ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ
PHARMACEUTICAL COMPOSITION

Изобретение относится к области медицины, биохимии и биотехнологии, а именно к фармацевтической композиции, используемой для перорального (через рот) введения в организм полипептидного гормона - инсулина.
Известно, что жизненно важные вещества полипептидной природы (ферменты, ингибиторы, гормоны и т.п.) синтезируются внутри организма, а не попадают в него с пищей. Последнее невозможно, так как протеолитические ферменты, участвующие в процессе пищеварения, гидролизуют в желудке и тонком кишечнике полипептиды до аминокислот.
Процесс утилизации белков и полипептидов, согласно современным представлениям [Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл, Биохимия человека, Москва, Мир, 1993. С.284-297], заключается в следующем. При контакте с кислой средой желудка белки денатурируются, утрачивая третичную структуру в результате разрушения водородных связей. Это обусловливает раскручивание полипептидной цепи и увеличивает доступность белка для действия протеолитических ферментов, выделяемых железами желудка (пепсин). Желудочное содержимое в ходе переваривания поступает в двенадцатиперстную кишку, где смешивается с желчью и секретом поджелудочной железы. Содержащиеся в панкреатическом секрете протеолитические ферменты (трипсин и другие) гидролизуют пептидные связи с образованием олигопептидов и аминокислот. В обычных условиях белки почти полностью расщепляются на составляющие их аминокислоты, которые затем быстро всасываются в кишечнике. Возможно, что некоторые гидролитические процессы, например, в случае дипептидов, полностью завершаются в кишечной стенке. При этом даже при непосредственном введении полипептидов в тонкий кишечник (минуя желудок) около 75% препаратов разрушаются под действием протеолитических ферментов уже в первые полчаса и в кровь попадает только около 0.5% от их введенного количества [Y. Taki, S. Yamashita, T. Sakane, T. Nadai, H. Sezaki, P. Langgath, G.L. Amidon, Gastrointestinal absorption of metkephamid. Quantitative evaluation of degradation and permeation, Proceed. Intern. Symp. Control. Bioact. Mater., Nice, Control. Rel. Soc. Inc., 1994, V.21, P.814-815].
Поэтому для устранения дефицита такого полипептида его вводят в организм в виде раствора инъекционно, например, подкожно или внутривенно, минуя пищеварительный тракт.
Одним из наиболее важных полипептидных лекарственных препаратов является инсулин - гормон поджелудочной железы, частичная или полная недостаточность которого приводит к сахарному диабету.
Уже сейчас, по некоторым оценкам, в мире страдают от диабета более 60 миллионов человек, причем выявлена четкая тенденция к увеличению роста числа больных. Лечение этого заболевания вследствие его большой распространенности и развития тяжелых осложнений, приводящих к ранней потере трудоспособности и высокой смертности больных, является сложнейшей медико-социальной задачей. Существующий способ лечения сахарного диабета путем ежедневных инъекций инсулина является далеко не идеальным.
Обычно (в норме) инсулин из поджелудочной железы попадает в печень через кровеносные сосуды, соединенные с портальной печеночной веной. Через ту же вену в печень транспортируются продукты пищеварения. Поскольку основной функцией инсулина является регулирование последующих трансформаций продуктов пищеварения, то в естественных условиях оба эти компонента попадают в печень одновременно. Печень, в свою очередь, контролирует количество инсулина, достигающего другие органы и ткани. При инъекционном же введении инсулина такой контроль отсутствует, физиологическое соотношение между концентрациями инсулина и глюкозы нарушается, что и является причиной таких осложнений при сахарном диабете, как сердечно-сосудистые заболевания, расстройство функций головного мозга и т.д. В связи с этим наиболее оптимальным с физиологической точки зрения является разработка методов перорального введения инсулина, моделирующих естественный путь секреции этого гормона.
Известна фармацевтическая композиция, содержащая, инсулин, ингибиторы протеолитических ферментов тонкого кишечника, вещества, ускоряющие абсорбцию инсулина, и воду [WO 96/36352, РСТ/СА/00305, A61K 38/28, 1996].
Недостатком этой композиции является невозможность ее непосредственного использования для перорального введения инсулина. Поскольку композиция не содержит соединений, препятствующих гидролизу инсулина в желудке, то ее применение требует полной нейтрализации кислоты желудка, которое достигается предварительным введением в желудок бикарбоната натрия. Полная нейтрализация кислоты желудка приводит к невозможности активации пепсиногена в пепсин - основной пищеварительный фермент желудка, что нарушает процесс пищеварения. И хотя физиологическое действие композиции довольно высоко (пероральное введение крысам 10 единиц инсулина в составе раствора приводит к снижению концентрации глюкозы в крови на 70-80%), необходимость предварительной нейтрализации кислоты желудка делает композицию абсолютно непригодной для практического применения.
