Tổng quan về các đích tác dụng mới của thuốc điều trị đái tháo đường

Do đó, một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học hiện nay là việc tìm ra những thuốc mới điều trị đái tháo đường, dựa trên sự khám phá các đích tác dụng mới, nhằm nâng c

ĐẶNG THÁI TRUNG

TỔNG QUAN

VÈ CÁC ĐÍCH TÁC DỤNG MỚI CỦA THUÓC ĐIÈU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC sĩ• • •

Với lòng biêí ơn chân thành và sâu sắc nhất, em xin được gửi lời tri ân đến TS Phùng Thanh Hương, TS Nguyễn Hoàng Anh, ThS Vũ Đình Hòa, ThS Nguyễn Hoàng Tuân, Ds Dương Văn Tú, Ds Lê Hoàng và các thầy cô tại bộ môn Hóa Sinh, trường Đại học Dược Hà Nội đã luôn hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em trong suôi quá trình thực hiện khóa luận này Sự tận tâm cùng kiên thức uyên bác của các thầy

cô và các anh luôn luôn là tấm gương sáng cho em noi theo trong quá trình học tập, nghiên cứu hiện tại và cả trong tương lai

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè tôi, những người luôn luôn giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa luận này Tô’3 lớp A2K60 luôn là một tập thể đoàn kết, gắn bó với nhau không những trong 5 năm học dưới mái trường đại học Dược Hà Nội mà còn trong bước đường lập nghiệp mai sau, xin cảm ơn các bạn ỉ

Hà N ội tháng 5 năm 2010

Đặng Thái Trung

ĐẶT VÁN ĐÈ 1 Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VÈ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 2

Chương 2 sự ĐIÈU HÒA GLUCOSE HUYẾT 8

Chương 3 ĐÍCH TÁC DỤNG CỦA CÁC THUÓC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

ĐÃ ĐƯỢC ỨNG DỤNG RỘNG RÃI TRONG ĐIÈU TRỊ 15

THÀNH CÔNG BAN ĐÀU 29

Chương 5 CÁC ĐÍCH TÁC DỤNG MỚI ĐANG TRONG QUÁ TRÌNH

NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM 49

(AC2933 Diabetes Management for Improving Glucose Outcomes)AMP-activated protein kinase

adenosyl triphosphatdipeptidyl peptidase-4đái tháo đưòng

Hiệp hội Y tế châu ÂuEuropean Medical Association

MÔ hình đánh giá sự hằng định nội môiHomeostasis Model Assessment

receptor của insulin (insulin receptor)chất nền receptor của insulin (insulin receptor substrate)phosphoenol pyruvate

PhosphatidylinositoI-3-kinasepyruvat kinase

protein kinase Arepceptor hoạt hóa và tăng sinh peroxisome peroxisome poliferator-activated receptor glucose sau khi ăn (post-prandial glucose) protein tyros in kinase

protein tyrosin phosphatase thiazolidinedione

TỔ chức Y tế thế giới (World Health Organization)

DANH MỤC CÁC HÌNH

5.3 Cơ chê truyên tin của leptin qua trung gian AMPK 52

“Thế kỷ 21 là thế kỷ của các bệnh nội tiết và rối loạn chuyển hóa” Dự báo này của các chuyên gia y tế từ những năm 90 của thế kỷ trước đã trở thành hiện thực[1] Trong số các bệnh nội tiết và rối loạn chuyển hóa thì đái tháo đường, nhất là đái

tác y tế mà còn cả những nhà quản lý xã hội Bệnh đang là gánh nặng về kinh tế xã hội tại các nước phát triển và đặc biệt nặng nề hơn là ở những nước đang phát triển.Trong hơn một thập kỷ qua, số nghiên cứu về đái tháo đường đã tăng lên nhanh chóng Sự ra đời của các thuốc mới và ứng dụng trong điều trị cho phép thầy thuốc cũng như bệnh nhân có nhiều sự lựa chọn hơn Các thuốc điều trị đái tháo đường đang được sử dụng đã cho thấy những hiệu quả nhất định Tuy nhiên hiệu quả lâu dài trong việc ngăn ngừa các biến chứng của đái tháo đường thông qua kiểm soát glucose huyết vẫn là một vấn đề còn bỏ ngỏ, đồng thời những phản ứng bất lợi khi sử dụng thuốc vẫn đang làm đau đầu các bác sĩ cũng như những nhà nghiên cứu

Do đó, một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học hiện nay là việc tìm ra những thuốc mới điều trị đái tháo đường, dựa trên sự khám phá các đích tác dụng mới, nhằm nâng cao hiệu quả điều trị đái tháo đường, đồng thời giảm được

những phản ứng bất lợi Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài ""Tỏng quan về các đích

tác dụng mới của thuốc điều trị đái tháo đường'' với những mục tiêu sau:

1 Hệ thống hóa các vẩn đề đại cương liên quan đến bệnh đái tháo đường, các

cơ chế điều hòa glucose huyết trong cơ thể và các đích tác dụng của thuốc điều trị đái tháo đưòng đã được ứng dụng rộng rãi trong điều trị

2 Tìm hiểu các đích tác dụng mới đang trong quá trình nghiên cứu, thử nghiệm và việc phát triển thuốc dựa trên các đích tác dụng đó

3 Bàn luận về triển vọng của việc nghiên cứu các đích mới và hướng phát triển các nhóm thuốc mới dựa trên các đích đã nghiên cứu

1.1 ĐỊNH NGHĨA

Theo hiệp hội Đái tháo đưòng Hoa Kỳ, bệnh đái tháo đường là một tập hợp những rối loạn chuyển hóa mạn tính đặc trưng bởi sự tăng glucose huyết do suy giảm sản xuất insulin và / hoặc do không đáp ứng với insulin tại các mô Sự tăng glucose huyết mạn tính trong bệnh đái tháo đường có liên quan mật thiết với những tổn thương lâu dài, rối loạn và suy giảm chức năng của nhiều cơ quan khác nhau, đặc biệt là mắt, thận, thần kinh, tim và mạch máu [5]

lực ở các nước phát triển, cứ 10 người mắc ĐTĐ thì có 9 người mắc ĐTĐ typ 2 [1],

ở Việt Nam, năm 2010, số người trong độ tuổi từ 20 đến 79 mắc ĐTĐ vào khoảng 1646000, chiếm 3,5% dân số trong độ tuổi này Dự đoán đến năm 2030, tỷ

lệ này sẽ tăng lên 4,4% [101], Đặc biệt tỉ lệ mắc ĐTĐ ở nhóm đối tượng có yểu tố nguy cơ, tuổi từ 30 đến 64 chiếm tỉ lệ cao Tần suất các yếu tố nguy cơ như BMI cao, vòng eo rộng, ít vận động thể lực, gia đình có người thuộc các thế hệ cận kề mắc ĐTĐ cao rõ rệt ở khu vực đồng bằng đô thị so với miền núi và trung du [1]

1.3 PHÂN LOẠI ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

Theo phân loại của ADA năm 2007, ĐTĐ được chia thành ĐTĐ typ 1, ĐTĐ typ 2, ĐTĐ thứ phát, ĐTĐ thai kỳ [5]

này có thể là do sự tự miễn dịch.

