华中科技大学《药理学》课件第32章胰岛素和口服降血糖药

第三十二章 胰岛素和口服降血糖药 The pancreas is both an endocrine gland that produces the peptide hormones insulin(B), glucagon(A) and somatostatin(D), and an exocrine gland that produces digestive enzymes. A细胞、B细胞、D细胞及PP细胞。A细胞约占胰胰岛细胞的 20%，分泌胰高血糖素；B细胞占胰岛细胞的60%-70%，分泌胰 岛素；D细胞占胰岛细胞的10%，分泌生成抑素；PP细胞数量很 少，分泌胰多肽。 糖尿病 是一组代谢病，主要是由于胰岛分泌及作用缺陷，或两者同时 存在所引起的糖、蛋白、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱 。 临床以高血糖为主要特征，久病可以引起多个系统损害。 绝大多数DM分为两大类： 1型(1/2million): due to virus, chemical toxin or autoimmune antibodies 2型 (the remaining 80-90%): genetic factors are apparently causal. 还有其他特殊类型（药物引起，遗传伴发）及妊娠糖尿病 20世纪90年代1型糖尿病发病率(1/10万) 人群 芬兰 美国 日本 中国 发病率 35.5 15.8 1.5 0.7 发病率增加最快的是由穷到富急剧变化着的发展中国家。 1型DM主要是胰岛细胞破坏使胰岛素分泌 绝对不足所致。易感个体对环境因素，特别 是一些亲胰岛病毒感染或化学毒性物质刺激 的反应异常，直接或间接过自身免疫反应， 引起胰岛细胞破坏。这类患者需靠胰岛素维 持生命。 2型DM占DM总数90%以上， 2型DM主要因 为胰岛素分泌异常和靶组织对胰岛素敏感性 降低引起的代谢紊乱。 急性并发症：酮症酸中毒，高渗性非酮性昏 迷 慢性并发症：动脉粥样硬化、冠心病、脑血 管意外、肾小球动脉硬化、肢体缺血性坏死 ，肾病、糖尿病视网膜病、心肌病等微血管 病变、以及糖尿病神经病变、白内障、青光 眼、骨质疏松及皮肤病等 中国糖尿病并发疾病(患病率%) 糖尿病 类类型 高血 压压 脑脑血 管病 变变 心血管 病变变 糖尿病 足 眼部病 变变 肾脏肾脏 病变变 神经经 病变变 T1DM 9.1 1.8 4.0 2.6 20.5 22.5 44.9 T2DM 34.2 12.6 17.1 5.2 35.7 34.7 61.8 总计总计 31.9 12.2 15.9 5.0 34.3 33.6 60.3 在我国城镇人口中，糖尿病患者大概有4100万人。另外，在对全 国14个省市的近5万人调查后发现，在20岁-70岁的人群中，男性 糖尿病发病率已达12，比女性和总人口的发病率均高出约2 。 Diabetes, is a chronic, debilitating disease caused by production of insulin or by the ineffectiveness of the insulin. increased concentrations of glucose in the blood damage many of the bodys systems, especially the blood vessels and nerves. -Type 1 (IDDM) pancreas fails to produce insulin -Type 2 (NIDDM) unable to respond properly to insulin. Symptoms : extreme thirst, frequent urination, drowsiness or lethargy, increased appetite, sudden weight loss, sudden vision changes, fruity odor on breath, heavy breathing, stupor or unconsciousness. 一、病理生理 （一）糖代谢紊乱 1、摄入的糖不能进入细胞内，不能进入三羧酸循环 产生能量，机体消瘦 2、肝糖原转化为葡萄糖，不被利用。高血糖、尿糖 ，高血浆渗透压引起口渴。 （二）脂肪代谢紊乱 1、高脂血症、 高脂蛋白、高甘油三酯、高游离脂肪 酸 2、酮体量过大，血酸度升高，调动Na+、 K+ 、 HCO3- 电解质大量丢失，机体出现酮症酸中毒、昏迷死亡 （三）蛋白质代谢紊乱 1、低蛋白血症 2、负氮平衡 3、细胞免疫与体液免疫力下降 （四）、酸碱平衡紊乱 1、酮症酸中毒 2、乳酸中毒 3、肾功能晚期尿毒症酸中毒 4、严重失水酸中毒 （五）、糖基化血红蛋白及糖基化蛋白 糖基化血红蛋白：氧解离困难，组织缺氧, 血管扩张 微循环病变,血小板功能和抗凝机制异常，血黏度增高， 易于凝聚 高密度脂蛋白（HDL）糖基化，清除胆固醇能力降低 低密度脂蛋白 （LDL）糖基化 氧化 动脉粥样硬 化 糖尿病与心脑血管疾病密切联系 HbA1c每降低1，可使心肌梗死发生 的危险性降低14、发生心衰的几率降 低16、发生脑卒中的几率降低12、 发生微血管病变的几率降低37、外周 血管病相关的截肢或死亡危险性降低43 因此，严格控制血糖对于糖尿病患者十 分重要。 2型糖尿病发生新机制 一种多功能的信号蛋白-arrestin2能与胰岛岛素受体 形成信号转导转导 复合体， -arrestin2是这这一信号复合 体的结结构核心，将上游的胰岛岛素受体与下游的激酶 信号分子偶联联起来，从而促进进机体对对胰岛岛素的敏感 性。 -arrestin2水平的降低与功能缺失，致使该该信号复 合体不能正常形成，直接导导致胰岛岛素耐受和2型糖 尿病发发生。 在2型糖尿病患者和模型小鼠中，-arrestin2表达显显 著降低，而补补充-arrestin2可以有效缓缓解胰岛岛素耐 受和2型糖尿病症状。 提示-arrestin2及蛋白/受体复合体有望成为为研发发胰 岛岛素耐受相关的代谢谢性疾病治疗药疗药 物的新靶点。 Nature2009.1.5中科院裴钢钢院士 糖尿病诊断 如空腹血糖在6.17.0mmoL/L，餐后2小时血糖在7.8 11.1mmoL/L之间为糖耐量异常，是早期糖尿病的 表现。但是，这个标准仍然会使部分糖尿病患者漏诊 。 美国提出的糖尿病诊断标准节点很容易记，叫做 “5678”，就是说空腹血糖超过5.6mmoL/L，餐后血糖 超过7.8mmoL/L，就要做进一步检查了，如果这些人 做糖耐量试验，其中大约10的人已经是糖尿病人了 。目前国内还没有正式使用这个标准，如果有条件按 照5678预防的话，就可以减少糖尿病的漏诊。 第一节 胰岛素 胰岛素是含有51 氨基酸的小分子蛋白质，分子量为6000，胰岛素分子有靠两个二 硫键结合的A链（21个氨基酸）与B链（30个氨基酸），如果二硫键被打开则失 去活性。B细胞先合成一个大分子的前胰岛素原，以后加工成八十六肽的胰岛素 原，再经水解成为胰岛素与连接肽（C肽）。 Two polypeptide chains are connected by disulfide bonds. Pro-insulin undergoes proteolytic cleavage to form insulin and peptide C. Thus measurement of circulating C peptide provides a better index of insulin levels. HbA1C和C肽 HbA1C的合成速度与近几个月血糖平均浓 度成正比。（标准指标） 正常人：胰岛素原分泌胰岛岛素； RIA无法区分胰岛岛素原及胰岛岛素， 胰岛岛素实际结实际结 果珠蛋白锌胰岛素正规胰岛素 分类药 物 注 射 途 径 作用时间（小时） 给药时间 开始高峰维持 短效 正规胰岛素 （Regular Iusulin ） 静 脉 立即0.52急救 皮 下 0.5 1 2368 餐前0.5小时，3 4次/日。 中效 低精蛋白锌胰岛素 （Isophane Insulin ） 皮 下 24812 18 24 早餐或晚餐前1小 时，一日12次珠蛋白锌胰岛素 （Globin Zinc Insulin） 皮 下 24610 12 18 长效 精蛋白锌胰岛素 （Protamine Zinc Insulin） 皮 下 361618 24 36 早餐或晚餐前1小 时，一日1次 【临床应用】 胰岛素仍是治疗IDDM的唯一药物 1NIDDM (is frequently accompanied by target organ insulin resistance that limits responsiveness to both endogenous and exogenous insulin) 2各种急性或严重并发症者，如酮症酸中毒及非酮症高血糖高渗 性昏迷（要建立和维持电解质的平衡）（精蛋白锌胰岛素除外 ） 3 合并重度感染、消耗性疾病、高热、妊娠、创伤以及手术的各型 糖尿病。 