ES2231247T3 - Uso de aminoacidos para fabricar medicamentos para tratar resistencias insulinicas. - Google Patents
Uso de aminoacidos para fabricar medicamentos para tratar resistencias insulinicas.Info
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Abstract
Uso de un compuesto elegido del grupo formado por aminoácidos monohidroxilados, aminoácidos polihidroxilados, y las formas lactónicas de estos ácidos, para fabricar un medicamento con efectos miméticos de insulina y/o sensibilizadores de insulina, para tratar o prevenir las resistencias insulínicas y sus síndromes, que necesitan la administración de insulina exógena.
Description
Uso de aminoácidos para fabricar medicamentos
para tratar resistencias insulínicas.
La presente solicitud se refiere al uso de
aminoácidos para fabricar medicamentos con efectos miméticos de
insulina y/o sensibilizadores de insulina en los tejidos
periféricos objetivos de la insulina, y más particularmente al uso
de aminoácidos para fabricar medicamentos para tratar y prevenir las
resistencias insulínicas.
En los últimos años se han hecho progresos
considerables en la comprensión de los mecanismos moleculares de la
acción de la insulina. En la figura 1 se muestra un esquema con las
rutas principales de transducción de la señal de insulina. El
receptor de insulina es un receptor transmembranal dotado de
actividad intrínseca de tirosina-quinasa
(Combettes-Souverain M. e Issad T., Diab. Metab.,
24, 477, 1998). La unión de la insulina a su receptor
implica la autofosforilación del receptor en sus restos de tirosina,
lo cual estimula su actividad de tirosina-quinasa
frente a una serie de sustratos intracelulares tales como el
Sustrato del receptor de insulina 1 (IRS-1),
sustrato del receptor de insulina 2 (IRS-2) y la
proteína de colágeno con homología Src o Shc. Esta actividad de
tirosina-quinasa tiene un papel determinante en la
transmisión de la señal de insulina, y está alterada en muchas
situaciones de resistencia insulínica (Ricort J.M. y col.,
Diabetologia, 38, 1148, 1995). En general, los mecanismos
celulares de la resistencia a la insulina se pueden situar a nivel
de la unión de la hormona a su receptor o en una etapa más lejana
después de la unión al receptor. Como muestra el esquema de la
figura 1, la fosforilación de las tirosinas de los IRS y de Shc por
el receptor de insulina permite la activación de las dos grandes
rutas de señalización celular, la ruta de las
MAP-quinasas (MAPK) y la ruta de la
fosfatidilinositol-3-quinasa
(PI-3-K). La
fosfotirosina-fosfatasa (PTP) participa en la
regulación de estas rutas.
Los autores de la invención han descrito
previamente el efecto segregador de insulina que pueden ejercer, en
las células pancreáticas, los extractos de aminoácidos hidroxilados
de los granos de fenogreco (Trigonella foenum graecum L.), y
en particular la
4-hidroxi-isoleucina
(4-OH-Ile) y/o la correspondiente
lactona (patentes FR 2 695 317 y 2 745 718 y las correspondientes
patentes con prioridad).
Ahora, los autores de la invención han puesto de
manifiesto que dichos compuestos también son capaces de actuar en
las células objetivo de la insulina, es decir, en los tejidos
periféricos tales como el hígado y el músculo, ejerciendo una
acción en el receptor de la insulina y/o en la cascada de
señalización que desencadena la activación de este receptor. El
efecto observado en estos tejidos periféricos corresponde en
general a un efecto mimético de insulina o sensibilizador de
insulina.
Los trabajos realizados, como se ilustra en los
ejemplos, han mostrado el efecto de estos compuestos en la cascada
de fosforilaciones puesta en juego por el receptor, particularmente
el aumento de la fosforilación de las proteínas principales
implicadas en la transmisión de la señal insulínica. La actividad
de PI-3-quinasa
(Fosfatidilinositol-3-quinasa),
enzima activada por el IRS-1 fosforilado y que
tiene un papel principal en la translocación del transportador de
glucosa GLUT 4, también aumenta por el efecto de dichos compuestos.