• Đáì thảo đường typ 2

ĐTĐ typ 2 chiếm khoảng 90% số người mắc ĐTĐ Đó là một tập hợp những rối loạn chuyển hóa do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng đều có chung đặc điểm: có sự đề kháng insulin ở mô đích và tiếp theo là sự suy giảm tiết insulin ở tuyến tụy

• Đái thảo đường thứ phát

ĐTĐ có thể là hệ quả của những bệnh lý khác như: các khuyết tật di truyền của

tế bào beta, giảm hoạt tính của insulin do khiếm khuyết gen, các bệnh lý tụy ngoại tiết (u tụy, chấn thương, cắt bỏ tụy ), các bệnh nội tiết khác (u tủy thượng thận, u tiết glucagon, u tiết somatostatin, hội chứng Cushing ), do dùng thuốc hoặc hóa chất, do nhiễm trùng và một số hội chứng về gen khác

• Đái tháo đường thai kỳ

ĐTĐ ở phụ nữ mang thai thường khởi phát từ tuần lễ thứ 24 của thai kỳ, đôi khi sớm hơn Nguyên nhân là sự tăng nhu cầu insulin khi thai phát triển do nhu cầu cung cấp năng lưọng của người mẹ Đồng thời trong quá trình mang thai, sự thay đổi nồng độ estrogen và progesteron làm thay đổi chức năng tế bào đảo tụy, gây hiện tượng rối loạn dung nạp glucose tiềm tàng Hơn nữa, trong giai đoạn này, cơ thể người mẹ cũng sản xuất ra các nội tiết tố khác như các lactogen ở nhau thai có tác dụng kháng insulin và tăng phân hủy lipid

1.4 TEST CHẨN ĐOÁN VÀ THEO DÕI ĐIÈU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 1.4.1 Tiêu chuẩn chẩn đoán

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và Hiệp hội Đái tháo đường Hoa Kỳ (ADA) là 2

tổ chức đưa ra các tiêu chuẩn chẩn đoán ĐTĐ Các tiêu chuẩn này được áp dụng rộng rãi ở các nước Tiêu chuẩn chẩn đoán ĐTĐ của 2 tổ chức này được tóm tắt

Chẩn đoán

Rôi loạn dung

FPG: fasting plasma glucose - glucose huyêt lúc đói

So với tiêu chuẩn của WHO, tiêu chuẩn của ADA có hạ thấp hơn khi chẩn đoán tiền ĐTĐ (5,6 mmol/L so với 6,1 mmol/L) Điều này có tác động đáng kể đến

sự can thiệp vào tiến triển của ĐTĐ, cũng như có biện pháp đề phòng vì tỉ lệ những người bị tiền ĐTĐ (rối loạn dung nạp glucose hoặc suy giảm dung nạp glucose máu lúc đói) chuyển thành ĐTĐ trong vòng 5 năm rất cao.[60]

1.4.2 Các test chẩn đoán và theo dõi điều trị đái tháo đường

• Định lượng glucose huyết [3]

- Glucose huyết lúc đói

- Glucose huyết sau bữa ăn

Chẩn đoán ĐTĐ khi Gih > 200 mg/dl, chẩn đoán suy giảm dung nạp glucose nếu

• Đình lượng glucose niệu: dùng để chứng minh glucose huyết của bệnh nhân

cách đó 2 giờ có > 10-11 mmol/L không [3]

• Định lượng HbAIc: HbAlc là Hb trong hồng cầu đã liên kết với glucose nhờ

quá trình glycosyl hóa Xác định HbAlc trong hồng cầu có thể biết được mức glucose huyết trước đó từ 1-2 tháng Bình thường tỉ lệ HbAlc vào khoảng 4-6% Hb

albumin huyết tương Bình thường ữuctosamin có trị số < 285|amol/L ở bệnh nhân ĐTĐ, nồng độ này tăng tương ứng với nồng độ glucose huyết [3], [5]

• PeptidCYi]

Peptid C là peptid liên kết giữa chuỗi A và chuỗi B trong proinsulin, sau khi

trong máu tương ứng với nồng độ insulin nội sinh (ở người bình thường nồng độ

giá khả năng bài tiết insulin của tụy

Người ta còn dùng tỉ lệ proinsulin/insulin (P/I) để đánh giá khả năng tiết insulin của tụy

• HOMA: Homeostasis Model Assessment [216]

Đây là mô hình đánh giá sự hằng định nội môi, được sử dụng để đánh giá sự kháng insulin (HOMA-IR) và chức năng tế bào beta đảo tụy (HOMA-B) HOMA được tính theo các công thức sau:

G l i i c n s e X ĩ n s i i l i n HOMA-IR =

HOMA-B

22,5

20 X Insulin Glucose - 3,5

ở người bình thường dưới 35 tuổi các chỉ số này bằng 100% Trong ĐTĐ, HOMA-IR tăng lên và HOMA-B giảm đi

Các test này cũng thường được dùng trong các nghiên cứu thử nghiệm để đánh giá tác dụng của những thuốc chữa ĐTĐ mới

1.5 Thuốc và phác đồ điều trị đái tháo đường

Đối với bệnh nhân ĐTĐ typ 1, việc điều trị bằng insulin là bắt buộc vì cơ thể thiếu insulin tuyệt đối [16] Từ những năm 20 của thế kỷ 20, dịch chiết tụy chứa

Bệnh nhân mắc ĐTĐ typ 2 được khuyên thực hiện chế độ ăn uống và tập luyện trước, nếu không kiểm soát được glucose huyết thì việc dùng thuốc là bắt buộc Trong các thuốc chữa ĐTĐ, ra đời sớm nhất là các sulfonylure Từ đầu thập niên 50 của thế kỷ trước, các thuốc thuộc thế hệ đầu tiên trong nhóm này đã được sử dụng trong lâm sàng Cho đến nay, đã có 2 thế hệ sulfonylure ra đời, bao gồm khoảng 20 thuốc đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới Sau sulfonylure là các biguanid Mặc

phương pháp điều trị bằng insulin đã khiến người ta quên mất nó Ngay sau khi sulonylure ra đời thì biguanid đầu tiên là chloroguanid mới được sử dụng trong lâm sàng Năm 1995, một biguanid mới được FDA phê duyệt cho đưa vào sử dụng là metformin Ngay sau đó là sự ra đời các chất ức chế a-glucosidase với acarbose được phê duyệt năm 1995 và miglitol được phê duyệt năm 1996 Năm 1997, một nhóm thuốc mới là meglitinid với dẫn chất đầu tiên là repaglinid được phê duyệt để điều trị đái tháo đường Các chất hoạt hóa PPAR-y là nhóm thuốc chữa đái tháo

1999, một dẫn chất đã được sử dụng sớm hơn là troglitazon đã bị cấm lưu hành từ năm 2000 do những độc tính nghiêm trọng trên gan Từ năm 2005 cho đến nay, những nhóm thuốc mới được phê duyệt đưa vào điều trị ĐTĐ bao gồm các chất tương tự GLP-1 (exenatid và liraglutid) và các chất ức chế enzym dipeptidyl peptidase-4 (sitagliptin).[16]

Trong số các thuốc chữa ĐTĐ dùng đường uống, các sulfonylure được ưu tiên lựa chọn đầu tiên trên bệnh nhân có cân nặng bình thường hoặc thừa cân nhẹ, các biguanid được ưu tiên lựa chọn trên bệnh nhân béo phì Neu kiểm soát glucose huyết chưa tốt cần tăng liều thuốc hoặc phối hợp thuốc Có thể phối họp với insulin đơn thuần hoặc nếu thất bại thì phối hợp với điều trị với nhiều thuốc hạ glucose

Hình 1.1 Liệu trình điều trị đái tháo đường typ 2 (ADA-2007)[6]

