降低2型糖尿病患者血清胰島素原水平的方法

2023-05-13 14:10:56

專利名稱：降低2型糖尿病患者血清胰島素原水平的方法
技術領域：
本發明總地涉及使用模仿與進食有關的第一相胰島素應答的膳食胰島素替代療法治療2型糖尿病和相關後遺症的領域。具體地，本發明涉及降低2型糖尿病患者中的血清胰島素原水平、減弱胰腺應激、和減少致粥樣化因素。
背景技術：
糖尿病存在於1千7百萬美國人中。其發病率以每年4.5％的速度增長，特別是2型糖尿病，其也稱為成年型糖尿病和非胰島素依賴性糖尿病。糖尿病的典型缺陷在於血清葡萄糖水平失調。除了高血糖的有害作用之外，不能適當地對高血清葡萄糖水平作出反應而對胰腺造成應激，這可以促進2型糖尿病中疾病的進展。另外，糖尿病的診斷在患病個體中具有2到4倍的更大的中風和心臟病發作危險。在沒有已知心臟病的個體中，糖尿病的存在使其患有新的心肌梗塞的危險與已經患有心肌梗塞但是沒有糖尿病的人處在同一水平上。因此，在2型糖尿病的治療中，除了沒有被目前所採用的治療充分解決的高血糖症本身之外，仍然存在重要的治療目標。
因此，本發明的目的是提供替代性治療，特別是對於2型糖尿病的治療。

發明內容
提供了在患有2型糖尿病的主體中降低血清胰島素原水平、減弱餐後胰腺應激、和減少動脈粥樣硬化的危險因素的方法。該方法包括使用足以降低胰島素原血清水平的劑量、以模仿與進食有關的第一相胰島素應答的方式進行胰島素給藥。在該方法的一些實施方案中，胰島素給藥在病程的早期開始。模仿第一相動力學，血清胰島素水平可以在給藥的約18分鐘內達峰。在更加優選的實施方案中，血清胰島素水平可以在給藥的約15、12、或10分鐘之內達峰。血清胰島素水平在給藥的約二小時內返回基線水平。在一個實施方案中，胰島素在開始進食後的約1小時內給用。在優選實施方案中，胰島素在開始進食後的約10分鐘內給藥。
在該方法的不同實施方案中，使用二酮哌嗪微粒藥物遞送系統。在該方法另外的實施方案中，使用結合胰島素的合成的可生物降解型聚合物微粒或二酮哌嗪微粒通過經肺遞送進行胰島素給藥。在優選實施方案中，通過吸入乾粉實現遞送。在利用二酮哌嗪微粒的方法的方面中，富馬醯二酮哌嗪為優選類型的二酮哌嗪，胰島素為二聚體或單體形式，並且優選的劑量為約15到90IU或大於24IU的胰島素。在優選實施方案中，乾粉的吸入通過使用單位劑量吸入器變得更加方便。減少動脈粥樣硬化危險因素的方法的實施方案包括其中危險因素為LDL粒徑；以及其中危險因素為纖維蛋白溶酶原激活劑抑制劑1型(PAI-1)的那些，使用本文中所述的給藥方法和製劑使LDL粒徑增加和使PAI-1的表達減少。


圖1為在經肺給藥二酮哌嗪/胰島素粒子之後胰島素原水平隨時間改變的圖。
發明的詳細說明經肺給用胰島素製劑的開發經過設計以提供新型的和有效的備選方案，用於糖尿病患者中與進食有關的(膳食)胰島素替代。用於膳食替代的胰島素製劑的理想動力學包括快速和及早起效、和作用持續時間足夠久從而彌補與進食有關的葡萄糖吸收。現有的皮下(s.c.)注射用胰島素製劑的一個問題在於吸收的不可預測的變化性，在某些情況中超過50％；和在生理學上與進食有關的第一相胰島素應答相比相對緩慢的血清胰島素水平升高，其中血清胰島素水平達峰需約6分鐘。
與進食有關的第一相胰島素來源於胰腺胰島β-細胞中的儲存泡囊，其中胰島素原經歷酶促裂解為胰島素和C-肽。2型糖尿病與1型糖尿病的不同之處在於2型糖尿病以與進食有關的第一相胰島素應答消失為特徵。這種消失在疾病進程的早期發生。2型糖尿病與1型糖尿病的不同之處還在於2型糖尿病另外以血清胰島素原水平升高為特徵。這種循環完整的胰島素原(iPi)很可能意味著胰島素需求超過β-細胞的能力，導致胰腺應激，引起儲存泡囊的提前釋放。
已經使用2型糖尿病的大鼠模型觀察如果將胰島素給藥與假擬注射給藥相比較會發生什麼，以測定個體形成2型糖尿病有多快。在那些用小劑量胰島素注射處理的動物中，已經表明形成糖尿病發病率所需時間比用假擬處理的動物長兩倍。另外，當將它們處死時，接受胰島素注射液的那些大鼠在其胰腺中具有更多的存活β-細胞。可接受的解釋是胰島素注射減弱了胰腺的應激，而關於胰腺應激的某些東西使得β-細胞更快相繼死亡。因此，血清胰島素原為胰腺應激的有用指示劑，並且可以觀察血清胰島素原水平的降低作為這種應激的減輕。