Известна фармацевтическая композиция, содержащая 400 мг инсулина и 100 мл воды [M. Saffran, B. Pansky, G.C. Budd, F.E. Williams, Insulin and the gastrointestinal tract, Journal of Controlled Release, 1997, V.46, P.89-98]. Использование этой композиции вместо питьевой воды приводит к снижению концентрации глюкозы в крови животных на 40-60%.
Аналогичное снижение концентрации глюкозы в крови обычно достигается при подкожном введении всего 0,1 мг инсулина.
Недостатком этой композиции является необходимость использования гигантских количеств инсулина, что, во-первых, экономически нецелесообразно из-за высокой стоимости инсулина, и, во-вторых, резко ухудшает процесс пищеварения. После перорального введения композиции животные теряют в весе, а в их пищеварительном тракте обнаруживают большое количество непереваренной пищи.
Известна фармацевтическая композиция, содержащая 0,005-0,02% мас. инсулина, 0,5-1,0% мас. хлорида натрия и воду до 100% масс. [Патент Российской федерации №2288000, A61K 38/28, Бюл. №33, 2006]. Пероральное введение этой композиции обеспечивает снижение уровня глюкозы в крови кроликов до 40% при дозах инсулина порядка 10 единиц на кг массы животного.
Недостатком этой композиции является сложность ее практического применения. Композицию необходимо готовить непосредственно перед применением путем растворения в определенном количестве воды точных количеств инсулина и хлорида натрия, что не всегда возможно, или необходимо стабилизировать уже готовую композицию введением применяемого для стабилизации промышленно выпускаемых препаратов инсулина мета-крезола в количестве 2,5 мг/мл. Однако этот стабилизатор нельзя использовать для пероральных препаратов. При попадании в рот он разъедает слизистые поверхности, вызывает боль, тошноту и рвоту. При попадании в желудок пороговой является концентрация мета-крезола 0,002 мг/л [Вредные вещества в промышленности. Под ред. Н.В. Лазарева и Э.Н. Левиной, Химия. 1976. т.1. С.409-410].
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является фармацевтическая композиция, содержащая инсулин, водорастворимую органическую кислоту, водорастворимый инертный наполнитель и вспомогательное вещество [Патент Российской Федерации №2171687, A61K 38/22, Бюл. №22, 2001]. Содержание инсулина составляет 1,0-95% мас., содержание водорастворимой органической кислоты составляет 1,0-94% мас., содержание водорастворимого инертного наполнителя 0,2-98,8% мас. В качестве вспомогательного вещества композиция содержит ингибитор протеолитических ферментов в количестве 0,02-10,0% мас. Композиция может дополнительно содержать соединения, ускоряющие процесс абсорбции инсулина, в количестве в 10-50 раз больше количества инсулина. Перед использованием эту композицию растворяют в воде или физиологическом растворе. Пероральное введение кроликам 1 мг (25 единиц) инсулина в составе раствора, полученного растворением этой композиции, обеспечивает снижение концентрации глюкозы в крови до 43-65% от исходной концентрации спустя 120 мин.
Недостатком этой композиции является использование ингибиторов протеолитических ферментов тонкого кишечника (трипсина, химотрипсина и т.д.). Вследствие этого пероральное введение раствора этой композиции хотя и обеспечивает проникновение инсулина в кровь, но в значительной степени нарушает процесс пищеварения из-за ингибирования ферментов, осуществляющих переваривание белковой пищи в тонком кишечнике - трипсина и химотрипсина. Вторым недостатком композиции является длительность процесса растворения композиции из-за присутствия в ее составе достаточно высокомолекулярных ингибиторов протеолитических ферментов (например, молекулярная масса применяемого в композиции ингибитора - овомукоида из белка утиных яиц, равна 31000). Это не всегда удобно с точки зрения практического применения или требует дополнительного введения в композицию стабилизатора инсулина. Кроме того, присутствие других (кроме инсулина) биологически активных веществ в композиции всегда связано с риском их проникновения в кровь с непредсказуемым физиологическим действием. Также может наблюдаться временное повышение уровня глюкозы в крови (на 107-121% от исходного) спустя 30 мин после введения композиции.
Задачей изобретения является ускорение и упрощение процесса применения композиции, а также предотвращение нежелательного воздействия ингибитора протеолитических ферментов на пищеварение в тонком кишечнике и исключение риска проникновения в кровь биологически активного вещества, отличного от инсулина, уменьшить концентрацию инсулина без снижения или с повышением эффективности, исключить временное повышение уровня глюкозы.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является ускорение и упрощение процесса применения композиции, а также предотвращение нежелательного воздействия ингибитора протеолитических ферментов на пищеварение в тонком кишечнике и исключение риска проникновения в кровь биологически активного вещества, отличного от инсулина, без снижения или с повышением эффективности при уменьшении концентрации инсулина, исключение риска временного повышения уровня глюкозы.