4 1）高血钾症 胰岛素和葡萄糖进入细胞转变成糖原时，带入K+ 2）纠正细胞内缺钾，促钾内流，用于心肌梗死早期，防治心率 失常 The goal in adminstering insulin to IDDM is to maintain blood glucose concentrations as close to normal as possible and to avoid wide swings in blood glucose levels that may contribute to long-term complications. 【不良反应】 1.胰岛素不纯 过敏反应 2.胰岛素过量 低血糖症 3.抗胰岛素物质 胰岛素耐受性 Insulin administration Insulin is a protein, it is degraded in the gastrointestinal tract if injection. It is therefore generally administered by subcutaneous injection. In a hyperglycemic emergence, regular insulin is injected intravenously. 胰岛素非注射给药的研究进展 一、吸入式胰岛素 二、手表式胰岛素发射器 三、口服胰岛素 四、喷入式胰岛素 抗糖尿病药物的种类 一、抗糖尿病的激素类药 1、胰岛素 2、奥曲肽：生长抑素类似物 3、胰淀粉样多肽类似物普兰林肽 二、口服抗糖尿病药 1、磺酰脲类 2、非磺酰脲类 3、双胍类 4、葡萄糖苷 酶抑制剂 5、噻唑烷二酮类 三、防治糖尿病并发症的药物 1、糖基化蛋白形成阻断剂 2、醛糖还原酶抑制剂 3、抗氧化治疗药 4、降血脂药与减肥药 5、抗高血压药 供临床应用： 1 磺酰脲类（sulfonylurea）-降糖药-引起低血糖反 应 2 双胍类（biguanide）-抗高血糖药物-不引起低血糖 3 -葡糖苷酶抑制剂（-glucosidase inhibitor） 引入国内： 胰岛素增敏剂（insulin sensitizer）噻唑烷二酮 尚在实验和小量临床试用阶段： 胰升糖素抑制剂（insulin antagonist inhibitor） 糖异生作用抑制剂（gluconeogenesis inhibitor） 第二节 口服降血糖药 The patient most likely to respond well to oral hypoglycemic agents is one who develops diabetes after 40 and less than 5 years. 一、磺酰脲类 常用的有甲苯磺丁脲、氯磺丙脲，格列本脲，格列吡嗪，格 列齐特（抑制血小板黏附性和聚集，减轻和改善微血管病变 ）等。苯磺酰脲共同结构，两端侧链不同分为第一代和第二 代。 药理作用： ATP敏感的钾通道Ik(ATP) 磺酰脲类药物 磺酰脲受体 电压依赖性的钙通道 阻钾外流 细胞膜去极化 胞外钙内流 胞吐胰岛素 长期服用且胰岛素已恢复至给药前水平的情况下，其降血糖 作用仍然存在，这可能与抑制胰高血糖素的分泌，促进生长 抑素释放，减少胰岛素与血浆蛋白结合，减慢肝对胰岛素的 消除。也可能与增加靶细胞膜上胰岛素受体的数目和亲和力 有关。 细胞膜细胞膜 氨基酸 葡萄糖 磺酰脲类 + + - ATP - ADP cAMP Ca2+ P Ca2+ 磷酸化 + + K+ K+ 膜电位 胰岛素 1 磺酰脲类 【常用的制剂】 【临床应用】 【药物间的相互作用】 糖尿病 用于胰岛功能尚存 的非胰岛素依赖型糖尿病 且单用饮食控制无效者。 对胰岛素产生耐受的患者 用后可刺激内源性胰岛素 的分泌而减少胰岛素的用 量。 由于磺酰脲类有较高的血浆蛋白结合率(90%)，因此在蛋白结 合上能与其他药物（如保泰松、水杨酸钠、吲哚美辛、青霉素、 双香豆素等）发生竞争，使游离药物浓度上升而引起低血糖反应 。氯丙嗪、糖皮质激素、噻嗪类利尿药、口服避孕药均可降低磺 酰脲类药物的降血糖作用。氯霉素、保泰松等药酶抑制剂，延长 药物的 作用时间 不良反应 较严重的不良反应:第一代有胃肠道不适。