- ức chế sự phá hủy tế bào
5.6.CÁC ENZYM TRONG QUÁ TRÌNH TÂNTẠO GLUCOSE
1 kích thích của glucose Giảm tiẽt glucagon thức an
5.6.CÁC ENZYM TRONG QUÁ TRÌNH TÂNTẠO GLUCOSE
Quá trình tân tạo glucose trong cơ thể được điều hòa thông qua 3 enzym chủ chốt bao gồm glucose-6-phosphatase (GóPase), phosphoenolpyruvate carboxy kinase (PEPCK) và fructose-1,6-biphosphatase (Fl,6BPase). Một trong những đặc điểm quan trọng của bệnh học đái tháo đường typ 2 là tăng sự tân tạo glucose nội sinh ở gan, dẫn tới tăng glucose huyết. Do đó ức chế tân tạo glucose là một giải pháp hữu ích cho điều trị đái tháo đường. [124^
5.6.1. Glucose-6-phosphatase
Như đã nói tới ở phần trước, GóPase đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sản xuất glucose ở gan, bao gồm thoái hóa glycogen và tân tạo glucose, ức chế
enzym này dẫn đến hạn chế sự tăng glucose huyết [124]. Một thuốc kinh điển có tác dụng ức chế GóPase là metformin [165], Ngày nay, sự hiểu biết về cấu trúc của GóPase đã có nhiều bước tiến đáng kể, đã có những giả thuyết được đưa ra để giải thích sự liên quan giữa cấu trúc và vai trò của GóPase [169].
Giả thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất hiện nay cho rằng GóPase là một phức hệ enzym nằm trên màng của lưới nội chất (Hình 5.12) [19]. Người ta đã dựa trên cấu trúc này để thiết kế những chất ức chế GóPase mới. [168]
---1--- ^ G6P G6PT1 h \ M 1 IJ I G6PC Ị SP s , i r j n G6P Glucose ■‘""v. G6PT2 Glucose ...r \ . ... Phosphat G6PT3 Phosphat Bên trong lưữi nộỉ chất
Hình 5.12. Cấu trúc của GóPase [19] Phức hệ này bao gồm: Protein vận chuyển G6PT1 đưa GÓP từ bào tương vào lưới nội chất, tiểu đơn vị G6PC mang hoạt tính phân cắt GÓP, 2 protein vận chuyển là G6TP2 và G6TP3 đưa glucose và gốc phospat trở lại bào tương. Phần protein SP có vai trò ổn định phức hệ enzym này.
Bào tiFQTig
Dựa trên cấu trúc này, hiện nay các chất ức chế GóPase đang được nghiên cứu theo 2 hướng: ức chế tiểu đơn vị mang hoạt tính xúc tác G6PC và ức chế protein vận chuyển G6PT1 [168]. Theo đó, đã có nhiều chất ức chế GóPase đã được tìm ra. Trong số những chất ức chế G6PT1, đáng chú ý là các kodaistatin chiết tách từ nấm
Aspergillus terreus, trong đó chất Kodaistatin A có khả năng ức chế cạnh tranh G6PT1 với IC50 = 80 nM [213]. Một chất khác có hoạt tính ức chế cạnh tranh mạnh với G6PT1 là S-4048 có IC50 = 2nM [87]. Trong số những chất ức chế G6PC, các dẫn chất tetrahydrothienopyridin có khả năng ức chế cạnh tranh với IC50 vào khoảng 0,61 |xM [134] còn các dẫn chất N,N-dibenzyl-N’-benzylidenhydrazin có khả năng ức chế cạnh tranh với IC50 khoảng 0,17 |J.M [133],
.CH, K odaistatin A Dẩn chất tetrahydrothienopyridin ,CI r * ^ D ẩn chất N ,N -dibenzyl- -N ’-benzylidenhydrazin Hình 5.13. Các chất ức chế G6Pase 5.6.2. Fructose-l,6-biphosphatase
Một enzym chủ chốt khác trong con đường tân tạo glucose cũng đang là mục tiêu của các nghiên cứu tìm kiểm thuốc mới trong điều trị đái tháo đường là Fl,6BPase. Fl,6BPase xúc tác chuyển F1,6BP thành F6P trong con đường tân tạo glucose [124], Nhiều nghiên cứu sàng lọc các chất ức chế Fl,6Bpase đã được tiến hành trên những mô hình chuột đái tháo đưòmg thực nghiệm. Một hợp chất có hoạt độ mạnh với độ an toàn cao đã được xác định là CS-917 (Hình 5.14) [226]. Trên chuột đái tháo đường typ 2 chủng Goto-Kakizaki (không béo phì, tiết insulin kém), CS-917 có tác dụng làm hạn chế sự tăng glucose huyết sau bữa ăn và hạn chế sự tăng glucose huyết lúc đói. Tác dụng này phụ thuộc vào liều dùng nhưng hoàn toàn không phụ thuộc và sự có mặt của insulin trong máu [226]. Cũng với sự giảm glucose huyết, ức chế Fl,6BPase còn làm tăng nồng độ F1,6BP và giảm nồng độ F6P ở gan [107]. Điều trị lâu dài với CS-917 làm giảm rõ rệt glucose máu, không có ghi nhận nào về sự tăng triglycerid máu. CS-917 đã được đưa vào thử nghiệm lâm
sàng trên người tình nguyện khỏe mạnh và người bệnh đái tháo đường typ 2. Kết quả cho thấy thuốc được dung nạp tốt và không thấy hiện tượng tụt glucose huyết, phản ứng bất lợi phổ biến của các thuốc điều trị đái tháo đường. Trên bệnh nhân đái tháo đưòng typ 2, CS-917 gây hạ glucose huyết đáng kể so với giả dược. [226
,Ẳ.
