Инсулин и инсулинотерапия: темный лес или стройная система
СтатьиОпубликовано в журнале:
В мире лекарств »» №2 1998 Е.Г. СТАРОСТИНА, ДОЦЕНТ КАФЕДРЫ ЭНДОКРИНОЛОГИИ ФАКУЛЬТЕТА УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВРАЧЕЙ МОНИКИ, КАНДИДАТ МЕДИЦИНСКИХ НАУК
Инсулин относится к тем немногочисленным, действительно жизнеспасающим лекарствам, которые произвели настоящий переворот в судьбе больных: до получения инсулина в 1922 г. больных инсулинзависимым ("юношеским") сахарным диабетом ждала неминуемая смерть от диабетической комы в течение одного-двух лет от начала заболевания, несмотря на применение самых фантастических и изнурительных диет. С момента создания первого препарата прошло более 75 лет, однако до сих пор остаются актуальными, хотя и резкими, сказанные тогда слова пионера диабетологии Э.П. Джослина (США): "Инсулин - лекарство для умных, а не для дураков, будь то врачи или пациенты". Ему вторит и Дж. Хэрроп, автор первого в мире пособия по инсулинотерапии (1924 г.): "Как часто бывает при появлении новых терапевтических средств, в случае с инсулином мы имеем дело с палкой о двух концах. Если применять его правильно - это благо, а если неправильно - это опасность для больного!
К 1998 г. в России зарегистрировано более 20 препаратов инсулина короткого действия (ИКД) и около 40 препаратов инсулина продленного действия (ИПД). Многолетний опыт консультирования в многопрофильных стационарах заставляет признать, что степень осведомленности врачей-неэндокринологов о свойствах, качественных и количественных различиях препаратов инсулина весьма низка, что приводит к большому числу ошибок в инсулинотерапии. Между тем ориентироваться в препаратах инсулина должен врач любой специальности, поскольку до 3-4% населения в целом и до 10-30% пациентов стационара страдают сахарным диабетом.
Препараты инсулина отличаются друг от друга по степени очистки; источнику получения (бычий, свиной, человеческий); веществам, добавляемым к раствору инсулина (удлиняющим его действие, бактериостатикам и т.д.); концентрации; величине рН; возможности смешивания ИКД с ИПД.
Строение, изготовление и очистка инсулина
Инсулин - двухцепочечный белок с молекулярной массой около 5750 дальтон, состоящий из 51 аминокислоты. Предшественником инсулина является про-инсулин, в котором обе инсулиновые цепочки скреплены молекулой соединительного пептида (С-пептида). Годовая потребность в инсулине в мире составляет около 65 миллиардов единиц (1 единица = 42 мкг чистого вещества), поэтому производство инсулина требует высокотехнологичных способов его массового изготовления. Раньше инсулин экстрагировали из поджелудочных желез крупного рогатого скота или свиней кислотно-спиртовым методом с последующей нейтрализацией и высаливанием; полученный таким образом препарат содержал лишь 89-90% инсулина. Повторным растворением и рекристаллизацией содержание инсулина увеличивали до > 90% (обычная степень очистки).
Для улучшения очистки инсулина далее его подвергают хроматографии. После однократной хроматографии препарата, предварительно прошедшего первичную очистку методом кристаллизации, получают так называемые монопиковые инсулины (помимо инсулина они содержат монодезаминоинсулин, моноаргинининсулин и моноэтилинсулин). После многократной хроматографии удается очистить инсулин до такой степени, при которой никаких примесей практически не остается - эти инсулины называются монокомпонентными (как правило, имеют маркировку на флаконе - МС). Сегодня необходимо стремиться к применению только препаратов инсулина высокой степени очистки: образование циркулирующих антител к инсулину (в конечном итоге снижающих его активность) и местные реакции при их использовании отмечаются значительно реже.
Виды препаратов инсулина по источнику получения
Инсулин свиньи и быка отличается от человеческого по аминокислотному составу: бычий - по трем аминокислотам, а свиной - по одной. Неудивительно, что при лечении бычьим инсулином побочные реакции развиваются гораздо чаще, чем при терапии свиным или человеческим инсулином. Эти реакции выражаются в иммунологической инсулинорезистентности, аллергии к инсулину, липодистрофиях (изменении подкожножировой клетчатки в месте инъекции).
Несмотря на явные недостатки бычьего инсулина, он все еще широко используется в мире, прежде всего в развивающихся странах, большим количеством больных, поскольку благодаря избытку сырья производство его обходится недорого. И все же недостатки бычьего инсулина в иммунологическом плане столь очевидны, что его ни в коем случае не рекомендуется назначать больным впервые выявленным сахарным диабетом, беременным или для кратковременной инсулинотерапии, например в периоперационном периоде. Отрицательные качества бычьего инсулина сохраняются и при использовании его в смеси со свиным, поэтому смешанные (свиной+бычий) инсулины также не стоит использовать для терапии указанных категорий больных.
Препараты инсулина человека по химической структуре полностью идентичны человеческому инсулину. В принципе, инсулин человека можно производить четырьмя способами: 1) полным химическим синтезом; 2) экстракцией из поджелудочных желез человека (оба этих способа не подходят из-за неэкономичности: недостаточной разработанности первого способа и недостатка сырья для массового производства вторым способом); 3) полусинтетическим методом с помощью ферментно-химической замены в положении 30 В-цепи аминокислоты аланина в свином инсулине на треонин; 4) биосинтетическим способом по генноинженерной технологии. Два последних метода позволяют получить человеческий инсулин высокой степени очистки.
