Для пациентов с сахарным диабетом I и II типа инсулин, гормон, регулирующий уровень глюкозы в крови, является жизненно важным лекарством. Однако, в то время как многие другие гормоны и терапевтические препараты успешно синтезируются в виде таблеток для удобного введения, инсулин по-прежнему в основном используется для инъекций. На первый взгляд это кажется парадоксом, потому что инсулин — это вещество на основе белка, и многие белковые препараты нашли применение в виде пероральных препаратов. Исследователи из различных областей медицины, которые занимаются этим вопросом на протяжении многих лет, объяснили эту специфику с биохимической и фармацевтической точек зрения.
Клеточные рецепторы, которые специфически распознают инсулин и реагируют на него, расположены на поверхности клеток. Чтобы активировать эти рецепторы и затем транспортировать глюкозу из кровотока в клетки, молекулам инсулина необходим особый путь: преодолеть не только физические барьеры желудочно-кишечного тракта, но и устойчивую агрессию желудочно-кишечных ферментов. Эти ферменты, вырабатываемые организмом для переработки пищи, представляют собой серьезное препятствие для синтеза целых белковых молекул инсулина. Попадая в желудок и тонкий кишечник, инсулин подвергается быстрому гидролизу - расщеплению на аминокислотные фрагменты. Этот процесс разрушает его способность связываться с клеточными рецепторами, лишая инсулин его терапевтической функции.
Таким образом, пероральный прием инсулина приводит к его почти полной неспособности достигать клеток-мишеней и эффективно контролировать уровень глюкозы в крови. Это связано с физическими и химическими характеристиками белкового компонента: инсулин имеет третичную структуру, определяющую его биологическую активность, и подвержен разрушению ферментами, включая пептидазы и протеазы.
Разработка инсулинов, устойчивых к действию пищеварительных ферментов, была многолетней научной работой. В частности, исследователи создали дезаминированный инсулин и другие модификации с изменением аминокислотных долей, чтобы снизить их подверженность разрушению в желудочно-кишечном тракте. Эти разработки позволили добиться частичного успеха при пероральном введении инсулина лабораторным животным.
Тем не менее, несмотря на успех модификаций, разработка полностью функциональной пероральной формы инсулина для широкого применения у людей по-прежнему остается сложной научной задачей. Истинными барьерами являются не только ферменты пищеварительной системы, но и биомеханика кишечника: всасывание инсулина в кровь через энтероциты (клетки слизистой оболочки кишечника) недостаточно для получения необходимого терапевтического эффекта. Постоянные и интенсивные научные исследования, тем не менее, приводят к появлению перспективных направлений. Одним из таких направлений является разработка наночастиц, крошечных пузырьков, способных защищать инсулин в желудочно-кишечном тракте и увеличивать его доставку к тканям-мишеням.
Еще одна интересная область связана с генной терапией и изменением запасов ферментной системы кишечника у самого пациента. Такой подход позволил бы значительно повысить усвояемость инсулина при пероральном введении, однако его применение в клинической практике также все еще находится на стадии активных исследований.
В то время как передовая наука продолжает работать над созданием эффективной формы инъекций инсулина, таблетки не станут реальностью, существует глубокое понимание того, почему инъекции инсулина являются основой терапии больных сахарным диабетом. Этот метод поддержания гомеостаза глюкозы по-прежнему будет единственным безотказным методом для миллионов пациентов по всему миру, дающим им возможность жить с контролируемым уровнем сахара.