Czynnik wzrostu fibroblastów typu 21

Czynnik wzrostu fibroblastów typu 21 (FGF-21) jest białkiem wydzielniczym wytwarzanym przez wątrobę i tkankę tłuszczową. Wykazano, że FGF-21 zwiększa insulinowrażliwość, zmniejsza stężenie glukozy w osoczu, a także wywiera korzystny wpływ na profil lipidowy w przedklinicznych modelach cukrzycy i otyłości. FGF-21 łączy receptory FGF ze szlakiem białka Ras/kinazy białkowej aktywowanej mitogenami (MAP) i stymuluje wychwyt glukozy przez adipocyty.¹⁰⁴ W niedawnym badaniu przeprowadzonym w celu ustalenia odpowiedniej dawki leku 46 otyłych chorych na cukrzycę typu 2 otrzymywało przez 28 dni analog FGF-21, LY 2405319. Stwierdzono istotne zmniejszenie stężenia glukozy w osoczu na czczo i stężenia insuliny, zmniejszenie stężenia cholesterolu LDL i triglicerydów o 10-20%, istotne zwiększenie stężenia cholesterolu HDL,^105,106 a także wzrost osoczowego stężenia adiponektyny, która jest adipocytokiną uwrażliwiającą na działanie insuliny. Masa ciała zmniejszyła się o 1,5-1,7 kg, chociaż ten spadek nie był istotny. Chociaż dokładne mechanizmy, za których pośrednictwem FGF-21 wywiera korzystny wpływ na metabolizm glukozy i lipidów w cukrzycy typu 2, muszą dopiero zostać ustalone, wydaje się, że lek ten charakteryzuje się nowym mechanizmem działania i może okazać się skuteczny jako lek hipoglikemizujący i hipolipemizujący.

Inhibitory dehydrogenazy 11-β-hydroksysteroidów typu 1

Dehydrogenaza 11-β-hydroksysteroidów typu 1 (11-β-HSD-1) nasila przekształcenie kortyzonu (który jest nieaktywny) w kortyzol (aktywny) w wątrobie i tkance tłuszczowej bez zaburzenia osi przysadkowo-nadnerczowej (z udziałem ACTH). U genetycznie otyłych myszy z hiperglikemią inhibitory 11-β-HSD-1 wywierają korzystny wpływ na insulinowrażliwość, hiperglikemię oraz profil lipidowy osocza. W ciągu ostatniej dekady opracowano, zsyntetyzowano i zbadano w próbach klinicznych wiele inhibitorów 11-β-HSD-1.^107,108 Efekt hipoglikemizujący tej klasy leków przeciwcukrzycowych jest niewielki. W 28-dniowej próbie klinicznej fazy IIb, w której oceniono INCB 13739, stwierdzono trend w kierunku zmniejszenia stężenia glukozy w osoczu na czczo (o 19,5 mg/dl), a także tendencję do wzrostu zużycia glukozy zależnego od insuliny oraz zmniejszenia wytwarzania glukozy w wątrobie (w ocenie za pomocą normoglikemicznej klamry insulinowej).¹⁰⁹ W innym badaniu nie zaobserwowano jednak poprawy insulinowrażliwości u chorych na cukrzycę typu 2 leczoną dietą, u których zastosowano karbenoksolon.¹¹⁰ W próbie klinicznej III fazy u 80 chorych na cukrzycę typu 2 i z zespołem metabolicznym MK-0916 spowodował niewielkie zmniejszenie stężenia HbA_1C (p <0,05) bez istotnego spadku stężenia glukozy w osoczu na czczo lub po 2-godzinnym OGTT.¹¹¹ W badaniach nad dwoma nowymi inhibitorami 11-β-HSD-1, RO151 i RO838, stwierdzono tendencję do zmniejszenia stężenia HbA_1C bez zmian parametrów lipidowych.¹¹²

