Interakcja Lek-Lek Między Eugenolem a Repaglinidą w Cukrzycy Typu 2 oraz Jej Potencjalny Mechanizm

Podsumowanie

Celem niniejszej badania było zbadanie potencjalnych interakcji leku-lek między eugenole (EUG) a repaglinid (RPG) u pacjentów z cukrzycą typu 2 (T2DM).

Streszczenie

To badanie zbadał potencjalne interakcje leku z lekiem (DDI) między eugenolem (EUG) a repaglinidą (RPG) w cukrzycy typu 2 (T2DM). Model szczura z T2DM został ustanowiony przy użyciu wysoko tłuszczowej diety i streptozotocyna (STZ). Grupa jednorazowo podawana otrzymała 0,4 mg/kg RPG, a grupy przyjmujące leki w połączeniu były wstępnie leczone EUG (50, 100, 150 mg/kg) przez siedem dni przed przyjęciem pojedynczej dawki RPG (0,4 mg/kg). Glukozę we krwi i parametry farmakokinetyczne RPG oceniono w próbkach osocza szczurów. Wpływ EUG na stabilność metaboliczną RPG i aktywność cytochromu P3A (CYP3A) oceniono w mikrosomach wątroby szczura (RLM). U szczurów z T2DM leczenie RPG wykazywało działanie hipoglikemiczne, które było dodatkowo wzmagane przez współpodawanie EUG w sposób zależny od dawki (p < 0,001). Współpodawanie EUG wpłynęło na farmakokinetykę RPG, zwiększając pole pod krzywą (AUC, wzrost 88,64%, 164,59% i 244,72% w porównaniu z pojedynczym RPG, p < 0,001), maksymalne stężenie w osoczu (C_max, wzrost 18,61%, 53,58% i 77,63% w porównaniu z pojedynczym RPG, p < 0,01), maksymalne stężenie (T_max, 1,0 h dla współpodania EUG vs 0,5 h dla pojedynczego RPG), okres półtrwania (t_1/2, przedłużone 33,86%, 49,61% i 88,19% w porównaniu z pojedynczym RPG, p < 0,01), średni czas zatrzymania (MRT, przedłużone 17,62%, 26,42%, 44,04% w porównaniu z pojedynczym RPG, p < 0,001) oraz zmniejszenie szybkości klirensu (Clz/F, zmniejszenie 48,92%, 63,31% i 74,10% w porównaniu z pojedynczym RPG, p < 0,001) w sposób zależny od dawki. In vitro badanie RLM, EUG poprawiło stabilność metaboliczną RPG poprzez wydłużenie okresu półtrwania (44,09 ± 3,25 min) i zmniejszenie klirensu właściwego (30,55 ± 3,69 µL/min/mg białka). EUG hamował również aktywność CYP3A o IC₅₀ 7,90 ± 1,79 µM. Współpodawanie EUG zwiększyło działanie hipoglikemiczne RPG poprzez zwiększenie narażenia systemowego RPG u szczurów z T2DM, potencjalnie poprzez poprawę stabilności metabolicznej RPG i hamowanie aktywności CYP3A.