持久性的低血 糖症；也可引起粒细胞减少和胆汁郁积性黄疸及肝损害； 大剂量氯磺丙脲引起精神错乱、嗜睡、眩晕、共济失调, 老年人、肝肾功能不全禁用（排泄减慢，导致低血糖）； 易通过胎盘使胎儿胰岛素减少，T2DM孕妇使用胰岛素； 慢性糖尿病患者常常无法产生足够的调节激素如GLP、 肾上腺素、皮质醇和生长激素对抗低血糖。 “second generation“ sulfonylureas, glipizide or glyburide ： less likely to have unwanted drug interactions. less likely to cause low blood sugars. glimepiride has some ability to reduce insulin resistance also less likely to cause low blood sugars in those who have severely impaired kidney function because the drug doesnt accumulate in the system. 餐时血糖调节剂 也称为非磺酰脲类促胰岛素降糖药，是 苯甲酸类衍生物，代表药物有瑞格列奈 （rapaglinide)，属短效胰岛素促泌素 。 (S)-2-乙氧基-4-2-3-甲基-1-2-(1-哌啶基)苯基-丁烷基-氨基-2-羰乙基苯甲酸 作用机制 同磺酰脲类，通过与不同的受体结合以关闭 -细胞膜中ATP-依赖性钾通道，使-细胞去极 化，打开钙通道，使钙内流增加，诱导-胞 分泌胰岛素。 只能作用尚有功能的-细胞。可以纠正2型糖 尿病患者的与进食相关的异常胰岛素分泌模 式，模拟生理胰岛素分泌，起效快。 临床应用 适应症：初发、轻型2型糖尿病，老年、肾功不全者 作用时间短，快进快出，仅对餐时胰岛素分泌有较 强的刺激作用，在空腹及餐后，对胰岛素分泌无刺 激作用、使患者达到良好的整体血糖控制。 因其起效快，持续时间短。并且在餐时使用，使得 严重低血糖的发生率显著低于磺脲类药物。不进餐 时无需药，提供给2型糖尿病患者一种灵活方便的 服药方式及生活方式。 不良反应 在肝脏代谢，90%由胆道排出。对-细胞衰竭、糖尿 病酮症酸中毒及严重肝、肾损害者禁用。 名称剂剂量作用时时 间间 注意事项项 甲磺丁脲脲 （D860) 500mg 3g/日3/日68h肝脏脏氧化，肝病者禁用 氯氯磺丙脲脲 （特泌胰） 100300mg/日 1/ 日 36h肾脏缓肾脏缓 慢排泄，肾肾功能不全 禁用 格列本脲脲 （优优降糖） 2.515mg /日 1/日 24h老年及肾肾功能不全禁用 格列齐齐特 （达美康） 80320mg/日 23/日 1014h老年及肾肾功能不全慎用 抑制血小板黏附、聚集 格列喹酮喹酮 （糖适平） 30180mg/日 3/日 68h5%肾脏肾脏 排泄，轻轻中度肾肾功能 不全首选选 格列吡嗪嗪 （优优达灵） 530mg/日 3/日 68h短效，老年适用 格列吡嗪嗪控释释片 （瑞易宁） 520mg/日 1/日 24h整片吞服、时间时间 固定 格列美脲脲 （亚亚莫利） 18mg/日 1/日 1824h老年慎用 2 双胍类 【简介】 【药理作用】 【临床应用】 【不良反应】 2005年,国际糖尿病联盟(IDF) 全球2型糖尿病治疗指南推荐 二甲双胍作为2型糖尿病治疗 的一线药;2006年美国糖尿病 学会(ADA)和欧洲糖尿病研究 会(EASD)又联合发表共识:将 二甲双胍列入2型糖尿病患者 的第一步治疗中,即在生活方 式干预的同时接受二甲双胍治 疗。除非患者有禁忌证,否则 一旦确诊均应接受二甲双胍治 疗。 用于轻症非胰岛素依赖性糖 尿病，特别是有肥胖病人。 糖尿病人用此药后血糖可明显降 低，但正常人用后，作用不明显 。其作用机理是；促进组织对 葡萄糖的摄取； 增加肌肉组织 中糖的无氧分解；减少葡萄糖 在肠道的吸收；减少肝葡萄糖 的生成；改善胰岛素与其受体 的结合，增强胰岛素的作用； 拮抗胰高血糖素等的作用。 严重的不良反应是乳酸性酸血症，甚至 发生酮尿，降糖灵的此一反应发生率高 达50%，发生后死亡率也较高。 二、双胍类（惟一在餐中或餐后服）二甲双胍（metformin ）、苯乙双胍（phenformine） 有无胰岛功能均有降糖作用 机制：可能是降低食物吸收，促进组织摄取葡萄糖，增加无氧酵 解，改善内皮细胞，增敏胰岛素等。 