En las mismas condiciones de uso de estos compuestos, disminuye la
actividad de la fosfatasa asociada a la ruta de señalización del
receptor de insulina (actividad de PTP), lo cual está de acuerdo con
el aumento de las fosforilaciones antes mencionado. Por lo tanto,
dichos compuestos pueden actuar en las rutas de señalización que
normalmente son iniciadas por la insulina, ya sea por activación de
las quinasas, y/o por inhibición de las fosfatasas.
La presente solicitud tiene como objetivo
aprovechar los resultados obtenidos, y dirigirse así a cualquier
uso de dichos aminoácidos o de sus derivados, como agentes
miméticos de insulina o sensibilizadores de insulina. Se dirige en
particular a cualquier uso de dichos compuestos para fabricar
medicamentos con efectos miméticos de insulina y/o sensibilizadores
de insulina, para tratar o prevenir las resistencias insulínicas y
sus síndromes que requieren la administración de insulina exógena.
Estos efectos se pueden observar en los tejidos periféricos
objetivos de la insulina. Puesto que estos compuestos actúan en las
rutas de señalización que normalmente son iniciadas por la
insulina, pueden servir como sustitutos, complementos,
potenciadores y sensibilizadores de la insulina.
Así, la presente solicitud se dirige al uso, como
agente mimético de insulina o sensibilizador de insulina, de
cualquier aminoácido o derivado de aminoácido que produce una
disminución de la actividad de la fosfatasa PTP y/o un aumento de
la actividad de la PI-3-quinasa, de
un nivel equivalente, o incluso superior a la disminución o al
aumento, respectivamente, producido por la insulina. Cualquier
medio que permita constatar dicho efecto de disminución de la
actividad de la PTP o aumento de la actividad de la
PI-3-quinasa, es adecuado. Los
siguientes ejemplos proporcionan ilustraciones.
Dichos compuestos corresponden de forma relevante
a aminoácidos que no reconocen el receptor de insulina en su sitio
de unión, pero que actúan postreceptor, en las condiciones
descritas en los ejemplos para la
4-OH-Ile, y corresponden igualmente
a los derivados de estos aminoácidos que han conservado, más o
menos en su naturaleza, las propiedades de no reconocimiento del
receptor de insulina en su sitio de unión y de actividad
postreceptor que presenta el aminoácido parental de dicho
derivado.
Ventajosamente, el uso según la invención se
caracteriza porque se refiere a un compuesto elegido del grupo
formado por aminoácidos monohidroxilados, aminoácidos
polihiroxilados, y las formas lactónicas de estos aminoácidos mono
o polihidroxilados.
La invención se refiere particularmente al uso de
la 4-hidroxi-isoleucina de
fórmula
CH_{3} ---
\delm{C}{\delm{\para}{OH}}H ---
\delm{C}{\delm{\para}{CH _{3} }}H ---
\delm{C}{\delm{\para}{NH _{2} }}H --- COOH
y/o de su forma
lactónica.
En particular, la invención se dirige al uso de
la 4-hidroxi-isoleucina
(4-OH-Ile en forma abreviada) en
forma de su isómero 2S, 3R, 4S, o de la lactona
correspondiente.
Teniendo en cuenta los efectos observados, los
medicamentos fabricados de acuerdo con la invención son
particularmente adecuados para tratar las resistencias insulínicas
o prevenir los síndromes ligados a la resistencia insulínica, y
prevenir las resistencias insulínicas en los pacientes que necesitan
insulina exógena.
Ahora se sabe que la ganancia de peso excesiva,
el sedentarismo, una alimentación mal equilibrada, el número cada
vez más importante de personas mayores, son factores
socioeconómicos que se encuentran con frecuencia en los países
occidentales. Todos ellos contribuyen al desarrollo de una
resistencia insulínica y a una hiperinsulinemia compensatoria,
asociadas a menudo con la obesidad, y potencialmente diabetógena.
Así, los ácidos grasos libres están entre los primeros candidatos
para intentar explicar la estrecha relación entre la resistencia
insulínica, la obesidad y la hiperinsulinemia (Mac Garry J.D., J.
Cell. Biochem., 555, 29, 1994).