Wprowadzenie

Cukrzyca typu 2 (CZ2) jest przewlekłym zaburzeniem metabolicznym charakteryzującym się opornością na insulinę lub zmniejszoną efektywnością insuliny, która dotyka miliony osób na całym świecie¹. W CZ2 zaangażowane są złożone interakcje z podatnością genetyczną i czynnikami związanymi z trybem życia, co prowadzi do upośledzenia przyswajania glukozy, nadmiernej glukoneogenezy wątrobowej i przewlekłego stanu zapalnego o niskim stopniu². Jeśli CZ2 jest leczony niewłaściwie, może prowadzić do poważnych powikłań, w tym chorób układu krążenia, chorób nerek, retinopatii i neuropatii, co znacząco wpływa na jakość życia pacjentów i zwiększa śmiertelność². Obecne leki stosowane w leczeniu CZ2 obejmują metforminę, leki sulfonylomocznika, agonisty receptora GLP-1 i inhibitory DPP-4, itp³. Repaglinid (RPG) jest jednym z krótkodziałających meglitynidów, który działa poprzez stymulację wydzielania insuliny i ma cechę elastyczności dawki⁴. W porównaniu z sulfonylomocznikami, glinidy oferują lepszą kontrolę hiperglikemii po posiłku, zmniejszają ryzyko wystąpienia niektórych działań niepożądanych, takich jak hipoglikemia i mają bardziej korzystny profil bezpieczeństwa, szczególnie u pacjentów z niewydolnością nerek^5,6. RPG jest szybko wchłaniany po podaniu doustnym, osiągając szczytowe stężenie w osoczu zwykle w ciągu 30–60 min, a jego krótki okres półtrwania prowadzi do krótkotrwałej stymulacji uwalniania insuliny. Klinicznie RPG jest stosowany albo jako monoterapia albo w połączeniu z innymi doustnymi lekami przeciwcukrzycowymi w celu optymalizacji kontroli glikemii⁷. Jednakże jego zastosowanie kliniczne jest ograniczone przez niską biodostępność doustną (około 56%), szybki metabolizm wątrobowy i potencjalne ryzyko hipoglikemii^{8,9,10,11,12,13,14}. Te wady podkreślają konieczność kompleksowej strategii leczenia.

Eugenol (EUG), chemicznie znany jako 4-allylo-2-metoksyfenol, jest związkiem organicznym o formule chemicznej C₁₀H₁₂O₂¹⁵. EUG jest bezbarwną do jasnożółtej cieczą i jest aktywnym związkiem fenolowym głównie znajdującym się w goździkach (Eugenia caryophyllata Thunb.) i innych roślinach aromatycznych¹⁶. EUG przyciągnął dużą uwagę ze względu na swoje różne właściwości farmakologiczne, w tym przeciwutleniające, przeciwzapalne, przeciwbakteryjne, przeciwbólowe i przeciwnowotworowe^17,18,19. Ostatnie badania wykazały, że EUG ma potencjalną wartość jako terapia uzupełniająca w CZ2, ponieważ zarówno badania in vitro, jak i in vivo wskazują, że EUG poprawia wrażliwość na insulinę, wspomaga przyswajanie glukozy w tkankach obwodowych, hamuje glukoneogenezę wątrobową i chroni funkcję komórek β trzustki^20,21. Te wielostronne działania, w połączeniu z stosunkowo niską toksycznością²², pozycjonują EUG jako bardzo obiecującego naturalnego kandydata leku, który może uzupełnić niedociągnięcia tradycyjnych leków klinicznych i złagodzić powikłania związane z CZ2 poprzez synergiczny mechanizm.

Enzymy cytochromu P450 (P450) odgrywają kluczową rolę w procesie metabolizmu leków i pośredniczą w interakcjach lek-lek (DDI) poprzez indukowanie lub hamowanie określonych podtypów, co ma zasadnicze znaczenie dla bezpiecznego i skutecznego leczenia lekami²³. Warto zauważyć, że RPG jest głównie metabolizowany w wątrobie przez CYP2C8 i CYP3A4^24,25. W przypadku współpodawania z kwercetyną (QCT), QCT poprawia biodostępność RPG in vivo poprzez hamowanie pierwszego przejścia wątrobowego i ogólnoustrojowego metabolizmu via CYP450s²⁶. Zgłoszono również, że EUG hamuje aktywność CYP450s, w tym 1A2, 2C9, 2D6 i 3A4 w sposób zależny od stężenia, co wskazuje na potencjalne interakcje, gdy EUG jest współpodawany z lekami metabolizowanymi przez te enzymy²⁷. Mimo obiecującego potencjału EUG jako terapii uzupełniającej w CZ2 i znanej podatności RPG na DDI pośredniczone przez CYP, nie jest jasne, czy EUG zmienia narażenie ogólnoustrojowe, stabilność metaboliczną lub metabolizm RPG pośredniczone przez CYP3A. Biorąc pod uwagę, że zarówno EUG jak i RPG prawdopodobnie będą współpodawane w praktyce klinicznej lub w ramach suplementacji dietetycznej

Protokół

Badanie to zostało zatwierdzone przez Komitet Etyczny Akademii Jilin Chińskich Nauk Medycznych (Data:2024.11.21/Nr.2024112) zgodnie z wytycznymi ARRIVE²⁸. Wykorzystane odczynniki i sprzęt są wymienione w Tabeli Materiałów.