■N CO,EtH ^
COjEt
Hình 5.14. Cấu trúc phân tử CS-917 [226] 5.7. GLUCOKINASE (HEXOKINASE IV)
Có 3 enzym xúc tác 3 phản ứng không thuận nghịch của con đường đường phân gồm glucokinase (GK), phosphofructokinase-l (PFK-1) và pyruvat kinase [125]. Trong đó, GK là enzym quan trọng nhất, quyết định tốc độ của con đường đưòng phân [125]. Tăng cường hoạt động của GK sẽ làm tăng tốc độ đưòng phân, và do đó làm giảm glucose huyết. Do vậy, hiện nay GK đang được nhiều nhà khoa học cũng như các công ty dược phẩm chú ý nhằm tìm ra những chất hoạt hóa GK để điều trị đái tháo đường. [136]
Một trong những chất hoạt hóa GK đầu tiên được công bố là W00058293 (hay R00281675) do Hoffman-La Roche nghiên cứu (Hình 5.15.A) [73]. Chất này được chứng minh là có tác dụng hạ glucose huyết, kích thích tiết insulin và giảm sản xuất glucose ở gan chuột bình thường lẫn chuột đái tháo đường thực nghiệm [73]. Tới năm 2007, Hoffman-La Roche tiếp tục công bố chất W 02007115968 (R04389620) (Hình 5.15.B) [31]. Chất này đã được thử nghiệm lâm sàng pha 2 để điều trị đái tháo đường bằng biện pháp đơn độc hoặc kết hợp với metformin. Kết quả thử nghiệm cho thấy chất này có tác dụng hạ glucose huyết trên người tình nguyện khỏe
mạnh; trên những bệnh nhân đái tháo đường typ 2, nó gây tăng tiết insulin, tăng sử dụng glucose và giảm tân tạo glucose. [136]
Năm 2004, OSI công bố chất W02004072931 (PSN-GKl) (Hình 5.15.C). Đây là một trong những chất hoạt hóa GK có tác dụng mạnh nhất chống tình trạng glucose huyết cao. Tác dụng hoạt hóa GK của chất này thể hiện rõ trên in vitro, biểu hiện ở sự kích thích tiết insulin, tăng tổng hơp glycogen ở gan, giảm tân tạo glucose. Chất này cũng được ghi nhận là có độ an toàn cao. [136]
Năm 2005, Astra Zeneca công bố chất W02005044801 (GKA-50) (Hình 5.15.D). Đây là một dẫn chất của acid benzoylaminonicotinic có tác dụng hoạt hóa GK mạnh, làm thay đổi những thông số động học của GK. Trong những nghiên cứu tiền lâm sàng, GKA-50 làm hạ glucose huyết rõ rệt. [136]
Nhiều công ty dược phẩm khác như Pfizer, Merck-Banyu, Takeda, Johnson & Johnson cũng đã nghiên cứu và có bằng sáng chế cho những chất hoạt hóa GK. Tuy nhiên những dữ liệu nghiên cứu tiền lâm sàng chưa được công bố. [136]
0 0 r? 0 HìC. o o í r H/ ỏ 'N' A. R00281675 B. R04389620 o ' T ì s ì " 0 ử\ ĩ Ọ H5C. 0 ,.0 ĩ „ C O O H N N H c. PSN-GKl D. GKA-50 Hình 5.15. Một số chất hoạt hóa glucokỉnase