Actualmente, esta relación se convierte en un
fenómeno importante en el plan de sanidad pública. Un conjunto de
pruebas, a la vez clínicas y epidemiológicas, que asocian la
hiperinsulinemia al riesgo de futuras enfermedades
cardiovasculares, riesgo aterógeno o diabetógeno, ha permitido
establecer un cuadro coherente del síndrome X de Reaven
(hiperinsulinemia, resistencia a la insulina, aumento de los
triglicéridos en el suero, hipertensión arterial) y de los riesgos
de morbilidad que se asocian con él (Reaven G.M., Diabetes,
37, 1595, 1988). Además, según investigaciones recientes, la
hiperinsulinemia al favorecer la proliferación de algunas células
epiteliales (en particular del colon) parece que está asociada con
el riesgo de cáncer (Hu F.B. y col., J. Natl. Cancer Inst.,
91, 542, 1999).
La presente solicitud se dirige por lo tanto, a
cualquier uso de dichos aminoácidos y derivados para fabricar un
medicamento para luchar contra las resistencias insulínicas y los
síndromes de resistencia insulínica, en particular contra las
hiperinsulinemias, resistencia insulínica ligada al envejecimiento y
contra afecciones ligadas a la obesidad.
La presente solicitud se dirige también a
cualquier uso de dichos aminoácidos y derivados para fabricar un
medicamento para prevenir las resistencias insulínicas, y en
particular para fabricar un medicamento para disminuir la necesidad
de insulina exógena. Dichos medicamentos, debido a sus propiedades
miméticas de insulina y sensibilizadoras de insulina, de hecho
pueden tener como efecto la disminución de la necesidad de insulina
exógena que presentan los pacientes en los que la insulina endógena
es deficitaria, o incluso está ausente como en el caso de la
diabetes de tipo 1. Los pacientes aquejados de diabetes de tipo 1
padecen una ausencia total de secreción de insulina (destrucción de
las células productoras) que obliga a aportes exógenos completos de
insulina. Esta situación, aparte del coste intrínseco para dichas
administraciones, a menudo conduce al desarrollo de resistencias
insulínicas. Con el fin de prevenir y remediar estos problemas, la
presente invención propone para el tratamiento de una deficiencia
de insulina endógena, y en particular de la ausencia de insulina
endógena tal como en la diabetes de tipo 1, y para fabricar un
medicamento para dichos tratamientos, usar al menos uno de dichos
aminoácidos o derivados. Usados combinados con la insulina, tienen
la ventaja de disminuir la necesidad de insulina exógena del
paciente (disminución de los aportes de insulina necesarios), y por
lo tanto de disminuir los costes del tratamiento al prevenir el
desarrollo de resistencia insulínica y de sus efectos
secundarios.
Los medicamentos fabricados de acuerdo con la
invención se pueden usar también para contribuir a inhibir la
proliferación de algunas líneas celulares asociadas con el riesgo
de aparición de cánceres.
La invención también se dirige al uso de dichos
derivados, en particular de la
4-hidroxi-isoleucina y/o de su forma
lactónica, para fabricar medicamentos que actúan disminuyendo la
actividad de la fosfatasa asociada a la ruta de señalización del
receptor de insulina, y/o estimulando la actividad de la
PI-3-quinasa en los
IRS-1 y/o IRS-2.
La presente solicitud se dirige también a
cualquier composición farmacéutica, cualquier kit farmacéutico, y
cualquier medicamento que comprende, de forma combinada, insulina y
al menos uno de los compuestos aminoácidos o derivados definidos
antes. Esta combinación puede ser física (la insulina y el
aminoácido o derivado están en una misma composición).
Alternativamente puede corresponder a una presentación de la
insulina por una parte, y el aminoácido o derivado por otra, en
composiciones físicamente distintas, pero que se presentan como
asociadas para usarlas combinadas (kit de partes). Este uso
combinado puede ser simultáneo o diferido en el tiempo.
Los medicamentos de acuerdo con la invención se
pueden administrar por vía oral, esencialmente, pero también por
vía intravenosa o intramuscular, y contienen excipientes que se
eligen en función de la forma galénica adoptada.
La posología se adaptará en función de la
patología que se va a tratar.