2型糖尿病的典型性在於在疾病進展早期具有升高的胰島素原血清水平。除了意味著胰腺應激之外，血清胰島素原本身可以是有害的。血清胰島素原與增加的人動脈粥樣硬化心血管疾病的危險正相關(Haffner等人，Stroke.，291498-1503，1998；Hanley等人，Diabetes Care，241240-1247，2001；Zethelius等人，Circulation.，1052153，2002)。血清胰島素原還與已知的致粥樣化危險因素如降低的LDL粒徑(Festa等人，Diabetes Care，221688-1693，1999)和增加的纖維蛋白溶酶原激活劑抑制劑1型(PAI-1)表達(Schneider等人，Diabetes，41890-895，1992)有關。在二十世紀八十年代，在臨床試驗中對人給藥胰島素原導致接收該藥物的主體的心肌梗塞發病率增加和死亡。因此，降低血清胰島素原水平是另外的治療目標，並且是通過目前在疾病前期中使用的集中於血清葡萄糖水平的治療所不能解決的一個目標。
胰島素製劑胰島素為市售的，作為單體或者二聚體的形式。
有用的載體也可是市售的，或者可使用公開方法生產。使用二酮哌嗪微粒遞送的經肺胰島素被迅速地吸收，在約10到15分鐘達到峰血清水平。其足夠快速，用於模仿生理學上與進食有關的第一相胰島素應答的動力學，如通過觀察到的葡糖異生的中斷所證明的。這種治療還引起血清胰島素原的水平降低，這在起效較慢的胰島素製劑中未觀察到過。藉助這種治療模式的相對容易的給藥也促進在病程中比傳統實踐早得多的對2型糖尿病的治療。因此，通過使用模仿第一相動力學的胰島素遞送，血清胰島素原水平可以降低，並且文獻顯示這會伴隨類似的致粥樣化危險因素減少。通過在病程的早期開始胰島素治療，胰腺應激的減弱本身可以延緩疾病的進展。
二酮哌嗪微粒藥物遞送系統和相關方法在標題分別為SelfAssembling Diketopiperazine Drug Delivery System和Method for MakingSelf Assembling Diketopiperazine Drug Delivery System的美國專利5,352,461和5,503,852中描述。二酮哌嗪和可生物降解型聚合物微粒在經肺遞送方面的應用在標題分別為Method for Drug Delivery to thePulmonary System和Microparticles for Lung Delivery ComprisingDiketopiperazine的美國專利6,428,771和6,071,497中描述。關於可能的製劑和生產方法的不同方面的細節可以在標題都是Purification andStabilization of Peptide and Protein Pharmaceutical Agents的美國專利6,444,226和6,652,885、和在標題為Methods for Fine Powder Formation的美國專利6,440,463中找到。優選的通過呼吸驅動的乾粉吸入器系統的性能和設計在PCT/US00/40454和PCT/US2004/028699中公開。
其它製劑可以僅包括藥物粒子、藥物加上表面活性劑粒子、和聚合物藥物粒子，如封裝待給藥藥物的聚(乳酸-共聚-羥基乙酸)粒子。
給藥方法使用足以降低胰島素原血清水平的劑量，通過以模仿與進食有關的第一相胰島素應答的方式給藥胰島素，提供了在患有2型糖尿病的主體中降低血清胰島素原水平、減弱餐後胰腺應激、和減少動脈粥樣硬化危險因素的方法。在優選實施方案中，胰島素給藥在病程的早期開始。模仿第一相動力學，可以在給藥的約18分鐘內達到峰血清胰島素水平。選擇給藥的製劑和方法，優選通過經肺給藥，使得可以在給藥的約15、12、或10分鐘內達到峰血清胰島素水平。血清胰島素水平在給藥的約二小時內返回基線水平。在一個實施方案中，胰島素在開始進食後的一小時內給藥。在優選實施方案中，胰島素在開始進食之後的約10分鐘內給藥。減少動脈粥樣硬化危險因素的方法的實施方案包括其中危險因素為LDL粒徑和其中危險因素為纖維蛋白溶酶原激活劑抑制劑1型(PAI-1)的那些，使用本文中所述的給藥方法和製劑使LDL粒徑增加和使PAI-1表達減少。