除降糖作用外，可降低LDL和VLDL，治疗动脉粥样硬化。 不良反应：危及生命的不良反应为乳酸血症，胃肠道不适。消除 减慢或无氧代谢增加，禁用肾脏病和严重肺心病人。 Lower blood sugars, especially after eating, with no risk of hypoglycemia 如果在每餐饭的中间或在餐后立刻服药，可避免药物对胃的刺激， 减少副作用。 二甲双胍治疗糖尿病在降糖同时不增加体重，有轻度减肥作用，也 不引起低血糖，使用较广泛，对体形肥胖的糖尿病患者尤其适宜。 Biguanides Acts primarily by decreasing hepatic glucose output, largely by inhibiting gluconeogenesis. A very important property is its ability to reduce hyperlipidemia(LDL and VLDL cholesterol concentrations fall and HDL cholesterol rises). The patients often loses weight. Metformin is well absorbed orally, is not bound to serum proteins and is not metabolized. Adverse effects are largely gastrointestinal. Rarely, potentially fatal lactic acidosis Long term use may interfere with B12 absorption. 三、葡萄糖苷酶抑制药(餐前一分钟) 降血糖的机制：在小肠上皮刷状缘与碳水化合物竞争水解碳水化 合物的糖苷酶，减慢水解,葡萄糖产生的速度,延缓葡萄糖吸收 副作用: 胃肠道反应。服药期间应增加碳水化合物的比例，并限 制单糖的摄入量，以提高药物的疗效。 Alpha-glucosidase inhibitors- Acarbose Target organ: Intestine Action: Slows breakdown of carbs Time to reach maximum effect: 1 hr. inhibiting enzymes break carbohydrates down glucose levels rise more slowly，insulin more easily respond. digestion inhibited bloating, diarrhea. Mechanism: The sulfonylureas stimulate the pancreas to produce more insulin while acarbose works on the digestive system to slow the entry of glucose into the bloodstream after meals. Metformin decreases glucose production by the liver and increases the uptake of glucose by cells. 噻唑烷二酮类 曲格列酮、罗格列酮（文迪雅）、吡格列酮 增加靶细胞对Ins的敏感性，改善IR现象 通过核受体PPAR发挥作用，(PPAR对胆固醇吸收和动脉粥样 硬化可能具有重要的作用) 1、促进脂肪细胞分化，增加葡萄糖的摄取， 提高胰岛素敏感性 2、减少脂肪组织分泌TNF-和瘦素，后者与胰岛素 抵抗有关 3、增加机体产热和能量消耗，利于血糖和血脂的降低 文迪雅能够实现血糖长期达标,并具有降低FFA（导致IR的原因 之一）、减轻肝脂肪变、改善血压和减少微量白蛋白尿等,值得 在临床广泛应用。 -全球糖尿病意见领袖项目(The Global Opinion Leader in Diabetes Programme,GOLD) 作用方式 本类药物可直接增强2型糖尿病患者的肝脏、肌肉和 脂肪组织中胰岛素的效用。 调控很多胰岛素反应性基因转录：增强骨骼肌的葡萄 糖非氧化代谢，抑制肝脏的糖异生作用。 