Преимущество полусинтетического метода в том, что исходное вещество (свиной инсулин) получают и очищают давно и хорошо известными и усовершенствованными способами. Появлению вторичных примесей после ферментно-химической обработки можно воспрепятствовать соответствующим контролем качества. Недостаток полусинтетического метода заключается в постоянной зависимости производства от исходного сырья - свиного инсулина. При биосинтетическом производстве человеческого инсулина необходимый геномный материал переносят в микроорганизмы, которые начинают синтезировать предшественники инсулина.
Современные технологии на фирмах "Хехст" (Германия), "Эли Лилли" (США) и "Ново Нордиск" (Дания) - это три крупнейших мировых производителя инсулина - отличаются друг от друга по патентно-правовым аспектам. "Эли Лилли", первая фирма, которая приступила к использованию генноинженерной технологии производства инсулина, с 1987 г. работает на человеческом геноме. С его помощью кишечная палочка (E.coli) синтезирует проинсулин, который после ферментного отщепления С-пептида превращается в инсулин (примеры - препараты Хумулин-Р, Хумулин-цинк, Хумулин-Н). "Ново Нордиск" применяет синтетически полученную ДНК для "мини-про-инсулина", то есть такого проинсулина, в котором С-пептид значительно короче, чем в проинсулине человека. Эту синтетическую ДНК вводят в дрожжевые микроорганизмы, которые начинают синтезировать "мини-проинсулин", из которого потом ферментным способом выделяют инсулин, по аминокислотной последовательности соответствующий человеческому (примеры - Актрапид-НМ, Протафан-НМ и Актрафан-НМ).
Основной проблемой биосинтетическиго метода получения инсулина человека является полная очистка конечного продукта от малейших примесей использованных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Новые методы контроля качества гарантируют, что биосинтетические инсулины человека вышеперечисленных производителей свободны от каких-либо вредных примесей; таким образом, их степень очистки и сахароснижающая эффективность отвечают самым высоким требованиям и являются практически одинаковыми. Каких-либо нежелательных побочных действий, зависящих от примесей, эти препараты инсулина не имеют.
Вещества, добавляемые к инсулину
Добавки к инсулину вносят для: а) удлинения действия инсулина и кристаллизации, б) дезинфекции, в) придания препарату буферных свойств (таблица 1).
Таблица 1. Характеристики коммерческих препаратов инсулина (адаптировано по International Textbook on Diabetes, 1997)
| Тип инсулина | Синонимы | Удлинитель | Консервант | Буфер/соли | Bиды | Примеры (торговые названия) |
| Короткого действия | "Простой", растворимый | Нет | Метилпарабен m-Крезол Фенол | NaCl Глицерин Na(H)PO4 Ацетат Na | Человеч. Свиной Бычий | Актрапид-НМ, Хумулин-Р Актрапид, Актрапид-МС Инсулин для инъекций (СССР, более не производится) |
| НПХ (NPH) | Изофан | Протамин | m-Крезол Фенол | Глицерин Na(H)PO4 | Человеч. Свиной Бычий | Протафан-НМ, Хумулин-Н Протафан-МС Протамин-инсулин (СССР, более не производится) |
| Ленте | Инсулин-цинк-суспензия (смешанн.) | Цинк | Метилпарабен | NaCl Ацетат Na | Человеч. Свиной Бычий | Монотард-НМ, Хумулин-цинк Монотард-МС, Ленте-МС Ленте |
| Ультра-ленте | Инсулин-цинк-суспензия (кристалл.) | Цинк | Метилпарабен | NaCl Ацетат Na | Человеч. Бычий | Ультраленте Ультратард |
Таблица 2. Длительность действия наиболее употребительных препаратов свиного и человеческого инсулина* (упрощенные рекомендации)
| Тип препарата | Начало | Максимум | Продолжительность | |
| малые дозы (разовые) | большие дозы (разовые) (разовые) | |||
| 1. Инсулины короткого действия | 15-40 мин | 1,5-4 часа | 4-6 ед: 4 часа | 16-20 ед: 6 часов |
| 2. Инсулины промежуточного действия** | 2 часа | 6-8 часов | 8-10 ед: 12-14 часов | более 20 ед: 16-18 часов |
| 3. Инсулины длительного действия*** | 4 часа | 8-10 часов | 8-10 ед: 14 часов | более 20 ед: 20-22 часа |
** Препараты инсулина цинк-суспензии (Лонг, Ленте, Монотард, Хумулин-цинк.) и протамин-инсулина (Протафан, Хомофан, НПХ, Хумулин-Н)
*** Препараты инсулин-цинк-суспензии кристаллической (Ультраленте, Ультратард)
а) Удлиняющее действие инсулина. Первый ИПД был создан в конце 30-х гг., чтобы больные смогли делать инъекции реже, чем это было при использовании только ИКД, - по возможности один раз в сутки (было ли это действительно хорошо для больных и каковы преимущества и недостатки той или иной схемы инсулинотерапии - тема другой статьи).
НПХ-инсулин (синонимы - нейтральный протамин Ха-гедорна, NPH, изофан-инсулин, протамин-инсулин) содержит инсулин и протамин в изофанных, то есть равных, количествах, при которых нет избытка ни инсулина, ни протамина. Протамин - белок со щелочными свойствами, который получают из рыбьих молок. Аллергические реакции на него встречаются крайне редко. Нейтральный рН препарата обеспечивается добавлением фосфатного буфера. Чтобы протамин мог образовывать кристаллы инсулина, добавляют небольшое количество цинка, фенола и/или крезола.