在利用二酮哌嗪微粒的方法的方面中，富馬醯二酮哌嗪為優選類型的二酮哌嗪，胰島素為二聚體或單體形式，並且優選劑量為約15到90IU的或大於24IU的胰島素。在優選實施方案中，乾粉的吸入通過使用單位劑量吸入器變得更為方便。
通過參考以下非限制性實施例進一步理解本發明以下實施例使用Technosphere/胰島素，其是由胰島素與富馬醯二酮哌嗪微粒組成的複合體的專利產品，作為乾粉氣霧劑通過吸入給藥。
實施例1.對大鼠經肺遞送Technosphere/胰島素產生快速的吸收大鼠中將以乾粉氣霧劑形式給藥的經肺Technosphere/胰島素粒子的藥代動力學(PK)分布圖與通過皮下(s.c.)注射遞送的人胰島素的PK分布圖相比較。使用測流鼻吸式(flow-past，nose-only)吸入接觸系統給藥氣霧劑。在第一個實驗中，所有的動物接受相同的製劑(9.1％的胰島素)但是調節劑量給藥的持續時間，使得對每隻大鼠(200g體重)遞送約1IU和3IU的劑量。觀察到線性劑量依賴性應答最大血清胰島素濃度(CMAX)為0.9IU劑量的Technosphere/胰島素之後為76±12μIU/ml和在2.7IU劑量之後為240±49μIU/ml。在劑量給藥完成後立即取得的樣本中得到最大血清胰島素水平，顯示Technosphere/胰島素被快速吸收到系統循環中。在吸入0.9IU Technosphere/胰島素之後達到CMAX的時間(TMAX)短於14.5分鐘的平均接觸時間，而s.c.注射1.5IU的TMAX為20分鐘。另外，吸入Technosphere/胰島素與s.c.胰島素相比表現出50-70％的高的相對生物利用度。
在另一個實驗中，接觸時間保持不變但Technosphere/胰島素的胰島素含量從2.9％到11.4％之間變化，用於遞送約0.8IU、1.5IU、和3IU的胰島素劑量。再次，在所有的組中觀察到血清胰島素的劑量依賴性增加，顯示吸收速率對該範圍內的Technosphere/胰島素粉末的確切組成不敏感。
概括地說，在Technosphere富馬醯二酮哌嗪粒子上精確負載胰島素和胰島素的精確經肺遞送使得Technosphere/胰島素在治療糖尿病中成為非侵入性治療的選擇。
實施例2.在肺泡上皮的原代細胞培養模型中，Technosphere富馬醯二酮哌嗪粒子促進胰島素的吸收而沒有細胞毒性的跡象為了研究Technosphere/胰島素產物通過肺深處上皮屏障的機制，使用原代培養的大鼠肺泡上皮的單層細胞進行實驗。將肺泡II型細胞分離並在半透性聚碳酸酯膜上培養，直到形成具有高的跨上皮電阻(TEER)的緊密單層細胞。然後在37℃下使用Technosphere/胰島素產品和未經配製的胰島素對照以頂端到基層方向進行穿過這些單層細胞的胰島素轉運實驗。胰島素表現出1.90±0.34×10-8cm/s的表觀滲透率(Papp)，而Technosphere/胰島素產品表現出2.08±0.82×10-7cm/s的十倍的更高Papp。在這兩個組、或自然的(未經處理的)對照之間TEER沒有可測量的改變，顯示Technosphere粒子沒有象鈣螯合劑那樣通過破壞細胞間的緊密結合而促進胰島素的吸收。還分析了頂端(供體)孔樣本的乳酸脫氫酶(LDH)釋放，其為用於細胞毒性的公認試驗。在所有組中，頂端介質中的LDH活性低於自然的對照(自發性LDH釋放)的LDH活性，顯示Technosphere粒子沒有象非離子型表面活性劑和膽汁鹽那樣通過透化細胞膜而促進胰島素的吸收。這些數據顯示，Technosphere/胰島素產品大大地增加胰島素穿過肺泡上皮的吸收而沒有表現出對細胞間的緊密結合或細胞膜完整性的任何有害影響。
