.; Комаров Ф. И. Биохимические исследования в клинике / Ф. И. Комаров, Б. Ф. Коровкин, В. В. Меньшиков. Элиста: Джангар, 1999. - 250 с.
4. Патент на изобретение (19) KZ 913] А4 (11) 22018 республика Казахстан. Способ воспроизведения сахарного диабета второго типа у молодых крыс. А 61К 31 573/2006.01) / Месова А. М., Жетписбаев Б. А., Еспенбетова М. Ж., Исханова Б. А. № 22018; заявл. 19.01.2009: опубл. 15.12.2009, Бюл. № 12. - 6 с.
5. Резников О. Г. Загальні етичні принципи експериментів на тваринах / О. Г. Резников // Ендокринологія. - 2003. - Т. 8, № 1. - С. 142-145.
6. Adherence to Therapies in Patients with Type 2 Diabetes / L.-E. García-Pérez, M. Álvarez, T. Dilla, et. al. // Diabetes Ther. - 2013. - Vol. 4 (2). - P. 175-194.
7. Buren J. Dexamethasone decreases GLUT 1 and GLUT 4 content in primary cultured rat adipocytes / J. Buren, J. Ereksson // Diabetol. - 1999. - Vol. 42 (1). - P. 170-175.
8. Diabetes and related remedies in medieval Persian medicine / M. Mohammad, А. Zarshenas, S. Khademian, et. al. // Indian J Endocrinol Metab. – 2014. – Vol. 18 (2). – P. 142–149.
9. Effect of Benfotiamine on Advanced Glycation Endproducts and Markers of Endothelial Dysfunction and Inflammation in Diabetic Nephropathy / A. Alkhalaf, N. Kleefstra, K. Groenier, et. al. // PLoS One. – 2012. – Vol. 7 (7). – P. 421–427.
10. Huri H. Z. Drug-related problems in type 2 diabetes mellitus patients with dyslipidemia / H. Z. Huri, L. C. Ling // BMC Public Health. – 2013. – Vol. 13. – P. 1192–1194.
11. Standards of Medical Care in Diabetes–2013 // American Diabetes Association. Diabetes Care. – 2013. – Vol. 36 (Suppl. 1). – Р. S11–S66.
12. Vlassara H. AGE restriction in diabetes mellitus: a paradigm shift / H. Vlassara, Gary E. Striker // Nat Rev Endocrinol. – 2011. – Vol. 24; 7 (9). – P. 526–539.