Технический результат достигается тем, что фармацевтическая композиция перорального применения для снижения уровня глюкозы в крови, содержащая инсулин, водорастворимую органическую кислоту, водорастворимый инертный наполнитель и вспомогательное вещество, в качестве вспомогательного вещества содержит карбонат или бикарбонат натрия, а в качестве водорастворимой органической кислоты - лимонную кислоту или винную кислоту, или аскорбиновую кислоту, или молочную кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Инсулин 0,08-0,9;
Указанная органическая кислота 20-80;
Карбонат или бикарбонат натрия 4-20,
Водорастворимый инертный наполнитель - остальное,
причем количество карбоната или бикарбоната натрия должно быть в 2-6 раз меньше количества указанной органической кислоты.
Композицию применяют путем ее растворения в воде до достижения концентрации инсулина 0,005-0,01% мас. и значения pH раствора меньше 3,0. При растворении органическая кислота и карбонат или бикарбонат натрия взаимодействуют между собой с выделением углекислого газа, пузырьки которого обеспечивают перемешивание раствора и быстрое растворение инсулина.
В качестве водорастворимого инертного наполнителя композиция содержит ксилит, сорбит, фруктозу, производные целлюлозы, полиэтиленгликоль и т.д.
Кроме того, композиция может дополнительно содержать наполнители, облегчающие процесс формования таблетки или ее применение (создание удобного для применения объема), вещества, придающие требуемый цвет и вкус всей композиции, а также вещества, ускоряющие процесс проникновения полипептидов через слизистую оболочку тонкого кишечника.
Известно применение смеси кислоты и основания в композициях физиологически активных соединений с целью ускорения процесса приготовления раствора.
Известна фармацевтическая композиция, содержащая 20-150 мг физиологически активного вещества и до 55% мас. смеси кислотного компонента и щелочного газообразующего компонента [РСТ WO 92/11003, A61K 9/22, 9/46, 31/40, 1992]. В качестве физиологически активного вещества композиция содержит суматрипан, в качестве кислотного компонента - органическую кислоту, ее соль, ангидрид или смесь этих соединений, а в качестве щелочного газообразующего компонента - карбонат или бикарбонат калия, натрия или их смесь.
Известна фармацевтическая композиция, содержащая физиологически активное вещество и смесь органической кислоты и карбоната или бикарбоната калия или натрия [РСТ WO 91/15197, A61K 9/46, 31/43, 1991]. В качестве физиологически активного вещества композиция содержит амоксициллингидрат.
Известна фармацевтическая композиция, содержащая 50-150 мг физиологически активного вещества и 3500-6000 мг смеси кислотного компонента и щелочного газообразующего компонента [РСТ WO 97/44017, A61K 9/46, 31/66, 1997]. В качестве физиологически активного вещества композиция содержит алендронат, в качестве кислотного компонента - органическую кислоту, ее соль, ангидрид или смесь этих соединений, а в качестве щелочного газообразующего компонента - карбонат или бикарбонат калия, натрия или их смесь. Соотношение кислотного и щелочного компонента подбирается таким образом, чтобы после растворения в воде pH раствора был бы равен 4,0-6,5.
Во всех указанных композициях физиологически активное вещество имеет неполипептидную природу. Неизвестно применение вспенивающих смесей в композициях на основе физиологически активных веществ полипептидной природы, подвергаемых гидролизу в желудке и тонком кишечнике.
Пример 1. Композицию получают смешиванием при комнатной температуре 40 мг инсулина (0,08% мас.), 35 г лимонной кислоты (70% мас.), 10 г бикарбоната натрия (20% мас.) и 4,96 г карбоксиметилцеллюлозы.
Примеры 2-5. Композицию получают по примеру 1. Состав композиции приведен в таблице 1.
Таблица 1.
№ примера
Состав композиции
Инсулин, мг (% мас.)