實施例3.使用經肺胰島素降低血清胰島素原水平對人進行治療Technosphere/胰島素(TI)的吸入提供可與第一相應答相媲美的血清胰島素升高。這項研究研究TI的藥效學及其對自然的胰島素原釋放(iPi釋放)的影響。24名2型糖尿病患者在相隔的研究天數在開始標準化進食後五分鐘接受具有4個不同負載量的胰島素(即，0、12IU、24IU、或48IU的重組常規人胰島素)的Technosphere基質的劑量。在每次進食開始前(0分鐘)、進食開始後的60分鐘和120分鐘測量血糖(BG)、血清胰島素和血清iPi。
TI以劑量依賴性的方式降低膳食的BG水平。午餐後六十分鐘的BG(mg/dl)(±SD)為安慰劑，183.2(±44.4)；12IU，170.8(±30.5)(p＝0.266)；24IU，156.3(±31.9)(p＝0.020)；和48IU，132.6(29.1)(p＜0.001)。所有劑量都在吸入後60分鐘引起血清胰島素增加(p＜0.05)，但是在吸入後120分鐘不是這樣。給藥具有24IU和48IU胰島素負載劑量的TI在一天中的所有時間點都抑制iPi水平(p＜0.05，圖1)。
因此，使用吸入的TI以模仿第一相胰島素應答的迅速起效和短的持續時間應當降低對β-細胞群的餐後應激。這可以改善總的β-細胞功能和內源性葡萄糖動態平衡。
權利要求
1.在2型糖尿病患者中模仿生理學上與進食有關的第一相胰島素應答的方法，該方法包括選擇要治療的2型糖尿病患者，和以模仿生理學上與進食有關的第一相胰島素應答的方式給藥胰島素。
2.權利要求1的方法，其中給藥劑量足以控制血糖水平和降低血清胰島素原水平。
3.權利要求1的方法，包括給藥有效量的胰島素以降低血清胰島素原水平。
4.權利要求1的方法，包括以足以控制血糖水平和降低血清胰島素原水平的劑量、以模仿生理學上與進食有關的第一相胰島素應答的方式給藥胰島素從而減弱胰腺應激。
5.權利要求1的方法，包括以足以控制血糖水平和降低血清胰島素原水平的劑量、以模仿生理學上與進食有關的第一相胰島素應答的方式給藥胰島素。
6.權利要求1的方法，包括給藥胰島素以減少動脈粥樣硬化的危險因素。
7.權利要求6的方法，其中危險因素為LDL粒徑，從而使LDL粒徑增加。
8.權利要求6的方法，其中危險因素為纖維蛋白溶酶原激活劑抑制劑1型(PAI-1)，從而使PAI-1表達降低。
9.權利要求1的方法，包括以足以中斷葡糖異生的劑量、以模仿生理學上與進食有關的第一相胰島素應答的方式給藥胰島素。
10.權利要求1的方法，其中胰島素在開始進食之後的約10分鐘內給藥。
11.權利要求1的方法，其中胰島素作為經肺製劑或乾粉製劑給藥。
12.權利要求11的方法，其中製劑為二酮哌嗪微粒藥物遞送系統。
13.權利要求12的方法，其中二酮哌嗪為富馬醯二酮哌嗪。
14.權利要求11的方法，其中胰島素作為結合有胰島素的可生物降解型聚合物微粒或表面活性劑微粒通過經肺遞送給藥。
15.權利要求1的方法，其中胰島素為二聚體或單體形式。
16.權利要求1的方法，其中胰島素的劑量為約15IU到90IU。
17.權利要求16的方法，其中劑量為約24IU到48IU。
18.權利要求1的方法，其中血清胰島素水平在給藥的約18分鐘內達峰。
19.權利要求1的方法，其中血清胰島素水平在給藥的約2小時內返回基線水平。
20.權利要求1-15中任一項的方法，其中胰島素給藥在病程的早期開始。
21.權利要求1的方法，其中胰島素在開始進食之後的約一小時內給藥。
全文摘要
本發明提供了在患有2型糖尿病的主體中降低血清胰島素原水平、減弱餐後胰腺應激、和減少動脈粥樣硬化的危險因素的方法。該方法包括使用足以降低血清胰島素原水平的劑量、以模仿與進食有關的第一相胰島素應答的方式給藥胰島素。在該方法的一些實施方案中，胰島素給藥在病程的早期開始。模仿第一相動力學，血清胰島素水平可以在給藥的約18分鐘內達峰。在更加優選的實施方案中，血清胰島素水平可以在給藥的約15、12、或10分鐘之內達峰。血清胰島素水平在給藥的約二小時內返回基線水平。
文檔編號A61K38/28GK101027082SQ200580002306
公開日2007年8月29日 申請日期2005年1月10日 優先權日2004年1月12日
發明者韋曼·溫德爾·奇塔姆, 安德烈亞斯·普菲茨納, 安德斯·哈薩格爾·博斯 申請人:曼恩坎德公司