Ghi chú: H bAlc được kiểm tra 3 tháng 1 lần cho đến khi đạt < 7% và sau đó là

Glucose huyết là một trong những hằng số sinh lý quan trọng đối với cơ thể ở người, glucose huyết dao động từ 3,4 mmol/L (lúc đói) cho đến 7,3 mmol/L (sau khi ăn) [2] Đây là kết quả của quá trình tương tác giữa các con đường chuyển hóa của phân tử glucose nói riêng và của các chất khác trong cơ thể nói chung Vì vậy,

sự điều hòa glucose huyết được thực hiện thông qua điều hòa chuyển hóa glucose với sự tham gia của nhiều yếu tố khác nhau [124]

2.1 ĐIÈU HÒA CÁC CON ĐƯỜNG CHUYỂN HÓA GLUCOSE

Để duy trì được nồng độ glucose trong máu ổn định, cơ thể phải huy động nhiều cơ chế khác nhau, trong đó đặc biệt quan trọng là việc điều hòa quá trình tân tạo glucose và quá trình thoái hóa glucose (chủ yếu theo con đường Đường phân) [124]

2.1.1 Điều hòa con đường Đường phân

Con đường Đường phân được điều hòa bởi nhiều yếu tố khác nhau Nhưng tất

cả các yếu tố đó đều tác động lên những enzym chủ chốt của con đường Đường phân ở tế bào gan và cơ Đó là 3 enzym xúc tác 3 phản ứng không thuận nghịch trong số 10 phản ứng của Đường phân: Hexokinase, Phospho Fructo Kinase-1 (PFK-1) và Pyruvat Kinase [125]

Hexokinase xúc tác phản ứng khởi đầu của con đường Đường phân, phản ứng

isozym (từ I đến IV) mã hóa bởi 4 gen khác nhau, ở cơ, hexokinase II chiếm ưu thế, còn ở gan, isozym chiếm ưu thế là hexokinase IV (Glucokinase) Hexokinase I, II, III ở cơ thường bị ức chế dị lập thể bởi sản phẩm GÓP Glucokinase không chịu sự

-Ngược ỉại, khi nồng độ glucose máu tăng cao, glucose đi vào tế bào gan qua GLUT

Hình 2.1 Sự điều hòa glucoskinase ở tế bào gan [124]

nhiều con đường chuyển hóa khác như con đường pentose, con đường tổng hợp glycogen [125] Phản ứng không thuận nghịch thứ 2 của con đưòng Đường phân, phản ứng tạo fructose-1,6-biphosphat (F1,6BP) chính là phản ứng quyết định GÓP

đi vào con đường Đưòfng phân [125] Phản ứng này được xúc tác bởi phospho fructo kinase-1 (PFK-1) PFK-1 có nhiều vị trí điều hòa dị lập thể, trong đó chất điều hòa quan trọng nhất là fructose-2,6-biphosphat (F2,6BP) Ngoài ra, ATP, citrat, các acid amin, acid béo cũng là những chất ức chế dị lập thể của enzym này [152].Enzym xúc tác phản ứng không thuận nghịch thứ 3 của con đường Đường phân, pyruvat kinase (PK) cũng là một yếu tố điều hòa con đường này [153] PK bị

ức chế dị lập thể bởi ATP do ATP làm giảm ái lực của enzym đối với cơ chất của

nó là PEP, PK còn bị ức chế bởi acetyl-CoA và các acid béo chuỗi dài, đó là những chất đốt quan trọng cho chu trình Krebs Như vậy, khi tế bào có nồng độ ATP tăng

nghĩa là khi cơ thể dư thừa năng lượng hoặc có thể cung cấp năng lượng từ quá trình thoái hóa protein, lipid thì con đường Đường phân bị ức chế do những chất ức chế dị lập thể làm giảm tác dụng của PK và PFK-1.[124], [153]

Ngoài 3 enzym trực tiếp tham gia vào các phản ứng đường phân, tốc độ con đường Đường phân còn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu quan trọng là glucose cung cấp bởi quá trình thoái hóa glycogen[124] Enzym chủ chốt của con đường này là glycogen phosphorylase Enzym này được hoạt hóa bởi adrenalin (ở cơ) và glucagon (ở gan) Ngoài ra, GP còn được điều hòa theo cơ chế dị lập thể bởi ATP (ở cơ) và nồng độ glucose huyết (ở gan) Khi glucose huyết tăng, glucose gắn vào trung tâm dị lập thể của glycogen phosphorylase a, làm thay đổi cấu dạng, biến đổi dạng a thành dạng b kém hoạt động Kết quả là làm ngừng quá trình thoái hóa glycogen ở gan, ngừng giải phóng glucose từ gan vào máu.[124], [153]

2.1.2 Điều hòa con đường tân tạo glucose

Điểm khởi đầu quan trọng của con đường tân tạo glucose là pyruvat Pyruvat

có thể chuyển thành acetyl CoA nhờ phức hợp pymvat dehydrogenase để đi vào chu trình Krebs hoặc chuyển thành oxaloacetat để bắt đầu con đường tân tạo glucose [153] Khi cơ thể có sẵn các acid béo cho quá trình beta oxi hóa tạo acetyl-CoA, đây

là tín hiệu cho thấy không cần thiết phải thoái hóa glucose tạo năng lượng nữa Do vậy, acetyl-CoA là một chất điều hòa dị lập thể, vừa kích thích pyruvat kinase, vừa đồng thời ức chế pyruvat dehydrogenase Nhờ đó con đường Đường phân và tân tạo glucose được điều hòa tương hỗ [124], [153]

bởi AMP và kích thích bởi citrat và ATP Đặc biệt chất điều hòa quan trọng nhất

Một enzym khác cũng có vai trò quan trọng đối với quá trình tân tạo glucose là

phân bố chủ yếu ở tế bào gan và một lượng nhỏ ở thận, hoạt độ của GóPase ở các tổ chức khác hầu như không đáng kể [153] Điều này quyết định gan là cơ quan quan trọng nhất có chức năng tổng hợp glucose cung cấp cho máu và các mô khác Các tổ chức khác mặc dù có sẵn nguyên liệu tổng hợp glucose như cơ và mô mỡ nhưng không có khả năng sản xuất glucose do thiếu GóPase [125]

2.2 CÁC YÉU TỐ ĐIÈU HÒA GLUCOSE HUYÉT

Những enzym chủ chốt trong các con đường thoái hóa và tổng họp glucose là đích tác dụng của các yếu tố điều hòa glucose huyết Các yếu tố này tác động lên sự biểu thị gen, làm thay đổi số lượng enzym hoặc tác động lên trung tâm hoạt động/ trung tâm điều hòa dị lập thể của enzym, làm thay đổi hoạt độ enzym.[152]

2.2.1 Hormon

• Insulin

Insulin do tế bào beta của tụy sản xuất, có tác dụng gây hạ glucose huyết Quá trình này được kích thích bởi các acid amin, acid béo, thể ceton, glucagon, secretin

và tolbutamid; nhưng bị ức chế bởi adrenalin và noradrenalin Insulin kích thích mạnh sự gia nhập glucose vào mô mỡ và cơ ở gan không xảy ra hiện tượng này, nhưng insulin có tác dụng gián tiếp trên các enzym điều hòa quá trình Đường phân

• Hormon thùy trước tuyến yên

ACTH, GH đối kháng với insulin, làm giảm sự gia nhập glucose vào cơ Tuy nhiên tác dụng này còn phụ thuộc vào lượng acid béo được huy động từ tổ chức mỡ gây ức chế sử dụng glucose Điều trị kéo dài bằng GH dẫn đến ĐTĐ, kích thích bài