1. Warunki chowu zwierząt

Samce szczurów Sprague-Dawley (200–250 g) były trzymane w pomieszczeniu dla zwierząt laboratoryjnych w następujących warunkach: temperatura: 22 °C ± 2 °C, wilgotność względna: 40–60%, i 12-godzinny cykl światło/ciemność, z wolnym dostępem do żywności i wody, aby umożliwić tydzień aklimatyzacji^29,30.

2. Modelowanie zwierząt, leczenie i przetwarzanie próbek

Wielkość próby została określona na podstawie analizy mocy za pomocą testu F (G*Power 3.1.9.7). Analiza mocy a priori została przeprowadzona z wielkością efektu 0,6, poziomem α 0,05 i pożądaną mocą 0,8, co dało łączną wielkość próby 55. To obliczenie wskazało, że na grupę wymagano co najmniej 9 szczurów. Dlatego na grupę użyto dziesięć szczurów, osiągając rzeczywistą moc 0,86.

Przed utworzeniem modelu T2DM wszystkie szczury były postrzegane przez 12 godzin. Następnie losowo podzielono je na dwie grupy: grupę kontrolną (n = 10) i grupę T2DM (n = 50). Utworzenie modelu szczurów T2DM przeprowadzono zgodnie z metodą opisana wcześniej³¹. W skrócie, szczury z grupy T2DM karmiono dietą wysoko tłuszczową (z zawartością tłuszczu 60%) przez 4 kolejne tygodnie, a następnie otrzymały pojedynczą iniekcję dootrzewnowo 30 mg/kg STZ rozpuszczonego w sterylnym buforze cytrynowym (pH 4,4). Trzy dni po iniekcji STZ stężenie glukozy we krwi z żyły ogonowej szczurów mierzono za pomocą miernika glukozy we krwi, a szczury z stężeniem glukozy we krwi przekraczającym 16,7 mmol/L uważano za pomyślnie utworzonych T2DM. Dla grupy kontrolnej szczury otrzymywały normalną dietę i otrzymywały wtryski dootrzewnowe 0,9% normalnego roztworu fizjologicznego w tym samym okresie co grupa T2DM.

Szczury z T2DM zostały podzielone na cztery grupy po 10 szczurów w każdej grupie: grupę T2DM + RPG (pojedyncza RPG), grupę T2DM + RPG + EUG (50 mg/kg) (wspólna RPG+EUG 50 mg/kg), grupę T2DM + RPG + EUG (100 mg/kg) (wspólna RPG+EUG 100 mg/kg) oraz grupę T2DM + RPG + EUG (150 mg/kg) (wspólna RPG+EUG 150 mg/kg). Po 12-godzinnym poście szczury z grupy pojedynczej RPG były doustnie podawane 0,4 mg/kg RPG (zawieszone w normalnym roztworze fizjologicznym) przez igłę doustną²⁶. Szczury z grup współpracy RPG+EUG otrzymywały doustnie odpowiednio 50, 100 i 150 mg/kg EUG, codziennie przez siedem kolejnych dni, a w ósmym dniu, po dodatkowym 12-godzinnym poście, grupa współpracy otrzymała dodatkowo 0,4 mg/kg RPG przez doustną igłę. Następnie parametry glukozy we krwi były oceniane na podstawie próbek krwi pobranej z żyły ogonowej.

