CC BY
49
б^Каз®»
№3-2015
ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЕ
ИЗУЧЕНИЕ АНТИДИАБЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НОВОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ МЕТФОРМИНА И БЕНФОТИАМИНА
К.Н. ТОРАЕВ, Н.А. ЦУБАНОВА, С.Н. КОВАЛЕНКО, С.Н. ГУБАРЬ, Л.В. ЕВСЕЕВА
Национальный фармацевтический университет, Украина
УДК 615.01:615.252.349.7
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.
Ключевые слова: экспериментальная фармакология, комплексные сахароснижающие препараты, метформин, бенфотиамин.
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.
№3-2015
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 (п=8)
№ Группа Масса тела, г Динамика изменения массы тела р
Дни эксперимента
1 день 15 день
1 Интактный контроль 182 ± 2,50 194 ± 2,56 11,9 ± 0,91 -
2 Контрольная патология 184 ± 2,39 210 ± 2,31 25,6 ± 1,47 р2-1<0,001
3 Композиция метформин 72 мг/кг + бенфотиамин 3,6 мг/кг 182 ± 1,87 196 ± 1,83 14,4 ± 1,13 рз-2<0,001
4 Метформин 90 мг/кг 183 ± 1,75 197 ± 2,50 13,7 ± 1,57 р4-2<0,001
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 (п=8)
Интактный контроль
Контрольная патология
Композиция метформин 72 мг/кг + бенфотиамин 3,6 мг/кг
Метформин 90 мг/кг
Глюкоза, ммоль/л (сыворотка крови)
5,15±0,18
11,1±0,32***
5,65±0,17#
5,25±0,15#
Инсулин, пг/мл (сыворотка крови)
1299±22,5
2074±29,8***
1470±41,6##
1392±47,5##
СЖК, ммоль/л (сыворотка крови)
0,41±0,04
0,81±0,04***
0,59±0,02**#
0,56±0,03*##
ТАГ, ммоль/л (сыворотка крови)
0,83±0,05
1,89±0,04***
0,99±0,06##
0,89±0,04##
Холестерин, ммоль/л (сыворотка крови)
2,17±0,10
3,47±0,11***
2,36±0,09##
2,22±0,10##
ЛПВС, ммоль/л (сыворотка крови)
1,16±0,05
0,88±0,03**
1,10±0,04#
1,13±0,04#
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.
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
(S^KaÉ^ny
№3-2015
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 (п=8)
Интактный контроль
Контрольная патология
Композиция метформин 72 мг/кг + бенфотиамин 3,6 мг/кг
Метформин 90 мг/кг
ТБК-АП, мкмоль/л (сыворотка крови)
1,08±0,05
2,91±0,10***
1,84±0,07***##$$
2,31±0,04***##
ТБК-АП, мкмоль/г (гомогенат печени)
80,7±0,90
230±9,07***
128±4,84***##$
165±5,12*
G-SH, усл. ед. (гомогенат печени)
66,5±1,38
30,4±1,64***
57,7±2,55*
52,1±1,19***##
Каталаза, мккат/г (гомогенат печени)
0,37±0,01
0,20±0,02***
0,32±0,01**#
0,29±0,01***#
Примечание: 1. Статистически значимые отличия с показателями группы интактного контроля: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** -р<0,001.2. Статистически значимые отличия с показателями группы контрольной патологии: # - р<0,01; ## - р<0,001. 3. Статистически значимые отличия с показателями группы препарата сравнения метформина: $ - р<0,01; $$ - р<0,001.
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.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Грицюк М. I. Порiвняльна характеристика експериментальних моделей цукрового дiабету // Св^ медицини та бюлоги. - 2014. -№2 (44). - С. 199-203.
2 Доклмчш дослщження лшарських засобiв: метод. рек. / за ред. О. В. Стефанова. - К. : Авщена, 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. Загальш етичш принципи експеримеш1в на тваринах / О. Г. Резников // Ендокринолопя. - 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.
О^Каз®ИУ I №3-2015
8 Diabetes and related remedies in medieval Persian medicine / M. Mohammad, A. 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). - P. 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.
К.Н. ТОРАЕВ, Н.А. ЦУБАНОВА, С.Н. КОВАЛЕНКО, С.Н. ГУБАРЬ, Л.В. ЕВСЕЕВА
¥лттыц фармацевтика университет!, Украина
МЕТФОРМИН МЕН БЕНФОТИАМИН НЕГ1З РЕТ1НДЕ КОЛДАНЫЛАТЫН ЖАНА КОМПОЗИЦИЯНЬЩ АНТИДИАБЕТИКАЛЫК
БЕЛСЕНД1Л1Г1Н ФАРМАКОЛОГИЯЛЫК ЗЕРТТЕУ
ТYЙiн: Ма;алада метформин мен бенфотиамин непз ретшде к;олданылатын жаца композицияныц антидиабетикалы; белсендтгш фармакологиялы; зерттеу нэтижелерi K0рсетiлген. Кешен курамында 72 мг/кг дозада метаформин (адам ушш тэулiгiне 1200 мг доза сай келеда) жэне 3,6 мг/кг дозада бенфотиамин (адам ушш тэулМне 60 мг доза сай келедЦ гаредъ Зерттеу эксперименталды дексаметазонды диабет моделiнде ЖYргiзiлдi. Салыстырмалы препарат ретшде 90 мг/кг дозадагы метформин (адам Yшiн орташа тэулiгiне 1500 мг доза сай келедЦ алынган болатын. Жаца композиция салыстырмалы препарат децгешнде K0мiртегi жэне липидтi алмасуды реттеу, жэне де антиоксидантты белсендтк бойынша метформиннiц тиiмдiлiгiн жогарлату дэлелденген.
ТYЙiндi свздер: эксперименталды фармакология, кешенд ;андагы ;ант кдаамын т0мендететiн препараттар, метформин, бенфотиамин.
K.N. TORAEV, N.A. TSUBANOVA, S.N. KOVALENKO, S.N. GUBAR, L.V. IEVSIEIEVA
National University of Pharmacy, Ukraine
PHARMACOLOGICAL STUDY OF ANTIDIABETIC ACTIVITY OF NEW COMPOSITIONS BASED ON METFORMIN
AND BENFOTIAMINE
Resume: The article describes the results of a pharmacological study of the antidiabetic activity of the new complex on the basis of metformin and benfotiamine. The complex comprises a metformin dose of 72 mg/kg (equivalent to human dose of 1200 mg per day) and benfotiamine in a dose of 3,6 mg/kg (equivalent to human dose of 60 mg per day). Research has been carried out on the model of experimental diabetes dexamethasone suppression. Comparison drug metformin has been chosen at a dose of 90 mg/kg (equivalent to an average daily human dose of 1500 mg). It was proved that the new composition normalizes carbohydrate and lipid metabolism at the level of the reference drug, metformin and exceeds the efficiency of antioxidant activity. Keywords: experimental pharmacology, complex hypoglycemic agents, metformin, benfotiamine.