Инсулин-цинк-суспензия (ИЦС) был разработан после того, как было обнаружено, что добавление небольших количеств цинка при нейтральном рН удлиняет действие инсулина. Первым препаратом этого типа был инсулин Ленте. Буферные свойства раствору придают не с помощью фосфатного (как в случае с протамин-инсулином), а с помощью других буферов, например ацетатного. Степень замедления действия инсулина в препаратах ИЦС зависит от физического состояния инсулина (величины кристаллов): аморфная ИЦС действует быстрее, чем кристаллическая ИЦС. Из аморфной и кристаллической ИЦС можно сделать смесь, которая по длительности действия будет аналогична НПХ-инсулину. Вначале такая комбинация была стабильной только в том случае, если аморфную часть брали из свиного, а кристаллическую - из бычьего инсулина. Такой состав имеет инсулин Ленте, состоящий из 3 частей свиного аморфного и 7 частей бычьего кристаллического инсулина. Позднее удалось создать инсулин продленного действия с соотношением: 3 части свиного аморфного и 7 частей свиного кристаллического инсулина (Монотард).
Синтетическое вещество сурфен (аминометилхинолил-мочевина) применяется для удлинения действия инсулина в ранее выпускавшемся В-инсулине (Берлин-Хеми). Сурфен вместе с инсулином находится в растворе, поэтому это единственные прозрачные препараты ИПД. Раствор имеет кислый рН. После введения в подкожножировую клетчатку, рН которой нейтрален, происходит выпадение исулин-сурфеновых комплексов в виде аморфных частиц. Продолжительность действия сурфен-инсулина короче, чем НПХ-инсулина и различных ИЦС, а его действие начинается значительно раньше. Часто развивается аллергия к сурфену. Кислый рН этих препаратов может вызвать и местные кожные реакции.
Важнейший факт, который у нас пока не очень широко известен: более короткая продолжительность действия практически всех препаратов инсулина по сравнению с той, которая традиционно указывалась в инструкциях и справочниках, - это особенно относится к инсулинам человека (таблица 2). Ранние исследования с использованием радиоактивной метки показали, что, например, препараты типа ИЦС-кристаллического циркулируют в крови более 36-48 часов. Однако в таких исследованиях констатировалось лишь наличие препарата в крови, включая и его следовые количества. Но это отнюдь не означает, что и его сахароснижающее действие, а именно оно интересует нас как мера клинической активности инсулина, столь же продолжительно. Истинная продолжительность сахароснижающего эффекта была определена более точным методом (метод одновременной инфузии глюкозы и инсулина, или "клэмп") около 10 лет назад.
Оказалось, что длительность сахароснижающего действия препаратов группы ИЦС (Ленте, Лонга, Инсу-лонга, Монотарда, Хумулина-цинка), а также группы НПХ (Протафана, Хомофана, Хумулина-N) не превышает 12-18 часов (в зависимости от дозы), а препаратов типа ИЦС-кристаллической (в том числе Ультраленте и Ультратарда) - 20-22 часов, в очень редких случаях - 24. Поэтому все препараты группы ИЦС и НПХ-инсулина рекомендуется вводить дважды в сутки. По современной классификации они относятся к пролонгированным препаратам промежуточного действия. К препаратам длительного действия относят Ультраленте и Ультратард (ИЦС кристаллическая), хотя для более стабильной базальной концентрации инсулина в крови рекомендуется вводить их не один, а два раза в сутки. Это позволяет уменьшить их дозу и, соответственно, риск гипогликемии. По этой же причине отошли от использования препаратов типа ИЦС-аморфной (Семиленте, Семилонга), которые действуют не половину суток, как считали ранее, а 8-10 часов и не удовлетворяют требованиям к фоновым инсулинам.
В инструкциях к препаратам группы ИЦС более позднего выпуска, например Инсулонгу и Монотарду, уже указываются новые данные о продолжительности их действия (до 18 часов). Иногда эндокринологи назначают больным одновременно препарат типа Ленте (полагая, что он действует 24 часа) плюс Инсулонг (считая его близким к аморфному). Это ошибочно, так как профиль действия перечисленных препаратов одинаков, и назначать их в смеси нецелесообразно.
б) Дезинфицирующие вещества и консерванты. Дезинфицирующим действием обладают некоторые из субстанций, которые и без того необходимо вносить в препарат по фармако-технологическим соображениям. Так, например, в НПХ уже содержатся фенол и крезол (оба вещества обладают неприятным запахом). Метил парабензоат (метилпарабен), напротив, не имеет запаха. Все дезинфицирующие вещества в тех концентрациях, в которых они присутствуют в препаратах инсулина, не оказывают какого-либо отрицательного влияния. В препараты ИЦС нельзя добавлять фенол, изменяющий физические свойства частиц инсулина, поэтому данные препараты содержат метилпарабен. Ионы цинка, содержащиеся в этих препаратах, также оказывают антимикробное действие. Несмотря на многократное введение иглы во флакон с инсулином, такая многоступенчатая антибактериальная защита предотвращает осложнения, которые могли бы возникнуть из-за их бактериального обсеменения.
в) Вещества, необходимые для кристаллизации и придания буферных свойств. Для перевода инсулина в кристаллическое состояние в ИЦС необходимо добавлять NaCl. Некоторые препараты в качестве буфера содержат фосфаты. Фосфатсодержащий инсулин ни в коем случае нельзя смешивать с ИЦС! Иначе может выпасть осадок фосфата цинка, который непредсказуемым образом укоротит продолжительность действия цинк-инсулина.
Концентрация инсулина
Первые препараты инсулина содержали лишь 1 единицу инсулина в 1 мл. Позже их концентрация была увеличена. Большинство препаратов, использующихся в России, содержат 40 единиц инсулина в 1 мл (U-40). Однако во многих странах применяется инсулин, содержащий 100 единиц в 1 мл (U-100). Целесообразность перехода к U-100-инсулину у нас в стране пока вызывает сомнения.