Dla analizy farmakokinetycznej próbka krwi (0,2 ml) była pobierana z żyły okołoorbitalnej szczurów do heparynowych probówek mikrowirówkowych w różnych punktach czasowych (0,25 godziny, 0,5 godziny, 1 godzina, 2 godziny, 4 godziny, 6 godzin i 8 godzin po podaniu). Po pobraniu próbki były one wirowane (1500 × g, 10 min, 4 °C), aby oddzielić osocze (jasno żółte, klarowne), które było przechowywane w temperaturze -80 °C do momentu analizy. Próbki osocza były następnie analizowane na stężenie RPG za pomocą metody HPLC opisanej w kroku 4.

3. Badanie metabolizmu w zbiorczych mikrosomalnych wątrobach szczurów

Aby zbadać mechanizm zmian farmakokinetycznych in vivo, wpływ EUG na stabilność metaboliczną RPG i aktywność CYP3A został oceniony w RLM. RPG (3 µM) był inkubowany z lub bez EUG w buforze PBS w temperaturze 37 °C z całkowitym objętością 200 µL, w tym RLM (0,5 mg/ml białka mikrosomalnego) i system regeneracji NADPH (1,3 mM NADP, 3,54 mM glukozy 6-fosforan, 0,4 U/ml glukozy 6-fosforan dehydrogenazy i 3,3 mM MgCl₂). Po 5-minutowym preinkubacji w 37 °C bez NADPH, reakcja była inicjowana poprzez dodanie systemu regeneracji NADPH. Mieszanka była następnie inkubowana w 37 °C w sęszącym kąpielu wodnym. W różnych punktach czasowych inkubacji (0 min, 5 min, 15 min, 30 min, 45 min, 60 min), próbki po

Wyniki

EUG nasilił efekt hipoglikemiczny RPG u szczurów z T2DM
Poziom glukozy we krwi szczurów w grupie T2DM był podwyższony (p < 0,001, 95% CI: -13,90~-11,32) w porównaniu z grupą kontrolną, co wskazuje na pomyślne wytworzenie modelu T2DM (Rycina 1A). Podanie pojedynczej dawki RPG obniżyło poziom glukozy we krwi u szczurów z T2DM (p < 0,001, 95% CI: 5,26~7,84). Współpodawanie RPG i EUG doprowadziło do dalszego obniżenia poziomu glukozy u szczurów z T2DM...

Dyskusja

Cukrzyca typu 2 jest przewlekłą chorobą metaboliczną, która wymaga długotrwałego leczenia, a pacjenci często muszą przyjmować wiele leków z powodu chorób podstawowych, takich jak choroby układu krążenia i choroby nerek³². Ryzyko interakcji leków (DDI) znacznie wzrasta przy jednoczesnym stosowaniu leków, ponieważ może to wpłynąć na wchłanianie, metabolizm lub skuteczność leków przeciwcukrzycowych, co może prowadzić do ostrych zagrożeń, takich jak śpiączka hipoglikemijna i niekontrolowany poziom cuk...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
acetonitrile	Merck, Germany	34851	≥99.9%
chromatographic column	Phenomenex, USA	00G-4041-E0	250 mm × 4.6 mm, particle size 5 μm
DAS	Beijing Bozhiyin, China	-	3.0
EUG	MUST Bio-technology, China	A0074	purity ≥99%
GraphPad Prism	GraphPad Software, USA	-	9.0.0
High Performance Liquid Chromatography	Shimadzu Corporation, Japan	228-45147-42	RF-20A
ketoconazole	Merck, Germany	K1003	Purity 99.0-101.0%
Male Sprague-Dawley rats	Shanghai Animal Center, China	-	200–250 g
NADPH	Merck, Germany	10107824001	97% (dry weight)
OneTouch Ultra2 blood glucose meter	Life Scan Inc., USA	https://shop.onetouch.com/onetouch-sup-reg-sup-ultra-sup-reg-sup-2-meter/product/OTSUS05_0019	-
PBS	Merck, Germany	P4474	ph 7.4
RLM	Merck, Germany	M9066	-
RPG	Merck, Germany	R9028	purity ≥98%
STZ	Merck, Germany	S0130	≥98% (HPLC)
EUG, eugenol; RPG, repaglinide; RLM, rat liver microsomes; NADPH, β-Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate; STZ, streptozotocin; PBS, phosphate-buffered saline.