Inhibitory acylotransferazy diglicerydów

Istnieją dwa izoenzymy acylotransferazy diglicerydów, czyli transferazy diacyloglicerolacylu (DGAT). DGAT-1 katalizuje syntezę triglicerydów z diacyloglicerolu (DAG) i acylo-CoA, będącą ostatecznym etapem syntezy triglicerydów. Poprzez hamowanie DGAT-1 w przewodzie pokarmowym można zmniejszyć hiperlipidemię poposiłkową i w badaniach przedklinicznych wykazano, że wiąże się to z uwrażliwieniem na działanie insuliny, zmniejszeniem zawartości triglicerydów w wątrobie oraz redukcją masy ciała.¹¹³ W tygodniowym randomizowanym badaniu kontrolowanym placebo u 62 otyłych mężczyzn AZD 7687 wywoływał zależne od dawki zmniejszenie poposiłkowych wahań stężenia triglicerydów w osoczu, co wskazuje na hamowanie aktywności DGAT-1 w jelicie.¹¹⁴ Podczas przyjmowania dawek, które zmniejszyły wahania stężenia triglicerydów o ≥250%, obserwowano jednak nasilone objawy niepożądane ze strony przewodu pokarmowego. Obawy budzi również obserwacja, iż hamowanie aktywności DGAT-1 powoduje zwiększenie stężenia DAG i ceramidów w mięśniach, a wykazano, że te dwie pochodne kwasów tłuszczowych wywołują insulinooporność.¹¹⁵ Co więcej, nadmierna ekspresja DGAT w mięśniach szkieletowych zmniejszała stężenie lipotoksycznych pochodnych kwasów tłuszczowych, hamowała syntezę triglicerydów, zwiększała utlenianie kwasów tłuszczowych oraz wywierała korzystny wpływ na zależne od insuliny zużycie glukozy w mięśniach.¹¹⁵

Leki przeciwzapalne

W cukrzycy typu 2 tkanka tłuszczowa jest w stanie przewlekłego zapalenia,¹¹⁶ a zasadniczą rolę w tym procesie zapalnym odgrywa hipoksja w tej tkance.¹¹⁷ Oprócz hipoksji w tkance tłuszczowej do przewlekłego zapalenia w otyłości przyczyniają się również metabolity wolnych kwasów tłuszczowych i glukozy, w tym DAG, ceramidy oraz wolne rodniki tlenowe, które bezpośrednio aktywują kinazy sygnałowe (kinaza białkowa C, kinaza domeny N-końcowej białka c-Jun [JNK] i kinaza receptora insuliny), pobudzają receptory błonowe (TLR4, CD36) odgrywające rolę w zapaleniu, a także indukują stres w retikulum endoplazmatycznym.^118,119 Hamowanie tych szlaków zapalnych jest więc postulowaną strategią poprawy insulinowrażliwości, zmniejszania stężenia glukozy w osoczu oraz prewencji lub spowalniania rozwoju miażdżycy u chorych na cukrzycę typu 2. Spośród różnych leków przeciwzapalnych najlepiej zbadane zostały salicylany w dużych dawkach.

Szlak inhibitora podjednostki β kinazy czynnika jądrowego κB (IKKβ) i czynnika jądrowego κB (NF-κB) jest silnym szlakiem zapalenia aktywowanym przez wolne kwasy tłuszczowe, metabolity lipotoksyczne, wolne rodniki tlenowe oraz stres w retikulum endoplazmatycznym. IKKβ wywołuje aktywację NF-κB poprzez fosforylację inhibitora κβα (Iκβα), co prowadzi do odłączenia tego ostatniego od NF-κB w cytozolu. NF-κB jest czynnikiem transkrypcyjnym, który następnie przemieszcza się do jądra komórkowego, gdzie aktywuje geny kontrolujące syntezę czynnika martwicy nowotworów typu α oraz innych kinaz serynowych, które hamują przekazywanie sygnału insuliny i wywołują insulinooporność.^119-121 Salicylany w dużych dawkach hamują aktywność IKKβ,¹²² zmniejszają insulinooporność w mięśniach i ograniczają wytwarzanie glukozy w wątrobie w modelach cukrzycy u gryzoni.^123,124