Проблемы возникают уже сейчас, когда часть больных стала пользоваться инъекторами инсулина (шприц-ручками), в которых применяются специальные картриджи (пенфиллы) с инсулином U-100. В случае поломки шприца-ручки некоторые больные набирают U-100-инсулин из пенфиллов инсулиновыми шприцами, предназначенными для инсулина U-40 (и градуированными именно на эту концентрацию).
Практически никто из больных (да и многие врачи) не отдают себе отчета в том, что градуировка шприцев на единицы инсулина есть не что иное, как градуировка по объему раствора, рассчитанная именно на U-40-инсулин: 4 ед инсулина соответствуют 0,1 мл раствора, 6 ед - 0,15 мл и так далее, вплоть до 40 единиц, соответствующих 1 мл раствора (еще раз подчеркнем: при концентрации инсулина 40 ед/мл!). Если в такой шприц набрать инсулин с концентрацией 100 ед/мл до метки, например, 20 единиц, то получится, что в набранном объеме (0,5 мл) содержится уже 100 ед/мл х 0,5 = 50 единиц инсулина! Таким образом, набирая U-100-инсулин в обычные инсулиновые шприцы и ориентируясь при этом на метки "единиц", мы всякий раз будем набирать дозу (100 ед/мл: 40 ед/ мл), превышающую в 2,5 раза ту, что отмечена возле данного деления шприца. Если больной или врач вовремя не обратят внимание на эту ошибку, возможны случаи тяжелых гипогликемий из-за передозировки инсулина, что мы неоднократно и наблюдали на практике.
В последнее время в нашу страну по каналам гуманитарной помощи попадали инсулиновые шприцы, предназначенные для U-100-инсулина и градуированные именно для него. По ошибке в эти шприцы можно набрать из флаконов привычный нам U-40-инсулин, и тогда доза инсулина в шприце, рассуждая аналогично, однако "в обратную сторону", окажется в 2,5 раза меньше той, что указана возле соответствующего деления шприца. Как следствие этого, можно ожидать "необъяснимое" повышение сахара крови - необъяснимого, впрочем, если не знать следующего правила: ддя каждой концентрации инсулина - соответствующий шприц!
Тщательно продуманный план, по которому осуществляли переход на U-100-инсулин, например в Швейцарии, может служить образцом. Однако он требует тесного взаимодействия и обучения всех участвующих сторон: больных, врачей, фармацевтов, промышленности и администрации.
рН инсулинового раствора
Некоторые препараты инсулина выпускаются в растворах с кислым рН (например, таким был отечественный препарат "инсулин для инъекций", или "простой инсулин"; Депот-инсулин S, Депот-инсулин CR, Комб-инсулин и Комб-инсулин S, Германия). Кислые инсулины дают гораздо более выраженные иммунологические реакции на экзогенный инсулин и повышенную частоту реакций местной непереносимости. В настоящее время от применения препаратов инсулина с кислым рН практически отказались.
Смешивание инсулинов короткого и продленного действия
Современная инсулинотерапия, особенно при сахарном диабете I типа, обычно предусматривает применение как ИКД, так и ИПД. Больным было бы удобнее, если бы препараты ИКД и ИПД можно было смешивать в одном шприце и вводить одновременно, делая не два прокола кожи, а один. Предпосылкой терапии такого рода служит наличие химической и галеновой (т.е. зависящей от состава) сочетаемости ИКД и ИПД.
Особенно важно то, чтобы при смешивании ИКД и ИПД не растягивалось и не пропадало быстрое начало действия ИКД. Доказано, что ИКД можно смешивать в одном шприце с изофанным НПХ-инсулином, при этом быстрое начало действия ИКД не тормозится. Смеси этих инсулинов можно хранить.
Что касается препаратов ИЦС, то уже давно было известно, что кристаллическую ИЦС нельзя смешивать с ИКД, поскольку избыток цинка превращает ИКД в ИПД - по крайней мере, частично. Это доказано для Ультратарда. Если набрать в один шприц смесь Актрапида-НМ (ИКД) с Монотардом-НМ (ИПД) и сразу ввести ее под кожу, биодоступность ИКД уменьшается, поэтому начало его действия наступает позже, чем при раздельном введении этих препаратов. Поэтому смешивать Актрапид-НМ с Монотардом-НМ тоже нельзя.
Некоторые больные вначале вводят ИКД, а затем, оставив иглу под кожей и слегка изменив ее направление, через нее же вводят цинк-инсулин. Хотя научных исследований по этому способу проводилось мало, нельзя исключить, что в части случаев и при таком введении под кожей образуется смесь ИКД с цинк-инсулином, что нарушит всасывание первого компонента. Поэтому мы рекомендуем совершенно раздельное введение ИКД и цинк-инсулина (в виде двух отдельных инъекций в участки кожи, отстоящие друг от друга не менее чем на 1 см; понятно, что это менее удобно, чем применение протамин-инсулина в одном шприце с ИКД).
При смешивании с сурфен-инсулинами или неизофанными НПХ-инсулинами ИКД частично или полностью превращается в ИПД, поэтому приготовление подобных смесей нецелесообразно. В нашей стране отношение к смешиванию препаратов инсулина прошло два этапа. Вначале многие смешивали в одном шприце любые препараты инсулина, не зная об их особенностях. Затем перешли к другой крайности, вообще отказавшись от смешивания ИКД с ИПД и вводя их только раздельно, тем самым количество инъекций (проколов кожи) удваивалось. По-видимому, необходимо активнее доводить информацию о возможности смешивания ИКД и изофанного НПХ-инсулина до тех больных, которые ими пользуются.