• Các glucocorticoid vỏ thượng thận

Các hormon này gây tăng tân tạo glucose do làm tăng thoái hóa protein ở tổ chức, tăng gia nhập acid amin vào gan và hoạt hóa transaminase cũng như các enzym trong quá trình tân tạo glucose ở gan Ngoài ra, chúng còn có tác dụng ức

• Adrenalin

Adrenalin gây thoái hóa glycogen ở gan và cơ do hoạt hóa phosphorylase, tạo

• Glucagon

Glucagon được bài tiết bởi tế bào alpha đảo tụy, tình trạng glucose huyết giảm dưới mức bình thường sẽ kích thích tiết glucagon, ở gan, glucagon kích thích thoái hóa glycogen bằng cách hoạt hóa phosphorylase theo cơ chế giống như adrenalin Ngoài ra nó còn kích thích tân tạo glucose từ acid amin và lactat Kết quả của những

• Hormon tuyến giáp

Hormon tuyến giáp có tác dụng hoạt hóa glycogen phosphorylase và gây bất hoạt glycogen synthase., do đó kích thích thoái hóa glycogen ở gan thành glucose Đồng thời hormon tuyến giáp gây kích thích bài tiết glucagon, ức chế tiết insulin

Do đó hormon nhóm này gây tăng glucose huyết [2]

2.2.2 Các chất điều hòa enzym dị lập thể

Cơ chế điều hòa enzym chuyển hóa thông qua các chất điều hòa enzym dị lập thể diễn ra với tốc độ nhanh hơn rất nhiều so với tác động điều hòa chuyển hóa glucose của các hormon Một số hormon cũng có tác dụng gián tiếp thông qua các chất điều hòa dị lập thể Chất điều hòa dị ỉập thể thông thường có thể là một sản phẩm của phản ứng do enzym xúc tác hoặc một chất chuyển hóa trung gian quan trọng quyết định tình trạng chuyển hóa hiện tại của tế bào [152], Bảng 2 trình bày tóm tắt các chất điều hòa dị lập thể đối với một số enzym chủ chốt trong chuyển hóa glucose [152]

Bảng 2.1 Các chất điều hòa dị lập thể đối với một số enzym chủ chốt

trong quá trình chuyển hóa glucid ở gan [152]

CAC ENZYM TRONG THOAI HOA GLUCID

Pyruvat dehydrogenase CoA, NAD^, ADP, pyruvat

Acetyl-CoA, NADH, ATP, acid béo, thể ceton

CÁC ENZYM TRONG TỐNG HỢP GLUCID

2.3 VAI TRÒ CỦA MỘT số cơ QUAN TRONG ĐIÈU HÒA GLUCOSE HUYẾT

glucose GLƯT2 [152], Do đó, nồng độ glucose ở gan luôn gần bằng nồng độ glucose trong máu Gan là nơi tập trung hệ enzym hoàn chỉnh nhất trong cơ thể, không chỉ đầy đủ về số lượng, các enzym còn có khả năng quay vòng (thoái hóa và tổng hợp) với tốc độ nhanh Do vậy gan có khả năng điều chỉnh rất linh hoạt các chuyển hóa, tùy từng tình trạng của cụ thể của cơ thể ở các tổ chức ngoài gan, sau

khi đã gia nhập vào tế bào, glucose được phosphoryl hóa ngay bởi hexokinase để thoái hóa cung cấp năng lượng cho các tế bào đó Tuy nhiên, chính glucose huyết mới là yếu tố quan trọng để kiểm soát tỉ lệ glucose ở gan và các tổ chức ngoài gan Khi glucose huyết bình thường, gan sản xuất glucose để cung cấp cho các tổ chức Khi glucose huyết tăng, glucose sẽ ngừng vận chuyển ra ngoài gan, nhưng nếu glucose huyết tăng quá cao thì gan lại thu nạp glucose từ máu để biến đổi thành

Thận cũng đóng một vai trò quan trọng trong điều hòa glucose huyết Bình thưòng, glucose được lọc qua cầu thận, song nhờ khả năng tái hấp thu ở ống thận, toàn bộ glucose quay trở về máu Khi glucose huyết tăng thì dịch lọc cầu thận có khả năng chứa một lượng glucose nhiều hơn lượng glucose có thể được tái hấp thu

ở ống thận, do đó xuất hiện glucose trong nước tiểu, ở người bình thường, glucose niệu sẽ xuất hiện khi nồng độ glucose trong máu tĩnh mạch vượt quá 9,8 mmol/L,

Chương 3 ĐÍCH TÁC DỤNG CỦA CÁC THUỐC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

ĐÃ ĐƯỢC ỨNG DỤNG RỘNG RÃI TRONG ĐIÈU TRỊ• • • •

tiết ra từ tế bào beta đảo tụy, có vai trò quan trọng nhất trong việc điều hòa

được khám phá vào những năm 1960,

1970 của thế kỷ trước (Hình 3.1) Insulin cấu tạo gồm 2 chuỗi peptid, chuỗi A chứa 21 acid amin và chuỗi B chứa 30

Hình 3.1 Cấu trúc bậc 3 của insulin acid amin được nối với nhau bởi 2 cầu

ở tế bào beta, đầu tiên insulin được sản xuất dưới dạng chuỗi peptid đơn làproinsulin, trong đó chuỗi A và chuỗi B được nối với nhau bởi một đoạn peptid c Tại bộ máy golgi, proinsulin bắt đầu được chuyển thành insulin nhờ sự phân cắt

3.1.2 Cơ chế truyền tin của insulin

Insulin thực hiện quá trình truyền tin nhờ gắn với receptor nằm ở màng tế bào Những receptor này có ở hầu hết các tể bào trong cơ thể người và động vật có vú bao gồm cả những tế bào đích đặc trưng của insulin như tế bào gan, cơ, tế bào mô

mỡ lẫn những loại tế bào khác như tế bào máu, tế bào thần kinh Receptor của insulin (IR) là một glycoprotein xuyên màng có phân tử lượng lớn, cấu tạo gồm 2

Trong đó các tiểu phân a nằm ở mặt ngoài tế bào, chứa phần gắn với insulin, các

tiểu phân p nằm xuyên màng, mang hoạt tính tyrosin kinase [16]

Hình 3.2 Cơ chế truyền tin của insulin ở tế bào cơ [16]

Sự gắn insulin vào receptor ở màng tế bào làm hoạt hóa một chuỗi tín hiệu dưới dạng dòng thác Đầu tiên là sự khởi động hoạt tính tyrosin kinase của 2 tiểu đơn vị p của IR, dẫn tới một chuỗi phosphoryl hóa liên tiếp ở các tiểu đơn vị p và các cơ chất đặc hiệu là IRS, Gab-1, She; sự hoạt hóa IR còn dẫn tới phosphoryl hóa các protein như caveola, APS, Cbl ở dưới màng tế bào Tại những tế bào đích của

và không qua trung gian caveola dẫn tới sự chuyển vị glucose transporter 4 (GLƯT4) từ nội bào ra màng màng bào tương, tạo điều kiện cho sự vận chuyển glucose vào trong tế bào ở con đường trung gian qua caveola, chuỗi tương tác giữa các protein Crkll, C3G và TCIO dẫn tới sự chuyển vị này Trong khi đó, ở con đường không qua caveola, sự phosphoryl hóa IRS làm hoạt hóa enzym phosphatidylinositol-3-kinase (PI3-K), dẫn tới hoạt hóa protein kinase B và gây ra

sự chuyển vị Sự hoạt hóa PI3K còn dẫn tới các quá trình tổng họp protein và

glycogen Sự phosphoryl hóa She và Gab-1 làm kích hoạt quá trình nguyên phân thông qua MAP kinase (protein kích hoạt nguyên phân) [16]