W dużej randomizowanej próbie klinicznej sponsorowanej przez National Institutes of Health (NIH), w której uczestniczyło 286 chorych na cukrzycę typu 2, salsalan (w dawce 3,5-4 g dziennie) spowodował zmniejszenie stężenia HbA_1C o 0,33 (p <0,01 w porównaniu z początkiem obserwacji oraz placebo).¹²⁵ Mimo że te wyniki są obiecujące, zmniejszenie stężenia HbA_1C było niewystarczające, aby uzasadniać kontynuację badania. Należy jednak podkreślić, że w cukrzycy i otyłości dochodzi do aktywacji wielu szlaków zapalenia i zahamowanie jednego z nich może nie być wystarczające do uzyskania klinicznie istotnego zmniejszenia stężenia HbA_1C (o ≥0,5%). W celu wywołania większego spadku stężenia HbA_1C konieczne może być więc jednoczesne hamowanie szlaku IKKβ/NF-κB oraz kinazy MAP, JNK, TLR4 lub innych szlaków.¹¹⁹

Antagoniści receptora glukagonu

Dobrze wiadomo, że w cukrzycy typu 2 stężenie glukagonu w osoczu jest zwiększone, a wątroba jest nadwrażliwa na działanie glukagonu.^28,29 Wykazano również, że zmniejszenie stężenia glukagonu w osoczu za pomocą somatostatyny powoduje normalizację zwiększonej szybkości podstawowego wytwarzania glukozy w wątrobie oraz stężenia glukozy w osoczu na czczo u chorych na cukrzycę typu 2 i z hiperglikemią, utrzymując zarazem podstawowe stężenie insuliny w osoczu.²⁷ Hamowanie wydzielania glukagonu i spowodowane tym zmniejszenie wytwarzania glukozy w wątrobie jest jednym z głównych mechanizmów, za pośrednictwem których zarówno inhibitory DPP-4, jak i agoniści receptora GLP-1 poprawiają kontrolę glikemii w cukrzycy typu 2. Doprowadziło to do opracowania antagonistów receptora glukagonu, leków które w modelach cukrzycy u zwierząt skutecznie zmniejszały zwiększoną szybkość podstawowego wytwarzania glukozy w wątrobie oraz stężenie glukozy w osoczu na czczo.¹²⁶

Zsyntetyzowano kilka doustnie podawanych substancji będących antagonistami receptora glukagonu. Główne obawy w odniesieniu do tej klasy leków dotyczą wywoływanego przez nie rozrostu komórek α trzustki i przewlekle zwiększonego stężenia glukagonu w osoczu. Opracowano jednak również takie leki z grupy antagonistów receptora glukagonu, których działanie prowadzi do zmniejszenia stężenia glukozy we krwi bez wywoływania znacznego rozrostu komórek α i powoduje jedynie umiarkowany wzrost stężenia glukagonu w osoczu.¹²⁷ W badaniach II fazy wykazano, że zarówno MK-0893, jak i MK-3577 znacznie zmniejszały stężenie HbA_1C,¹²⁸ ale badania nad tymi substancjami przerwano z powodu obserwowanego również wzrostu stężenia cholesterolu LDL. W 24-tygodniowym badaniu podawanie LY 2409021 w dawce 20 mg na dobę spowodowało zmniejszenie stężenia HbA_1C o 0,92%, ale wzrost aktywności aminotransferaz wątrobowych, mimo że niewielki, może ograniczać kliniczną przydatność tego leku.¹²⁹

Aktywatory glukokinazy

Glukokinaza jest enzymem fosforylującym wolną glukozę po jej wniknięciu do komórki. Ze względu na dużą wartość stałej Michaelisa (Km) enzym ten może szybko reagować na wzrost stężenia glukozy w osoczu. W komórkach β swoista glukokinaza jest enzymem limitującym szybkość metabolizmu glukozy, a więc również wydzielania insuliny, natomiast w wątrobie inna glukokinaza reaguje na wzrost stężenia glukozy w otoczeniu zwiększeniem syntezy glikogenu i zahamowaniem wytwarzania glukozy w wątrobie. Kliniczne znaczenie glukokinazy ilustrują mutacje inaktywujące ten enzym, które są odpowiedzialne za cukrzycę MODY (maturity-onset diabetes of the young) typu 2. Te unikatowe właściwości glukokinazy oraz jej ważna rola w regulacji wydzielania insuliny i wytwarzania glukozy w wątrobie skłoniły do poszukiwań aktywatorów tego enzymu w komórkach β i/lub hepatocytach.¹³⁰