Выпускаются и так называемые комбинированные инсулины - комбинации ИКД с НПХ-инсулинами в фиксированном процентном соотношении. Наиболее оправдывают себя смеси, содержащие 30% простого и 70% НПХ-инсулина, например инсулин Микстард и Актрафан-НМ (Ново Нордиск), Профиль III (Эли Лилли) или 25% простого и 75% НПХ-исулина, например Депот-Н-инсулин (Хехст). Однако такие комбинированные препараты больше подходят для больных, которым свойственны постоянный образ жизни, режим питания и двигательной активности (например, для пожилых больных сахарным диабетом II типа), так как они неудобны для проведения современной "гибкой" инсулинотерапии с частым изменением дозы ИКД при относительно мало меняющейся дозе ИПД.
Какие препараты инсулина лучше применять?
Собственно говоря, для эффективной инсулинотерапии требуется лишь один препарат ИКД и один препарат ИПД, которые можно было бы смешивать друг с другом, а также - в основном для пожилых больных - препарат инсулина комбинированного действия. Согласно современным рекомендациям, следует использовать препараты инсулина, соответствующие следующим критериям: высокая степень очистки; нейтральный рН; возможность смешивания ИКД и ИПД. Из группы ИПД желательно применять препараты с продолжительностью действия 12-18 часов, подходящие для двукратного введения в сутки. Препараты типа Семиленте и Ленте в развитых странах практически не используются: первые - из-за недостаточной продолжительности действия (менее 10 часов), вторые - из-за наличия в них бычьего инсулина и невозможности смешивания в одном шприце с ИКД.
С тех пор, как в распоряжении врача есть одновременно и человеческий, и высокоочищенный свиной инсулин, возникает вопрос: нужно ли вообще использовать последний. Установлено, что терапия полусинтетическим и биосинтетическим инсулином человека надежна и не сопряжена с побочными действиями, которые можно было бы отнести к способу получения препаратов. По сравнению с бычьим инсулин человека обладает преимуществами вследствие незначительной антигенности. Однако по сравнению с высокоочищенными свиными инсулинами это преимущество инсулина человека выражено гораздо меньше и не является точно доказанным. Иммунологические исследования больных, которые либо с самого начала получали человеческий инсулин, либо были переведены на него в процессе лечения, показали, что при подкожном введении инсулина человека также образуются циркулирующие антитела к инсулину. Это явление, поначалу весьма удивившее диабетологов, объясняют тем, что при подкожном введении происходит локальное энзиматическое разрушение инсулина, образующиеся фрагменты которого могут являться аллергенами. В любом случае, проявления и степень иммунной реакции при лечении человеческим инсулином весьма незначительны. Как при лечении впервые выявленных больных, так и при переводе с других препаратов инсулин человека выгодно отличается от бычьего. Однако различия в сахароснижающем действии между человеческим и свиным монокомпонентным инсулином отсутствуют, в иммунологическом отношении - невелики, а по данным некоторых исследований, и вовсе минимальны: антитела к инсулину в том и в другом случае образуются примерно в 5-8% случаев. Строго говоря, перевод на инсулин человека абсолютно показан в случаях иммунологической инсулинорезистентности или аллергии и при местной непереносимости свиного инсулина; при лечении больных впервые выявленным сахарным диабетом I типа; при необходимости временной инсулинотерапии (например, при операции).
Большой ошибкой будет считать, что можно улучшить компенсацию обмена веществ, в том числе решить проблему так называемого лабильного диабета только за счет перевода больного со свиного на человеческий инсулин. От надежд такого рода больного (и врача) следует настойчиво предостеречь: они не имеют под собой никаких оснований.
В 1990-91 гг. мы проанализировали эффективность использования различных видов инсулина в случайной выборке из 120 больных сахарным диабетом I типа (таблица 3). При этом оказалось, что при лечении препаратами как человеческого инсулина, так и инсулина животного происхождения интегральный показатель углеводного обмена за последние 3 месяца (гликированный гемоглобин, или НbА1) свидетельствовал о выраженной декомпенсации (о среднем уровне гликемии около 15-16 ммоль/л). После этого больные прошли специальную программу обучения, начали проводить самоконтроль глюкозы крови и научились самостоятельно изменять дозу инсулина; им было предоставлено самим выбирать, какими препаратами инсулина пользоваться. Через год у всех больных произошло значительное улучшение компенсации углеводного обмена, и опять она не зависела от пида инсулина. Аналогичным образом отсутствовала и разница в средней потребности в инсулине на килограмм массы тела - как исходно, так и в динамике. Нисколько не желая умалить достоинств инсулина человека в иммунологическом плане, мы лишь хотим продемонстрировать, что сам по себе он не является ни необходимым, ни достаточным для достижения хорошей компенсации углеводного обмена. О чем нужно помнить при переводе на инсулин человека? У больных, которые на фоне лечения инсулином животного происхождения имели высокий титр антител к инсулину, в течение месяцев после перевода на человеческий инсулин титр антител снижается, поэтому длительность действия инсулина может укорачиваться, а максимальный сахаросодержащий эффект - несколько усиливается. Человеческий ИКД начинает действовать несколько быстрее, чем свиной. При переводе на инсулин человека больных следует информировать об этих возможных изменениях времени действия инсулина. Важно, чтобы больной вводил инсулина не больше, чем нужно; при этом необходимо регулярно удостоверяться в том, нельзя ли достичь хорошей компенсации на меньшей дозе инсулина, особенно ИПД. Но столь же важно и обратное: доза инсулина не должна быть меньше той, которая необходима конкретному больному для хорошей компенсации.