3.1.3 Tác dụng của insulin trên chuyển hóa glucose

Insulin là hormon có vai trò đặc biệt quan trọng trong điều hoà glucose huyết bởi đây không chỉ là hormon duy nhất gây hạ glucose huyết trong cơ thể mà còn là hormon có tác động điều hoà đối với nhiều con đường chuyển hoá khác nhau [124]

Khi glucose huyết tăng cao, insulin tăng cường sự thu nhận glucose từ máu vào tế bào cơ và mỡ thông qua kích thích GLUT4, loại GLUT duy nhất phụ thuộc vào insulin [124] Quá trình điều hoà của insulin đối với hoạt động của GLUT 4 được thể hiện ở hình 3.3

Insulin

(2) Khỉ insulin gằn với receptor, các hạt chuyển

ra bề mặt tế bào, hoà lẫn vào màng, làm tăng số lượng GLUT4 ở màng tế bào (3) Khi lượng insulin

giảm, GLUT4 được tách khỏi màng tế bào nhờ cơ chế thực bào, hình thành các hạt nhỏ

ự M

Ngoài tác dụng tăng cường thu nhận glucose từ máu vào các mô, insulin trực tiếp điều hoà các enzym chủ chốt trong quá trình tổng hợp và thoái hoá glucose theo hưóng tăng cường các enzym thoái hoá glucose và ức chế các enzym tổng hợp glucose (Hình 3.4) Tác động của insulin trên enzym bao gồm tác động điều hòa trực tiếp lên hoạt tính của các enzym sẵn có trong tế bào và điều hòa biểu thị của các gen mã hóa enzym Ngoài tác động lên các enzym chủ chốt tham gia vào chuyển hoá glucose, insulin còn có tác động điều hòa nhiều chuyển hoá khác trong

cơ thể như tăng tổng hợp đồng thời giảm thoái hoá glycogen, protein và lipid dự trữ Các tác động này cũng gián tiếp làm tăng sử dụng glucose ở tổ chức và do đó làm

hạ glucose huyết [123]

(Insulin hoạt hoá các enzym trong vòng tròn xám, ức chế các enzym trong hình thoi trắng)

GK: glucokinase; GÓP: glucose-6-phosphatase; F1,6DP: Fructose-1,6-diphosphatase

GP: glycogen phosphorylase; GS: glycogen synthase; PFK-1: phospho fructokinase-1 PDH: pyruvate dehydrogenase; PEPCK: Phosphoenolpyruvate carboxykinase

3.2 KÊNH PHỤ THUỘC ATP

3.2.1 Sự tiết insulin đáp ứng với glucose ở tế bào beta

Các kênh ion màng tế bào có vai trò rất quan trọng đối với sự tiết insulin để đáp ứng với glucose của tế bào beta đảo tụy Trong đó đặc biệt quan trọng là kênh

phụ thuộc ATP (kênh K^ATPase, K a t p ) ở những tể bào beta tiết insulin, bên

insulin bắt đầu bằng việc glucose vào tế bào beta qua GLUT 2, sau đó nó được phosphoryl hóa thành GÓP nhờ enzym glucokinase Sự tăng các cơ chất có khả năng oxi hóa là glucose và GÓP làm tăng sản xuất ATP trong tế bào, đẫn tới tăng tỉ lệ

kích thích tiết insulin, tăng giải phóng insulin từ các túi nội bào ra khỏi tế bào beta (Hình 3.5) [123]

Kênh K a x p ở những tế bào beta tiết insulin là một protein xuyên màng gồm 4 tiểu đơn vị Kir 6.2 và 4 tiểu đơn vị SURl Cả 2 loại tiểu đoTi vị đều chứa những phần gắn với các chất kích thích và ức chế hoạt động của kênh [172], [178]

của những thuốc ĐTĐ theo cơ chế tăng tiết insulin từ tế bào beta hiện đang được sử dụng rộng rãi Những thuốc này bao gồm các nhóm sulfonylure và meglitinid [16]

3.2.2 Thuốc điều trị đái tháo đường theo cơ chế ức chế kênh K a t p

Các thuốc làm tăng sản xuất insulin ở tuỵ cho dù thuộc nhiều nhóm khác nhau

Kết quả là làm tăng giải phóng insulin từ tế bào beta Với cơ chế tác dụng đó, các thuốc này được dùng trong ĐTĐ typ 2, khi tuỵ vẫn còn khả năng bài tiết insulin [16]

Trong số các thuốc làm tăng sản xuất insulin ở tuỵ, nhóm sulfonylure là thuốc điển hình nhất và được sử dụng rộng rãi Sulfonylure gắn vào tiểu đơn vị

SƯR của tiểu đơn vị này chính là sulfonylure receptor) [16], [180], Có 2 thế hệ sulfonylurea đang được dùng trong lâm sàng Các thuốc thuộc 2 thế hệ này có hoạt

cơ tụt đường huyết lớn hơn và cũng có nhiều tương tác thuốc hơn Do vậy, các

Bên cạnh tụt đường huyết là tác dụng phụ phổ biến nhất, các sulfonylure còn có thể gây tăng trọng lượng từ 2-5 kg, sự tăng trọng lượng này có thể liên quan tới sự tăng nồng độ insulin trong huyết tương Ngoài ra sulfonylurea còn có thể gây nôn, buồn nôn, vàng da tắc mật, quá mẫn và không được khuyên dùng ở bệnh nhân suy gan thận nặng [16], [60]

Ngoài các sulfonylurea, có 2 hoạt chất mới cũng đã được đưa vào sử dụng Đó

là 2 dẫn chất thuộc nhóm meglitinid là repaglinid và nateglinid Hai chất này có cùng cơ chế tác dụng, kiểu tác dụng và tác dụng phụ như sulfonylurea Sự khác biệt

của các thuốc trên so với các sulfonyure ở vị trí gắn với SUR, tạo nên sự khác biệt

về dược lý, do đó tạo tác dụng nhanh hơn đồng thời thời gian bán thải cũng ngắn hơn Trong nhóm này riêng nateglinid có tỷ lệ tai biến tụt đường huyết thấp nhất [16], Trong thực tế lâm sàng, các thuốc làm tăng sản xuất insulin có thể dùng đơn độc hoặc phối hợp với insulin để mang lại hiệu quả điều trị tốt nhất cho bệnh nhân

với ADN, vùng D là vùng khớp nối và tiếp đó là vùng E, vùng gắn với các ligand

(RXR), phức hợp này sẽ gắn với ADN làm điều hoà quá trình phiên mã và dịch mã của một số protein quan trọng trong quá trình biệt hoá tế bào cũng như chuyển hoá glucose và lipid (Hình 3.6) [27] PPAR-y phân bố nhiều nhất ở mô mỡ và ruột già Ligand nội sinh đặc hiệu với PPAR-y là một số loại chất béo như prostaglandin, leukotrien [27]

Một trong những đáp ứng sinh học quan trọng nhất liên quan đến receptor PPARy là kích thích biệt hoá tế bào mỡ, kích thích các enzym và protein vận chuyển của tế bào mỡ như lipoprotein lipase, protein vận chuyển acid béo để thu

tức là gián tiếp cải thiện nguyên nhân gây kháng insulin ở mô đích Bên cạnh đó, nó còn làm tăng nhạy cảm với insulin thông qua sự thay đổi các hormon đặc hiệu do tế bào mỡ sản xuất (adipokin) Hoạt hóa PPAR-y còn gây kích thích sự tạo thành adiponectin, một hormon có tác dụng làm tăng oxi hoá acid béo, tăng đáp ứng với insulin và giảm sự tạo thành mảng vữa xơ, đồng thời làm giảm các cytokin cản trở

3.3.2 Các thiazolidindion

Thiazolidinedion

Gan

Hoạt hóa PPAR-V ?