En los siguientes ejemplos se dan otras
características y ventajas de la invención, a modo de ilustración,
en los que se hace referencia a las figuras 2 a 11 (se recuerda que
se ha hecho referencia antes a la figura 1, y muestra el esquema de
las rutas principales de transducción de la señal insulínica),
estas figuras 2 a 11 representan respectivamente:
- la figura 2, el efecto de la
4-OH-Ile en la fosforilación del
receptor de insulina y de su sustrato en el hígado de rata,
- la figura 3, el efecto de la
4-OH-Ile en la actividad de la
PI-3-quinasa del hígado,
- la figura 4, la unión de la insulina a su
receptor en la línea de células hepáticas LMH,
- Las figuras 5 a 11, el efecto de la
4-OH-Ile, respectivamente en,
- \bullet
- la actividad de la PI-3-quinasa del músculo (figura 5),
- \bullet
- la insulinemia y glucemia basales de la rata (figura 6),
- \bullet
- la actividad de la PI-3-quinasa en el hígado (figura 7) y el músculo (figura 8) de la rata diabética de tipo 2,
- \bullet
- la actividad de la PI-3-quinasa en el hígado de rata obesa Zucker (faifa) (figura 9),
- \bullet
- la actividad de la PI-3-quinasa asociada al receptor PDGF o al receptor de insulina en el hígado de rata normal (figura 10), y
- \bullet
- la actividad de la fosfatasa asociada al IRS-1 en el hígado de rata normal (figura 11).
La actividad de la
PI-3-quinasa se ha medido en
inmunoprecipitados producidos con el anticuerpo
anti-IRS-1. Esto ha permitido
determinar la actividad enzimática asociada a la acción de la
insulina y compararla con la acción inducida por la
4-OH-Ile.
Ratas macho Wistar normales (cepa IFFA CREDO,
Francia) recibieron, por inyección intraperitoneal, insulina normal
sola (100 U/kg) o 4-OH-Ile sola (18
mg/kg), o insulina asociada con la
4-OH-Ile con las mismas posologías.
Las ratas testigo recibieron por vía intraperitoneal cloruro sódico
al 9\textperthousand. Quince minutos después de la inyección, se
sacrificaron los animales y se sacaron inmediatamente los tejidos
periféricos (hígado, músculo) y se congelaron en nitrógeno
líquido.
Para determinar la actividad de la
PI-3-quinasa, los tejidos se
trituran en un tampón que contiene los inhibidores de las proteasas
y fosfatasas, así como un agente de solubilización (Triton), como
describen Taouis y col., J. Biol. Chem., 269, 14912, 1994.
Después de solubilización, los líquidos sobrenadantes se
inmunoprecipitan con anti-IRS-1 y se
mide la actividad de la
PI-3-quinasa en el
inmunoprecipitado. En efecto, la reacción se inicia por la adición
de un sustrato artificial de la enzima: el fosfatidilinositol (PI) y
(^{33}P)-gamma-ATP. El producto
de reacción se somete a una cromatografía en capa final (placa TLC)
y se miden los niveles de fosforilación del PI con un equipo
Phosphoimager STORM (Molecular Dynamics). La actividad se expresa en
unidades arbitrarias dadas por el aparato (conversión de la
radiactividad en luminiscencia mediante un haz láser).
La actividad de la fosfatasa se mide en los
inmunoprecipitados producidos con el anticuerpo
anti-IRS-1 y antirreceptor de
insulina.
El protocolo de solubilización es el mismo que el
de la PI-3-quinasa de acuerdo con
la metodología descrita por Taouis y col., (J. Biol. Chem.,
269, 14912, 1994). Después de inmunoprecipitación, se ha
medido la actividad de la fosfatasa de acuerdo con el procedimiento
descrito por Chen y col. (J. Biol. Chem., 272, 8026,
1997).
Los resultados de la figura 2 muestran claramente
que el tratamiento de los animales con una sola inyección de
4-OH-Ile (200 \mug/kg i.p.) induce
la activación del receptor de insulina (RI) y de su sustrato
(IRS-1) in vivo. El efecto de la
4-OH-Ile (4-OH) es
comparable al de la insulina (Ins).