Таблица 3. Вид инсулина и компенсация углеводного обмена: большие надежды? (собственные данные, 6)
| До прохождения программы обучения | После прохождения программы обучения | |
| Уровень НbА1 (норма до 8%)* | ||
| - на инсулине человека | 12,7% (n=23) | 9,2% (n=64) |
| - на инсулине животного происхождения | 12,6% (n=98) | 9,6% (n=52) |
| Суточная доза инсулина, ед/кг* | ||
| - на инсулине человека | 0,75 (n=23) | 0,76 (n=64) |
| - на инсулине животного происхождения | 0,69 (n=98) | 0,72 (n=52) |
Распространено мнение, что после перевода с инсулина животного происхождения на инсулин человека доза препарата должна быть уменьшена из-за возможных гипогликемий. Это верно лишь для тех больных, у которых исходно был высокий титр антител к инсулину, частично связывающих экзогенный инсулин животного происхождения и, следовательно, снижающих уровень свободного (т.е. активно действующего) инсулина в плазме. Человеческий инсулин этими антителами не связывается или связывается в очень небольшой степени. Кроме того, титр антител после перевода на инсулин человека с течением времени падает; все это ведет к тому, что уровень свободного инсулина становится выше, чем имелся при той же дозе инсулина животного происхождения, а это может сопровождаться появлением гипогликемий. Однако если больной до перевода на человеческий инсулин не имел высокого титра антител к инсулину, то ожидать снижения дозы нет никаких оснований. Второй важный фактор, влияющий на возможное снижение дозы инсулина, - степень гипергликемии. У длительно декомпенсированных больных развивается временное снижение чувствительности к экзогенному инсулину (теория "глюкозной токсичности"). Если в это время пытаться компенсировать их с помощью инсулина животного происхождения, потребуется существенное увеличение дозы. Если же перевести их на инсулин человека в прежней дозе, то, согласно описанному выше механизму, уровень свободного инсулина станет выше, произойдет как бы относительное увеличение дозы "внутри" организма больного, что и позволит улучшить компенсацию. Если же дозу инсулина человека снизить сразу, не ожидая снижения гликемии и появления легких гипогликемий, то уровни свободного инсулина в этом случае окажутся недостаточными для преодоления исходной декомпенсации и преимуществ от перевода на инсулин человека не будет получено.
К сожалению, это и происходит у очень многих больных, когда врачи, в отсутствие возможности определить уровень антител, выполняют ошибочную устаревшую инструкцию, которая гласит: при переводе на инсулин человека следует сразу уменьшить дозу инсулина на 25%. Как же поступать с дозой инсулина человека на практике? Нужно руководствоваться двумя моментами: а) коррекцию дозы инсулина в любую сторону проводят только в соответствии с реальным уровнем гликемии; снижение дозы требуется лишь после появления легких гипогликемий; б) потребность в инсулине может снизиться у разных больных в разное время - как сразу после перевода, так и лишь через несколько недель или месяцев, но может и не снизиться вообще.
Фармакокинетика подкожно введенного инсулина
После инъекции инсулин может оказать сахароснижающее действие только после того, как он достигнет тканей-мишений (в первую очередь печени, мышц и жировой ткани), а для этого он должен всосаться из подкожной клетчатки в кровь. Молекулярно-биологические механизмы всасывания инсулина в кровоток после подкожного введения не ясны окончательно и по сей день. Сейчас, когда уже доказано, что целью лечения больных сахарным диабетом с большой ожидаемой продолжительностью предстоящей жизни является (почти) нормогликемия, все яснее становится роль как можно более постоянной, предсказуемой абсорбции подкожно введенного инсулина как одной из важнейших предпосылок успеха лечения.
При этом следует учитывать, что подкожное введение инсулина в принципе нефизиологично, поскольку оно осуществляется в место, не самое подходящее с анатомической и физиологической точки зрения. Основное действие инсулина в плане регуляции гомеостаза глюкозы разворачивается в печени; уже в процессе первого прохождения через печень инсулина, который образуется в поджелудочной железе и поступает в систему воротной вены, элиминируется примерно половина этого гормона, и лишь остальное количество попадает в периферическое кровообращение. В результате уровень инсулина в крови воротной вены существенно выше, чем на периферии. При подкожном введении инсулина он вначале проходит по большому и малому кругам кровообращения и лишь затем по печеночным артериям достигает мишени - гепатоцитов. Понятно, что в этом случае для достижения физиологической концентрации инсулина в печени необходим гораздо более высокий уровень инсулина в периферической крови, чем это бывает у здорового человека. По этой причине при подкожном введении инсулина при сахарном диабете приходится считаться с наличием различной степени периферической гиперинсулинемии.
Другая проблема при подкожной инсулинотерапии заключается в изменении периода полужизни инсулина. У здорового человека период полужизни циркулирующего инсулина составляет около 4 минут. После всасывания подкожно введенного ИКД период жизни удлиняется примерно в 10 раз (до 40 минут). Период полужизни ИПД вполне может растянуться до нескольких часов. Это существенно нарушает гибкость "тонкой" регуляции гомеостаза глюкозы.
С помощью фармакокинетических исследований удалось точно описать кинетику всасывания подкожно введенного ИКД. Высокоочищенные препараты свиного инсулина, а соответственно и препараты инсулина человека, всасываются очень быстро: уже через 10 минут после инъекции отмечается значительный подъем уровня инсулина в сыворотке. Примерно через 60 минут достигается плато биодоступности инсулина, а снижение уровня циркулирующего инсулина до исходных величин растягивается на несколько часов, в то время как в физиологических условиях уменьшение инсулинемии до базального уровня наблюдается в течение немногих минут после прекращения выброса инсулина.