Органическая кислота
Карбонат или бикарбонат натрия
Инертный наполнитель
1
40 мг (0,08%)
Лимонная кислота, 35 г (70%)
Бикарбонат натрия, 10 г (20%)
Карбоксиметилцеллюлоза, 4, 96 г (9,92%)
2
60 мг (0,12%)
Винная кислота, 10 г (20%)
Карбонат натрия, 2,5 г (5%)
Ксилит, 37,44 г (74,88%)
3
120 мг (0,24%)
Аскорбиновая кислота, 25 г (50%)
Бикарбонат натрия, 6 г (12%)
Сорбит, 18,88 г (37,76%)
4
150 мг (0,30%)
Лимонная кислота, 40 г (80%)
Бикарбонат натрия, 9,0 г (18%)
Полиэтилен-гликоль, 0,85 г (1,7%)
5
50 мг (0,10%)
Молочная кислота, 15 г (30%)
Бикарбонат натрия, 7,5 г (15%)
Фруктоза, 27,45 г (54,90%)
Для испытания полученных по примерам 1-5 композиций их растворяют в воде и часть полученного раствора перорально вводят животным (кроликам или крысам). Образцы крови отбирают перед испытанием и через 30, 60, 90 и 120 минут после введения раствора. Для определения концентрации глюкозы в крови из краевой вены уха кролика или из кончика хвоста крысы проводят заборы крови и с помощью глюкометра “One Touch Basic, LifeScan” определяют концентрацию глюкозы. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Номер примера и кол-во композиции
Кол-во воды, мл
Кол-во вводимого животным раствора, мл
Кол-во вводимого инсулина и концентрация его раствора
Концентрация глюкозы в крови, мг/100 мл (% от исходной)
Исход
30 мин
60 мин
90 мин
120 мин
№1 - 5,0 г (кролик)
50
10
0,8 мг (20 ед.) (0,008%)
96 (100)
86 (90)
59 (61)
46 (48)
42 (44)
№2 - 5,0 г (кролик)
60
10
1,0 мг (25 ед.) (0,01%)
105 (100)
74 (70)
54 (51)
52 (50)
40 (38)
№2 - 5,0 г (крыса)
60
10
1,0 мг (25 ед.) (0,008%)
77 (100)
53 (69)
40 (52)
24 (31)
17 (26)
№3 - 5,0 г (кролик)
120
15
1,5 мг (38 ед.) (0,01%)
114 (100)
89 (78)
64 (56)
60 (53)
35 (31)
№4 - 5,0 г (кролик)
250
15
0,9 мг (23 ед.) (0,006%)
75 (100)
45 (60)
41 (54)
32 (43)
30 (40)
№5 - 5,0 г (кролик)
50
12
1,2 мг (30 ед.) (0,008%)
123 (100)
82 (67)
64 (52)
56 (46)
37 (30)
Композицию, полученную по примеру 1, проверяют в кратковременном и долговременном экспериментах на кроликах с экспериментальным сахарным диабетом. Для создания экспериментального диабета кроликам-самцам Шиншилла, весом 2,0-3,1 кг внутривенно вводят 150 мг аллоксана на килограмм массы животного в растворе NaCl (pH 4,5). Для предотвращения гипогликемии в течение первых 2-3-х дней кроликам вводят 10%-ный раствор глюкозы. На 10-й день концентрация глюкозы в крови натощак составляет 400-450 мг/100 мл. Кролики (4 животных) получают по 5 мл водного раствора, содержащего 10 единиц инсулина. Концентрацию глюкозы измеряют через 30, 60, 90, 120 и 150 минут. Результаты представлены в таблице 3. Приведены крайние значения для 4-х экспериментальных животных.
Таблица 3
Концентрация глюкозы, мг/100 мл
Исход
30 мин
60 мин
120 мин
180 мин
450-400
340-310
220-200
210-190
230-210
В долговременном эксперименте раствор 10 ед. инсулина в 5 мл воды перорально вводят кроликам (6 животных) ежедневно с 10-го до 15-й день и с 22-го по 28-й день. Результаты приведены в таблице 4.
Таблица 4
Концентрация глюкозы, мг/100 мл
Перед инъекцией аллоксана
День эксперимента
10
15
22
28
30
110-90
450-400
250-270
280-300
200-220
180-210
Таким образом, использование заявленной фармацевтической композиции приводит к стабильному снижению уровня глюкозы в крови здоровых животных и животных с экспериментальным диабетом как в кратковременном, так и долговременном эксперименте. Как видно из табл.2, введение 0,8-1,5 мг инсулина приводит за 120 мин к снижению уровня глюкозы до 26-44% от исходной, то есть эффективность в сравнении с композицией по прототипу остается той же или даже повышается при снижении концентрации инсулина. Ни в одном из опытов не отмечено временного повышения уровня глюкозы в крови животных.
Присутствие в составе композиции водорастворимой органической кислоты и карбоната или бикарбоната натрия обеспечивает быстрое приготовление раствора за счет выделяющихся пузырьков углекислого газа, что позволяет избежать использования мета-крезола - стабилизатора инсулина. Отсутствие в составе композиции ингибиторов протеолитических ферментов позволяет избежать нарушения процесса пищеварения и проникновения ингибиторов ферментов в кровь с непредсказуемыми последствиями.