Estos resultados demuestran los efectos miméticos
de insulina de la 4-OH-Ile en la
activación de la fosforilación del receptor de insulina y del
IRS-1, cuyas fosforilaciones son indispensables
para la activación de proteínas ejecutoras tales como la
PI-3-quinasa.
En la figura 3 se dan los resultados en
histogramas. En este esquema, se observa que la insulina y también
la 4-OH-Ile, solas, estimulan
significativamente (p < 0,05) la actividad de la
PI-3-quinasa hepática. Cuando se
administran las dos sustancias juntas, aparece un efecto más
importante.
Estas observaciones demuestran que la
4-OH-Ile tiene efectos miméticos de
insulina en el hígado. Además, el efecto más importante objetivo
cuando se inyectan las dos sustancias juntas es en favor de los
mecanismos de acción sinérgicos.
Esto se confirma por el estudio comparativo de
los efectos de la insulina y la
4-hidroxi-isoleucina en el receptor
de membrana de la insulina del hepatocito: la
4-hidroxi-isoleucina no se une a
este receptor. En la figura 4 se describen los resultados
comparativos relacionados con las uniones de la isoleucina y de la
4-OH-Ile. Las células LMH usadas en
estos ensayos se obtienen de un hepatocarcinoma de pollo (Kawaguchi
T. y col., Cancer Res., 47, 4460, 1987).
En la figura 5 se dan los resultados en
histogramas. En este esquema, se observa que no sólo la insulina
estimula claramente la actividad de la
PI-3-quinasa, si no también que la
4-OH-Ile tiene un efecto comparable.
Así, los efectos miméticos de insulina de la
4-OH-Ile observados en el hígado se
confirman en el músculo.
Por lo tanto, estudiando los resultados de los
ejemplos 1 y 2, se constata que en el hígado y el músculo, la
4-hidroxi-isoleucina estimula
independientemente de la insulina, la ruta de
IRS-1/PI-3-quinasa
que es la ruta principal en el control de las acciones metabólicas
y mitógenas de la insulina. Además, la
4-hidroxi-isoleucina no reconoce el
receptor de insulina, o al menos no compite con la insulina por la
unión al receptor.
Se ha investigado el efecto beneficioso de la
4-hidroxi-isoleucina frente a una
hiperinsulinemia relativa in vivo, mediante la administración
crónica (durante un mes) del aminoácido vegetal (25 mg/kg/día, por
vía intraperitoneal) en rata hecha diabética no dependiente de
insulina (diabetes de tipo 2), mediante inyecciones conjuntas de
nicotinamida y estreptozotocina (Masiello y col., Diabetes,
47, 224, 1998). Las tomas de muestras de sangre regulares
llevadas a cabo en la vena caudal de las ratas, han permitido
evaluar mediante procedimiento radioinmunológico (Herbert y col.,
J. Clin. Endocr., 25, 1375, 1965) la tasa de insulina
plasmática 15 horas después de la inyección del producto, que se
produjo a las 17 h 30 min. En estas mismas muestras se han medido
las tasas plasmáticas de glucosa por procedimiento enzimático
(Trinder P., J. Clin. Pathol. 22, 158, 1969.
Los resultados obtenidos se muestran en la figura
6.
Se observa que la administración cotidiana de la
4-hidroxi-isoleucina tiene como
efecto disminuir significativamente (p < 0,05) la insulinemia en
los animales tratados.
Además, después de suspender el tratamiento, se
puede constatar que la insulina plasmática aumenta otra vez para
dar valores próximos a los observados antes del tratamiento. En
estas condiciones, se ha observado una ligera disminución de la
glucemia al final del tratamiento.
La disminución de la insulinemia observada en la
rata después de un tratamiento crónico con la
4-hidroxi-isoleucina confirma in
vivo los efectos miméticos de insulina y/o sensibilizadores de
insulina observados en los experimentos in vitro.
En las figuras 7 y 8 se describen los resultados
en histogramas. Se observa que, si la insulina activa la
PI-3-quinasa hepática (figura 7) y
muscular (figura 8), lo mismo hace la
4-OH-Ile. La
4-OH-Ile en este estado patológico
induce el mismo efecto que la insulina con la misma intensidad.