抑制动脉粥样硬化斑块的发展，从而改善胰岛素抵抗 及糖尿病心血管并发症的发生情况， 降低低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白(VLDL) 作用时间较长，一次服药，降糖作用可以维持24小时 ，因此，每日仅需服药一次，以每日早餐前1分钟服 药效果最好。 该类药通过肝药酶代谢，因此肾功能不足病人可以服 用 Although insulin is required for their action,these drugs do not promote its release from the pancreatic cells; thus, hyperinsulinmia dose not result. Mechanism of Action: They are known to target the peroxisome proliferator-activated receptor-r (PPAR r) -a nuclear hormone receptor. Ligands for PPARr regulate adipocyte production and secretion of fatty acids as well as glucose metabolism,resulting in increased insulin sensitivity in adipose tissue,liver,and skeletal muscle. Pharmacokinetics: Both pioglitazone and rosiglitazone are absorbed very well after oral administration and are extensively bound to serum albumin.Both undergo extensive metabolism by different cytochrome P450 isozymes. Adverse effects: Because there have been deaths from hepato- toxicity in patients taking troglitazone,it is strongly recommended that liver enzyme levels of patients on these medications be measured initially,then every two months for a year,and periodically thereafter.Weight increase can occur,possibly through the ability of TZDs to increase subcutaneous fat or due to fluid retention. 不良反应之一-体液潴留，水肿和骨折，噻唑烷二酮可能会加重 充血性心衰。 胰岛素促泌剂和胰岛素增敏剂新观点 Beta-细胞休息理论。 在强化降糖治疗的同时，兼顾beta-细胞 的休息和功能恢复。 SU类胰岛素促泌剂通过促进胰岛素分 泌，会增加beta-细胞负担。二甲双胍不 会增加B细胞负担。 糖尿病治疗新药物展望 胰岛素类似物药物：将人胰岛素氨基酸链的B28位脯氨酸以天 门冬氨酸代替 （诺和锐，NovoRapid)。餐前临时注射，模拟 了生理性的人胰岛素分泌模式，能快速起效并快速恢复，有效 地防止夜间低血糖的发生。 GLP-1（胰高糖素样多肽-1）类似物药物： 可降低血糖及糖化 血红蛋白,减轻体重，增加胰岛素敏感性，减少脂肪组织。不 仅降低餐后血糖，还能刺激胰岛细胞增殖和分化、抑制胰岛 细胞凋亡。 IAPP类似物药物:与胰岛素同由beta细胞分泌的另一种多肽-胰 淀素（IAPP）。延缓胃排空，降低食欲， 抑制糖原分解 ，减 少餐后肝源性葡萄糖输出，抑制胰高血糖素的产生等作用。人 IAPP蛋白在溶液中极易聚集变性失活，氨基酸序列修饰后得到 了类似物Symlin 。大大提高了蛋白稳定性，目前已在美国上 市。 “一种方案三步走” 第一步：生活干预+二甲双胍。3个月血 糖不达标，过渡到下一步。 第二步：有三种组合-二甲双胍+磺脲药 ，二甲双胍+基础胰岛素，二甲双胍+罗 格列酮。3个月后，血糖仍不理想，过 渡至第三步。 第三步：在上述治疗基础上，把基础胰 岛素治疗改为强化治疗 药药物药药理作用应应用不良反应应 胰岛岛素 （普通珠蛋白 锌锌 精蛋白锌锌 ） 减少糖的来 源，增加去 路 IDDM