Некоторая часть (не менее 10-20%) подкожно введенного инсулина подвергается энзиматическому расщеплению в месте инъекции еще до того, как он попадает в кровоток. Существует довольно редкая форма инсулинорезистентности, когда еще большая часть введенной дозы инсулина подвергается деградации в подкожной клетчатке. Эту особую форму инсулинорезистентности, при которой для достижения компенсации обмена веществ требуются астрономические количества инсулина, можно легко диагностировать по различию в сахароснижающем действии ИКД при подкожном и внутривенном введении.
Различия в процессе локальной деградации инсулина в зависимости от места инъекции, а также различия между больными играют определенную роль в том, что добиться стабильного уровня сахара крови при подкожной заместительной инсулинотерапии достаточно трудно. Не вполне ясны и механизмы дальнейшего транспорта инсулина на его пути от места подкожного введения в кровоток. Более 80% введенного ИКД проходит прямо в кровеносные капилляры, и лишь очень небольшая и непостоянная часть его попадает в кровоток через лимфатические пути. Возможно, изменения базальных мембран и эндотелия сосудов при диабетических микроангиопатиях небезразличны для процесса всасывания инсулина.
Физико-химические основы всасывания ИПД до сих пор практически не определены; выявлена существенная вариабельность кинетики всасывания у разных больных.
На всасывание инсулина влияет ряд факторов.
Место инъекции.
Кинетика всасывания подкожно введенного ИКД зависит от анатомического строения места инъекции. Это особенно заметно при патологических изменениях подкожножировой клетчатки, например липодистрофиях. Введение инсулина в измененные участки кожи сопровождается непредсказуемыми колебаниями его всасывания, поэтому инъекций в такие участки следует избегать.
Нам неоднократно приходилось сталкиваться и со случаями, когда и больной, и его врач были убеждены в "тяжести" диабета и инсулинорезистентности, что проявлялось в невозможности добиться компенсации даже на больших дозах человеческого инсулина. Простейший осмотр пациента позволял выявить причину: следы от инъекций располагались вплотную друг к другу на маленьком участке кожи диаметром не более 2-3 см, над уплотненным, утолщенным слоем подкожной клетчатки. При расспросе больных выяснилось, что они (или медицинские сестры!) неделями или месяцами вводили инсулин в этот участок. Возникшие при этом изменения подкожножировой клетчатки существенно замедляют и уменьшают всасывание инсулина в кровоток, что снижает эффективность его действия. Смена места инъекции и соблюдение необходимого расстояния между отдельными проколами кожи (не менее 1 см) позволяют быстро ликвидировать мнимую инсулинорезистентность. Вследствие анатомических различий в плотности капилляров подкожного слоя в различных регионах тела даже при неизменной подкожножировой клетчатке инсулин всасывается по-разному. Так, из области живота инсулин поступает в кровоток существенно быстрее, чем после введения его в область бедра; инъекция в плечо, которую предпочитают многие больные, по скорости всасывания инсулина занимает промежуточное положение. При нерегулярной и бессистемной смене мест инъекции от одной области тела к другой также могут возникнуть выраженные колебания сахароснижающего действия инсулина; так, эффект ИКД начнется раньше и будет более выражен при введении инсулина в область живота по сравнению с введением его в бедро.
Вот почему смена мест инъекции (живот - бедро - плечо) не должна быть хаотичной; место инъекции необходимо последовательно менять в пределах одной области по определенной схеме: например, утром всегда делать инъекцию в живот, в обед - в плечо, вечером - в бедро или же все инъекции - в область живота.
Температура.
Особенно заметные изменения всасывания инсулина можно наблюдать при изменении температуры кожи в месте инъекции. Так, горячая ванна или прикладывание горячей грелки резко ускоряет абсорбцию инсулина, а после холодной ванны всасывание надолго тормозится. Указанные эффекты выражены настолько сильно, что могут клинически значимо влиять на компенсацию углеводного обмена. Так, летом пребывание под палящим солнцем приводит не только к солнечным ожогам, но и к значительному ускорению всасывания инсулина и, как следствие, гипогликемиям, о чем следует предупреждать больных. Напротив, сауна, в отличие от прежних предположений о ней, очевидно, не вызывает никакого заметного ускорения всасывания инсулина. Вероятно, здесь накладывается друг на друга действие различных, противоположных друг другу факторов. Не рекомендуется вводить инсулин, только что вынутый из холодильника (медленное всасывание). Раствор инсулина должен иметь комнатную температуру, поэтому начатый флакон лучше хранить вне холодильника, в темном месте.
Массаж места инъекции.
Самого сильного ускорения всасывания инсулина можно достичь путем легкого массажа места инъекции сразу же после введения. Опять-таки это надо делать либо постоянно, либо не делать совсем.
Мышечная работа.
При мышечной работе в определенных условиях может произойти выраженное ускорение действия инсулина. Длительное время это явление переоценивали в качестве возможной причины гипогликемии, возникающей при физической нагрузке. Дело доходило даже до того, что для профилактики гипогликемии на фоне мышечной работы больным рекомендовали вводить предшествующую нагрузке дозу инсулина в тот участок тела, который меньше всего или совсем не будет участвовать в работе. Однако эту рекомендацию нельзя считать разумной.