Además, se constata que la
4-OH-Ile estimula significativamente
la ruta de
IRS-1-/PI-3-quinasa
más claramente en el músculo (p < 0,01) que en el hígado (p <
0,05).
Después de administración crónica durante 4
semanas de la 4-OH-Ile (50 mg/kg
por vía intraperitoneal) en la rata Zucker obesa (fa/fa), se midió
la actividad de la PI-3-quinasa del
hígado al final del tratamiento. En la figura 9 se dan los
resultados en histogramas. Muestran que la actividad basal de la
PI-3-quinasa (animales sacrificados
17 horas después de la última administración de
4-OH-Ile) ha aumentado en los
animales tratados.
La 4-OH-Ile
activa la PI-3-quinasa asociada al
receptor de insulina, pero no la asociada al receptor de PDGF
(Factor de crecimiento derivado de plaquetas).
Se han comparado las actividades de la
PI-3-quinasa del receptor de PDGF y
del receptor de insulina en presencia o ausencia de la
4-OH-Ile (18 mg/kg i.p.), siguiendo
el protocolo descrito antes.
En la figura 10 se describen los resultados en
histogramas: demuestran claramente la especificidad de la ruta de
acción de la 4-OH-Ile en el hígado
de rata, es decir que sólo aumenta (p < 0,05) la actividad de la
PI-3-quinasa asociada al receptor
de insulina.
Con el fin de situar mejor el sitio de acción de
la 4-OH-Ile, se ha estudiado su
impacto en la actividad de la fosfatasa. Se ha medido la actividad
de la fosfatasa asociada al IRS-1.
La figura 11 muestra que la
4-OH-Ile (200 \mumoles/l) inhibe
significativamente (p < 0,05) esta actividad en el hígado de
rata normal.
Un medicamento de acuerdo con la invención está
adaptado particularmente al tratamiento sintomático de los estados
de resistencias insulínicas, particularmente de los estados de
resistencias insulínicas con obesidad. Se puede preparar a partir
de un aminoácido mono o polihidroxilado y/o sus formas lactónicas,
con ayuda de cualquier técnica adecuada conocida por el experto en
la técnica. Particularmente se puede preparar a partir de la
4-hidroxi-isoleucina. Puesto que
este producto es hidrosoluble, se puede preparar dicho medicamento
fácilmente en forma de solución (en suero fisiológico por ejemplo),
o en una forma galénica sólida tal como un comprimido o cápsula.
Siendo crónicas las patologías a las que se dirige, parece más
adecuada la administración por vía oral. Así, dichos medicamentos se
pueden administrar fácilmente con posologías
pluri-diarias, adaptadas al caso particular del
paciente que se va a tratar, por ejemplo del orden de 2 a 3 tomas
al día. Un medicamento de acuerdo con la invención, también puede
comprender insulina.
Claims (5)
1. Uso de un compuesto elegido del grupo formado
por aminoácidos monohidroxilados, aminoácidos polihidroxilados, y
las formas lactónicas de estos ácidos, para fabricar un medicamento
con efectos miméticos de insulina y/o sensibilizadores de insulina,
para tratar o prevenir las resistencias insulínicas y sus
síndromes, que necesitan la administración de insulina exógena.
2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho compuesto es la
4-hidroxi-isoleucina de fórmula:
CH_{3} ---
\delm{C}{\delm{\para}{OH}}H ---
\delm{C}{\delm{\para}{CH _{3} }}H ---
\delm{C}{\delm{\para}{NH _{2} }}H --- COOH
y/o la forma lactónica de este
aminoácido.
3. Uso de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque la
4-hidroxi-isoleucina está en forma
de su isómero 2S, 3R, 4S o de la correspondiente lactona.
4. Uso de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, para fabricar un medicamento para disminuir
la necesidad de insulina exógena.
5. Composición o kit farmacéutico que comprende a
la vez insulina y un compuesto elegido del grupo constituido por
aminoácidos monohidroxilados, aminoácidos polihidroxilados, y las
formas lactónicas de estos ácidos para tratar pacientes que
necesitan insulina exógena.
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