Mô mỡ

Hoạt hóa PPAR-V

] I

Thay đổi (Ịich mã

câĩ thiện sự nhạy cãm vo'i insulin

Hình 3.7 Cơ chế tác dụng của thiazolidindion [118]

Thiazolidindion là nhóm chất chủ vận chọn lọc trên receptor PPAR Có 3 hoạt chất thuộc nhóm này đã được phê duyệt để điều trị ĐTĐ là rosiglitazon, pioglitazon

và troglitazon, trong đó troglitazon đã bị thu hồi vì những phản ứng phụ nguy hiểm

gây ra [16] Thông qua hoạt hóa PPAR-y, thiazolidindion làm tăng nhạy cảm với insulin ở mô đích (Hình 3.7).

Thiazolidindion (TZD) có thể dùng đơn độc hoặc phối hợp với metformin hoặc sulfonylure (nếu metformin không thích hợp) hoặc với insulin Khi dùng đơn độc, TZD làm giảm HbAlc khoảng 1-1,5%, giảm glucose huyết lúc đói 58-76 mg/đL TZD được ưu tiên dùng phối hợp với metformin vì phối hợp này không gây

ra tụt glucose huyết, đặc biệt đối với những bệnh nhân ĐTĐ có kèm theo béo phì Trong khi đó, phối hợp TZD với insulin mặc dù có thể làm giảm liều insulin 30- 50% nhưng lại có những phản ứng phụ nguy hiểm như gây giữ nước và suy tim, gặp trong khoảng 15% phối họp thuốc Một số nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng TZD còn bảo tồn chức năng tế bào beta, kéo dài sự sống tế bào beta và ngăn chặn ĐTĐ nhờ làm giảm sự kích thích bài tiết do tình trạng kháng insulin mạn tính TZD cũng có tác dụng đối với lipid máu và các yếu tố nguy cơ tim mạch, làm tăng HDL-

Phản ứng phụ nguy hiểm nhất khi dùng TZD và phối hợp thuốc là nguy cơ gây suy tim xung huyết Trong nhiều thử nghiệm lâm sàng, các bệnh nhân dùng TZD có nguy cơ xung huyết cao hơn nhóm chứng, nhưng tỉ lệ chết vì biển chứng tim mạch lại không cao hơn Người ta cho rằng sự gia tăng xung huyết ở bệnh nhân dùng TZD có thể do sự giữ nước và dễ bị ngừng tâm trương ở bệnh nhân ĐTĐ (đã có nghiên cứu chỉ ra sự liên quan giữa ĐTĐ typ 2 và ngừng tâm trương, đặc biệt ở bệnh nhân tăng huyết áp) TZD cũng có thể gây độc với gan, rối loạn tiêu hóa, gây tăng trọng lượng [16]

Để khắc phục những nhược điểm của các TZD đang được sử dụng, các nhà khoa học vẫn không ngừng tìm kiếm các dẫn chất mới có nhiều cải tiến hơn Một số dẫn chất thiazolidindion thế hệ mới như darglitazon, T I74, MCC555, DRF2189 đang được thử nghiệm lâm sàng Ngoài ra, người ta cũng mở rộng tìm kiếm các

benzoylphenyltyrosin [27] Các hợp chất này đều làm tăng hoạt tính insulin trên các dòng tế bào thử nghiệm cũng như trên mô hình động vật thực nghiệm Một số

chất chủ vận receptor PPARy mới cũng đồng thời là chất chủ vận receptor PPARa, một receptor có vai trò quan trọng trong chuyển hoá lipid Do đó, bên cạnh tác dụng giảm kháng insulin, các chất này còn có tác dụng giảm lipid máu, góp phần cải thiện tình trạng của bệnh nhân ĐTĐ typ 2, đặc biệt ở thể béo phì [27]

3.4 a -GLƯCOSIDASE

3.4.1 a -glucosidase

a -glucosidase (a-glucosidase) hay còn có tên khác là maltase là một enzym phân bố nhiều ở diềm bàn chải, màng ngoài tế bào thành ruột non Enzym này có hoạt tính xúc tác phản ứng thủy phân maltose thành D-giucose [127]

a-glucosidase

Carbohydrat chỉ được hấp thu qua màng ruột non dưới dạng monosaccharid,

do đó việc thủy phân các disaccharid thành monosaccharid đóng vai trò quan trọng trong sự hấp thu này Do đó ức chế a-glucosidase có thể làm chậm hấp thu carbohydrat ở ruột non, làm hạn chế sự tăng glucose huyết sau khi ăn [124]

3.4.2 Các chất ức chế a-glucosidase

Nhóm thuốc ức chế a-glucosidase gồm 4 chất chính là acarbose, miglitol, voglibose và emiglitat Trong đó chỉ có acarbose và miglitol là được sử dụng rộng rãi [16] Acarbose là một oligosaccharid có nguồn gốc vi sinh vật, còn miglitol là

một dẫn chất desoxynojirimycin Những chất này ức chế hoạt động của a-

glucosidase ở một non làm giảm hấp thu tinh bột, dextrin và disaccharid, do đó làm giảm sự tăng glucose huyết sau bữa ăn ở cả bệnh nhân ĐTĐ lẫn người bình thường

Đã có nghiên cứu chứng minh rằng các chất ức chế a-glucosidase còn có khả năng

ức chế cạnh tranh glucoamylase và sucrase Các chất này được chứng minh là làm giảm rõ rệt tỉ lệ HbAlc trong hồng cầu ở những bệnh nhân ĐTĐ typ 2 đang ở trong tình trạng tăng glucose huyết nghiêm trọng Tuy nhiên ở những bệnh nhân tăng glucose huyết mức độ vừa và nhẹ, tỉ lệ giảm của HbAlc chỉ bằng khoảng 30-50%

so với các thuốc ĐTĐ đường uống khác [16]

Các chất ức chế a-glucosidase không kích thích tiết insulin, do đó không gây tụt glucose huyết Do đó những chất này có thể được dùng như một phương thức điều trị đơn độc ở những bệnh nhân ĐTĐ giai đoạn sớm hoặc những bệnh nhân có

xu hướng tăng glucose huyết sau khi ăn Ngoài ra, các chất này có thể dùng phối hợp với các thuốc ĐTĐ đường uống khác hoặc với insulin [16]

Tác dụng không mong muốn thường gặp của các chất ức chế a-glucosidase là gây giảm hấp thu, đầy hơi, tiêu chảy Những phản ứng này phụ thuộc vào liều dùng

Sử dụng liều tăng từ từ có thể làm giảm bớt những tác dụng không mong muốn trên đường tiêu hóa [16]