Złożono ponad 100 wniosków patentowych dotyczących aktywatorów glukokinazy, ale dotychczasowe wyniki są rozczarowujące. Początkowo uzyskano zachęcające wyniki stosowania aktywatorów glukokinazy badanych przez firmy Roche i Merck, ale z czasem ich skuteczność zanikała, co spowodowało przerwanie programów badań klinicznych. Podobne zmniejszanie się skuteczności zaobserwowano w przypadku AZD1656 w 6-miesięcznej próbie klinicznej, a także w przypadku AMG 151 (uprzednio Bio Array-403). Nowy wątrobowo swoisty aktywator (TTP 399), który nie interferuje z wiązaniem się glukokinazy z jej białkiem regulatorowym, okazał się obiecujący w 6-tygodniowym badaniu fazy IIb u chorych na cukrzycę typu 2, zmniejszając stężenie HbA_1C o 0,92% w porównaniu z początkiem obserwacji oraz o 0,53% w porównaniu z placebo.¹³¹ Okres leczenia był jednak krótki i oczekiwane są wyniki dłużej trwających badań.

Mimo tych w znacznym stopniu negatywnych wyników przewiduje się, że prace nad nowymi aktywatorami glukokinazy będą trwały ze względu na kluczową rolę tego enzymu w regulacji homeostazy glukozy. W dwóch niedawnych badaniach^132-134 u chorych na cukrzycę typu 2, w których oceniano wątrobowo swoiste aktywatory glukokinazy GKM-001 i PF-04991532, wykazano ich skuteczność hipoglikemizującą, ale badania te były krótkie (14 dni) i obejmowały małą liczbę badanych.

Inhibitory fruktozo-1,6-bisfosfatazy

Fruktozo-1,6-bisfosfataza jest enzymem o dwukierunkowym działaniu, który katalizuje przekształcanie fruktozo-1,6-bisfosforanu w fruktozo-6-fosforan oraz z powrotem w fruktozo-1,6-bisfosforan i odgrywa zasadniczą rolę w regulacji glikolizy (wytwarzanie fruktozo-6-fosforanu) i glukoneogenezy (wytwarzanie fruktozo-1,6-bisfosforanu). Kiedy seryna w pozycji 32 tego dwufunkcjonalnego białka zostanie ufosforylowana, ujemny ładunek powoduje zmianę konformacji enzymu sprzyjającą aktywności fruktozo-1,6-bisfosfatazy, natomiast w przeciwnym razie przeważa aktywność fosfofruktokinazy 2.¹³⁵ U chorych na cukrzycę typu 2 szybkość podstawowego wytwarzania glukozy w wątrobie jest zwiększona z powodu zwiększenia tempa glukoneogenezy.

W zwierzęcych modelach cukrzycy typu 2 hamowanie aktywności fruktozo-1,6-bisfosfatazy skutecznie zmniejsza wytwarzanie glukozy w wątrobie z różnych substratów wykorzystywanych do glukoneogenezy, nie wywołując przy tym hipoglikemii.^136,137 Wstępne wyniki stosowania MB07803 w 14-dniowym badaniu u 42 chorych na cukrzycę typu 2 wskazują na niewielkie zmniejszenie stężenia glukozy w osoczu na czczo.¹³⁸ Obawy o bezpieczeństwo w związku z możliwością występowania hipoglikemii i kwasicy mleczanowej mogą ograniczać kliniczną przydatność inhibitorów fruktozo-1,6-bisfosfatazy oraz innych leków hamujących glukoneogenezę w hepatocytach.