Во-первых, видов физической активности, которые изолированно затрагивают только некоторые, определенные части тела, очень мало. Во-вторых, ускорение всасывания инсулина выражено существенно только тогда, когда физическая нагрузка на данный участок тела имеет место в пределах первого получаса после инъекции, что практически встречается довольно редко. В-третьих, показано, что усиление сахароснижающего действия физической нагрузки через 45 минут после введения ИКД совсем не зависит от того, куда был введен инсулин - в плечо или бедро, так как основной механизм действия физической нагрузки - усиление утилизации глюкозы тканями, а не ускорение всасывания инсулина.
Таким образом, рекомендация менять место инъекции перед мышечной работой для профилактики гипогликемий неэффективна. Именно в результате этой нецелесообразной рекомендации в последние годы были отмечены многочисленные случаи тяжелых гипогликемий у больных диабетом на фоне занятий спортом. Чтобы избежать гипогликемии при физической нагрузке, нужно прибегать к давно известным правилам: прием дополнительного количества углеводов (при кратковременной) и/или снижение дозы инсулина (при длительной мышечной работе).Глубина инъекции.
Часто забывают о такой причине непонятных колебаний сахара в крови, как случайное внутримышечное или внутрикожное введение инсулина. Сделанная по ошибке и оставшаяся незамеченной (ввиду своей безболезненности) внутримышечная инъекция возможна как раз при использовании современных тончайших и коротких инсулиновых игл. У худых больных слой подкожножировой клетчатки на участках тела, куда обычно делают инъекции инсулина, чаще всего гораздо тоньше 12 мм. Длина игл шприцев-ручек и одноразовых инсулиновых шприцев равняется 12-13 мм, поэтому, если вкалывать иглу перпендикулярно к поверхности кожи, в большинстве случаев инсулин будет введен внутримышечно. Такую "перпендикулярную" инъекцию часто делают именно те, кто пользуется шприцами-ручками, поскольку эта техника наглядно представлена на многих промышленно выпускаемых инструкциях. Чтобы обеспечить по возможности одинаковое, унифицированное всасывание инсулина из подкожножировой клетчатки, необходимо взять складку кожи и вколоть иглу под углом 45 градусов.
С другой стороны, внутримышечное введение инсулина упомянутыми иглами безболезненно и безопасно. Хорошо обученные больные могут успешно пользоваться этой техникой, например, перед приемом быстроусвояемых углеводов или в случае кетоацидотической декомпенсации, чтобы ускорить действие ИКД. После внутримышечного введения инсулина в плечо или бедро он всасывается значительно быстрее, чем после подкожного. При введении в область живота различия между подкожной и внутримышечной инъекцией выражены меньше. Однако внутримышечное введение препаратов ИПД не рекомендуется из-за укорочения продолжительности действия и усиления нежелательных колебаний активности.
При случайном внутрикожном введении (что бывает, если иглу вкалывают под слишком малым углом к коже или неглубоко) инсулин всасывается плохо, а в месте инъекции может возникать покраснение и болезненность, которые иногда ошибочно трактуются как аллергия.
Доза инсулина.
Доказано, что продолжительность действия инсулина зависит от введенной разовой дозы (см. таблицу 2). После подкожного введения Актрапида в дозе 0,1 ед/кг достоверное повышение инсулинемии наблюдается на протяжении 4-6 часов; при повышении дозы до 0,2 ед/кг удваивается не только активность, но и продолжительность действия инсулина. Иными словами, при введении 6 ед ИКД больному весом 60 кг активное сахароснижающее действие будет проявляться, как правило, в течение 4 часов (редко - дольше, так как не всегда незначительно повышенный уровень инсулина в крови оказывает существенное влияние на гликемию); введение этому же больному 12 ед ИКД будет сопровождаться сахароснижающим эффектом примерно до 7 часов. Не следует забывать при этом, что переваривание большинства блюд (независимо от съеденного количества) заканчивается через 4-6 часов!
Таким образом, инсулин как лекарственное средство уникален в том отношении, что его клиническая эффективность зависит не только и, может быть, не столько от характеристик препаратов как таковых, но и - в огромной степени! - от многочисленных факторов, связанных с обращением с препаратами и техникой введения. Не будет преувеличением утверждение, что значительный процент случаев так называемого лабильного диабета, то есть нерегулярных и непредсказуемых колебаний сахара крови при сахарном диабете I типа, на самом деле не является каким-то клиническим вариантом течения заболевания, а развивается вследствие недостаточного знания вышеописанных феноменов и их неучета при проведении инсулинотерапии. О факторах, влияющих на фармакокинетику инсулина, и особенностях различных препаратов необходимо информировать больных при обучении. Врач и больной должны учитывать возможные отклонения длительности и силы действия препаратов инсулина от традиционных схем и стараться выработать индивидуальную инсулинотерапию, а не следовать жесткому плану, который вряд ли приведет к успеху по вышеупомянутым причинам.
Литература
1. Sonnenberg G.E., Berger M. Human insulin - much ado about one amino acid? Diabetologia (1983), 25, p. 457-459.
2. Berger M., Cueppers H.J. et al. Absorption inetics and biological effects of subcutaneously injected insulin preparations. Diabetes Care (1982), 5, p. 77-91.
3. Frid A., Linden B. (1986). Where do learn diabetics inject their insulin? A study using computed tomography. Br Med J (1986), 292, p. 1638.
4. Sonnenberg G.E., Chantelau E.A. et al. Human and porcine regular insulins are equally effective in subcutaneous replacement therapy. Diabetes (1982), 31, p. 600-602.
5. Stare A.A., Heinemann L. et al. The action profile of human insulin preparations. Diabetic Medicine (1989), 6, p. 239-244.
6. Antsiferov M., Starostina Т., Galstjan G., Dedov I. IDF Bulletin (1992), suppi. 1; v. 37, N3, p. 7.