3.5 CÁC ĐÍCH TÁC DỤNG CỦA METFORMIN

Metformin là thuốc điều trị ĐTĐ thuộc nhóm biguanid và là chất duy nhất trong nhóm này hiện nay được lưu hành Một thuốc khác trong nhóm này là phenformin đã bị thu hồi vì gây ra tình trạng nhiễm toan chuyển hóa do acid lactic Trong khi những thuốc điều trị đái tháo đường khác có cơ chế tác dụng khá rõ ràng thì cơ chế tác dụng của metformin cho đến nay vẫn chưa hoàn toàn sáng tỏ [16]Metformin có tác dụng hạn chế sự tăng glucose huyết chứ không có tác dụng

hạ glucose huyết Nó không kích thích bài tiết insulin từ tụy và nhìn chung không gây ra tụt glucose huyết, kể cả khi dùng với liều cao Metformin cũng không có ảnh hưởng rõ rệt đối với sự tiết glucagon, cortisol, hormon GH hay somatostatin Người

ta đã chứng minh được rằng metformin hạn chế sự tăng glucose huyết bằng cách giảm sản xuất glucose ở gan, đồng thời tăng cường hoạt động của insulin Cơ chế của metformin làm giảm sản xuất glucose ở gan đến nay vẫn còn nhiều tranh cãi, nhưng có nhiều bằng chứng chứng minh tác dụng này chủ yểu do làm giảm tân tạo glucose Metformin cũng làm giảm hấp thu glucose ở ruột, tuy nhiên tác dụng này vẫn chưa có những bằng chứng lâm sàng đầy đủ Mặc dù đã khám phá ra nhiều tác dụng của metformin như vậy nhưng đến nay sự hiểu biết về đích tác dụng của metformin còn nhiều hạn chế và chưa đủ để giải thích hết những tác dụng của nó [16] Đến nay, có 2 đích tác dụng của metformin đã được khám phá là các enzym

3.5.1 Glucose-6-phosphatase

cuối cùng trong cả hai quá trình thoái hóa glycogen và tân tạo glucose [125] Do đó,

nó điều tiết đồng thời sự lưu thông glucose tự do trong máu và glucose dưới dạng

dự trữ là glycogen Trên mô hình động vật đái tháo đường typ 2, hoạt động của GóPase tăng lên, làm tăng sản xuất glucose ở gan và do đó gây tăng glucose huyết [163], Do đó, ức chế hoạt động của GóPase có thể làm hạn chế sự tăng glucose huyết [163]

GóPase có mặt chủ yếu ở gan, một lượng ít hơn ở thận, đảo tụy và niêm mạc ruột non ở gan và thận, vai trò chủ yếu của nó là giải phóng glucose tự do từ GÓP, ngoài ra còn có giả thuyết cho rằng GóPase có vai trò trong sự tái hấp thu glucose ở ống thận [124] ở niêm mạc ruột non, GóPase có liên quan tới các quá trình vận chuyển và hấp thu glucose [143] ở tế bào beta đảo tụy, GóPase có liên quan đến cơ chế tiết insulin do kích thích của glucose [124] GóPase phân bố ở gan là đích tác dụng chính được quan tâm để nghiên cứu tác dụng của thuốc điều trị ĐTĐ với đích GóPase Bên cạnh đó, sự có mặt của GóPase với những vai trò khác ở những tổ chức ngoài gan cũng được chú ý khi đánh giá tác dụng của sự ức chế GóPase [168]

Một nghiên cứu trên mô hình chuột ĐTĐ di truyền chủng ob/ob của Mithieux

đã chứng minh ảnh hưởng của metformin trên hoạt tính của GóPase [144] Trong

nghiên cứu này, chuột ĐTĐ di truyền chủng ob/ob được cho ăn chế độ giàu chất

béo và cho dùng metformin Kết quả là hoạt tính của GóPase ở gan đã giảm 25% so với lô chuột không dùng thuốc (p < 0,05), đồng thời sự sản xuất glucose ở gan giảm 20% (p < 0,01) Tác giả đã kết luận rằng metformin làm giảm sản xuất glucose ở gan thông qua sự giảm hoạt tính của GóPase tại tổ chức này

Gần đây, đã có những giả thuyết cho rằng metformin làm giảm sự biểu thị gen quy định GóPase, cơ chế của tác động này là gián tiếp thông qua một đích tác dụng khác của metformin, đó là enzym AMP-activated protein kinase [165] Ngoài ra, gần đây các nhà khoa học đã có những bước tiến đáng kể trong hiểu biết về cấu trúc

của GóPase, từ đó đưa GóPase thành một đích tác dụng tiềm năng, dựa vào cấu trúc

để nghiên cứu những chất ức chế GóPase ứng dụng trong điều trị ĐTĐ [168] vấn

đề này được sẽ trình bày cụ thể hơn trong chương 5

3.5.2 AMP-activated protein kinase

AMP-activated protein kinase (AMPK) là một enzym serin / threonin protein

kinase CÓ mặt rất phổ biến trong cơ thể AMPK cấu tạo từ 3 tiểu đơn vị, tiểu đơn vị

(Hình 3.8) [80]

AMPK được gọi là “máy đo nhiên liệu”, nó có khả năng cảm biến trạng thái năng lượng ở cả tế bào biệt lập và toàn bộ cơ thể [81] Khi được hoạt hóa, AMPK sẽ khởi động quá trình dị hóa tạo ra ATP đồng thời ức chế quá trình đồng hóa sử dụng ATP Có 3 enzym là LKBl, CaMKK và TAKl có khả năng hoạt hóa AMPK nhờ khả năng xúc tác kinase ngược dòng, gây phosphoryl hóa AMPK [84], [85], [146] AMP cũng có khả năng điều hòa hoạt động của AMPK Sự gắn AMP vào tiểu đơn

vị a, kích thích hoạt tính kinase của AMPK Ngoài ra, hormon, cytokin và một số

ligand ngoại sinh cũng có khả năng điều hòa hoạt động của AMPK [80]

ICBS1Ị ICBS2Ì ỊCBSal Ị c i s i l c

Hình 3.8 Cấu tạo của AMPK [80]

AMPK tham gia vào rất nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể Hiện nay nó

là đích tác dụng đang được quan tâm để phát triển các thuốc điều trị bệnh rối loạn chuyển hóa như béo phì và ĐTĐ [228] Sự hoạt hóa AMPK có thể gây tăng gia nhập glucose vào cơ, giảm tân tạo glucose ở gan, tăng oxy hóa acid béo ở gan và cơ, giảm tổng hợp acid béo ở gan và mô mỡ, tăng hoạt động của ty thể [228] Foretz và

cs đã chứng minh sự hoạt hóa AMPK ở gan có thể gây hạ glucose huyết [63], Nhóm biguanid, mà đại diện là metformin, là nhóm thuốc gây hoạt hóa AMPK, điều này giải thích cho tác dụng điều trị đái tháo đường của nhóm thuốc này [16] Một nghiên cứu của Nicholas Musi đã ghi nhận sự hoạt hóa AMPK ở gan chuột thực nghiệm khi điều trị bằng metformin, dẫn tới ức chế sự sản xuất glucose ở gan [154], Ngoài ra gần đây, người ta đã chứng minh được các chất thuộc nhóm TZD cũng có tác dụng hoạt hóa AMPK [228]

Chương 4 CÁC ĐÍCH TÁC DỤNG MỚI

ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC NHỮNG THÀNH CÔNG BAN ĐÀU

4.1 INCRETIN VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU TRỊ DựA TRÊN INCRETIN 4.1.1 Khái niệm Incretin

Đầu thể kỷ XX, nhiều câu hỏi bắt đầu được đặt ra từ những bằng chứng cho thấy một số tín hiệu ở ruột (để đáp ứng với thức ăn đi vào) có thể làm tăng đáp ứng của tuyến tụy nội tiết với carbohydrat [187] Năm 1930, thuật ngữ “incretin” được

La Baưe dùng để miêu tả những hormon tìm thấy trong dịch chiết tá tràng có các đặc tính kích thích insulin và hạ glucose huyết [151] Những kỹ thuật xét nghiệm miễn dịch đã chứng tỏ tác động của glucose tại tụy không phải là yếu tố duy nhất gây tăng tiết insulin [187] Elrick và McIntyre đã quan sát thấy đáp ứng insulin với glucose đường uống vượt xa so với glucose đưa vào bằng đưÒTig tiêm tĩnh mạch, hiện tượng này gọi là hiệu ứng incretin (incretin effect) [138] Hiệu ứng này đã

dùng đường uống và đường tiêm tĩnh mạch [158], kết quả là hơn 70% lượng insulin tiết ra để đáp ứng lại glucose đường uống là do hiệu ứng incretin

Một số hormon được phân lập từ ruột đã được chứng minh là có thể gây ra hiệu ứng incretin, gọi chung là các hormon incretin Trong số đó, hai incretin quan trọng nhất là glucose-dependent insulinotropic peptid (GIP) và glucagon-ỉike peptid (GLP)-l Đây là hai hormon có tác dụng tăng sinh và hoạt hóa insulin Tác dụng của hai hormon này trên sự chuyển hóa glucose đã được chứng minh bằng nhiều thử nghiệm [187]

4.1.2 Đặc tính sinh lý và hóa sinh của incretin

4.I.2.I Glucose-dependent ỉnsuỉinotropic peptid

GIP được tiết ra từ tế bào K ở vùng giữa của hỗng tràng khi có tín hiệu hấp thu carbohydrat và lipid ở tá tràng [170], [174] Những nghiên cứu trên người và động

vật cho thấy tác dụng tăng sinh và hoạt hóa insulin của GIP là để đáp ứng lại mức glucose huyết cao [171] GIP không ức chế tiết glucagon mà trên thực tế trong tình trạng glucose huyết bình thường, nó còn kích thích tiết glucagon [49] GIP kích thích các con đường truyền tín hiệu qua trung gian PKA/AMP, MAPK, PI3K/PKB theo cơ chế phụ thuộc insulin và phụ thuộc liều dùng Do đó GIP làm tăng sinh và tăng tỉ lệ sống sót của tế bào beta [209] GIP không có tác dụng trên tốc độ rỗng của

dạ dày [140]

4.I.2.2 Glucagon-lỉke peptid-1

GLP-1 là một hormon tách ra từ phân tử proglucagon nhờ các enzym prohormon convertase-1 và -3 [41] Proglucagon là một tiền hormon gồm 160 acid amin, có chủ yếu ở tế bào alpha của tụy và tế bào L, một loại tế bào nội tiết có nhiều

ở hồi tràng và kết tràng [183] Gần đây GLP-1 còn được chứng minh là có ở các dòng tế bào nội tiết GLUTag, STC-1 ở ruột [183] Tại tế bào alpha và tế bào L có những dạng enzym convertase đặc trưng khác nhau, quyết định sự chia cắt thành các loại hormon khác nhau từ phân tử proglucagon ban đầu, gọi chung là các peptid

có nguồn gốc từ proglucagon (PGDPs) ở tế bào L, sự chia cắt phân tử proglucagon bởi prohormon convertase-1 và -3 (PC 1/3) giải phóng ra GLP-1, GLP-2, glicentin oxytomodulin [41] Trong khi đó ở tế bào alpha, hoạt động tương tự của prohormon

(chứa bên trong trình tự của nó cả GLP-1 và GLP-2) (Hình 4.1) [41]

Tế bào L tiết ra GLP-1 chủ yếu là để đáp ứng lại kích thích từ thức ăn đưa vào ruột, carbohydrat là chất kích thích mạnh nhất, tiếp theo là các acid béo không no [48], [198] Thức ăn dạng lỏng có khả năng kích thích mạnh hơn dạng rắn [17], Acetylcholin và một số peptid ở ruột cũng có vai trò gián tiếp trong việc tiết GLP-1, receptor muscarinic tồn tại trên màng tế bào L và những receptor cholinergic nội tại

có thể kích thích tiết GLP-1 [7], [79] Sự tiết GLP-1 xảy ra theo cơ chế 2 pha, pha đầu được tmng gian bởi các yếu tố dẫn truyền thần kinh, pha sau là do sự liên kết

10 pM lên tới 10-40 pM [11]

Tế bào Alpha G R P P I I G l u c l ^ o n * * ] ^ !~IP1 ] f ~~ ~GIUFM ''| " ¡p ^ " | -I

Mành vtf l(Ai của proglucagon

Hình 4.1 Sự chia cắt phân tử proglucagon tại tế bào alpha và tế bào L [41]

Receptor của GLP-1 (GLP-IR) đã được phân lập và nuôi cấy từ đảo tụy chuột, được xác định là thuộc nhóm B trong họ các receptor liên kết với protein G (GPCRs), bao gồm cả receptor của glucagon, GLP-2, GIP và secretin [205] GLP-

IR được phát hiện có ở đảo tụy, phổi, tim, ruột và vùng dưới đồi [24] Ngoài ra, các receptor của GLP-1 còn có ở các sợi thần kinh hướng tâm phân bố ở tĩnh mạch cửa [210] Nhiều nghiên cứu hiện nay đã chứng minh hoạt động của GLP-IR gắn cặp

(PKA) GLP-1 được hoạt hóa nhờ trung gian caveolin-1 hoặc phosphoryl hóa nhờ enzym G-protein receptor kinase (GRK)-5 [104], [201]

GLP-1 có nhiều tác dụng sinh học khác nhau (hình 4.2) [186], trước hết là đối với sự tiết insulin ở tế bào beta đảo tụy Theo quan niệm cổ điển, GLP-1 gây tăng tiết insulin qua cơ chế hoạt hóa GLP-IR ở tế bào beta đảo tụy dẫn tới sự tăng AMP

thuộc ATP, làm tăng calci nội bào và dẫn tới giải phóng insulin [131] Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng có thể tác dụng kích thích tiết insulin của GLP-1 là thông qua các yếu tố trao đổi nucleotid guanin quy định bởi

AMP vòng, P-aưestin-1, và protein kinase c [106], [197], [200] Hơn nữa, sự hoạt hóa GLP-IR cũng làm tăng biểu hiện gen mã hóa insulin và quá trình sinh tổng hợp insulin trong tế bào thông qua một cơ chế phụ thuộc PKA [46] Bên cạnh tác dụng làm tăng tiểt insulin, GLP-1 đã được chứng minh là có tác dụng ức chế tiết glucagon từ tế bào alpha [194] Mặc dù vậy, tác dụng này rất có thể được trung gian bằng một cơ chế gián tiếp thông qua các yếu tố do tế bào beta tiết ra như insulin hay kẽm, vì GLP-IR không hề được tìm thấy trong các tế bào alpha phân lập [96], Ngoài ra cũng có thể GLP-1 ức chế tiết glucagon bằng cách kích thích tiết somatostatin từ tế bào delta tụy [83]

\/

Hạ glucose huyết khi đói và sau bữa ăn

Giảm hấp thu thức V

ăn, giảm cân, tăng « - Giảm tiết glucagon khi cảm giác no glucose huyết tăng

Hình 4.2 Vai trò sinh lý của GLP-1[186]

Nhiều nghiên cứu trên cả người và động vật đã chứng tỏ ràng GLP-1 có thể thúc đẩy sự sinh trưởng và phân chia tế bào beta, tăng tỉ lệ sống sót và tăng hình thành mô mới Trên chuột đã cắt bỏ một phần hoặc toàn bộ tụy, điều trị bằng exendin-4 là một chất chủ vận trên GLP-IR, sau 10 ngày đã kích thích sự tái sinh tế bào beta và ngăn chặn sự khởi đầu của bệnh đái tháo đường [223] Trong khi đó trên chuột đã cắt bỏ một phần hoặc toàn bộ tụy đồng thời bất hoạt GLP-IR thì