background image

Sunday 12/ 4 / 2015

 

 

©Ali Kareem 2014-2015

 

Name

:

______________________________                                                                

Class

:

_______________________________ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مكتب اشور لالستنساخ

 

ANTI-DIABETIC DRUGS

 

Lecture 9 

 

Total lectures NO. 53 

 

Dr. Mohammed Rashad

 


background image

 

 

2

Insulin and Other Glucose-LoweringDrugs 

I. OVERVIEW 

•  The pancreas is both an endocrine gland that produces the 

peptide hormones insulin, glucagon, and somatostatin and an 
exocrine gland that produces digestive enzymes. 

•  Hyperinsulinemia cause severe hypoglycemia. 

•  Diabetes mellitus can cause serious hyperglycemia. 

retinopathy,nephropathy, neuropathy, and cardiovascular 
complications may result. 

•  Administration of insulin or glucose-lowering agents can prevent 

morbidity and reduce mortality 

II. DIABETES MELLITUS 

The American Diabetes Association (ADA) recognizes four clinical 
classifications of diabetes:
 

•  type 1 diabetes (formerly, insulin dependent diabetes mellitus) 

•  type 2 diabetes (formerly, non-insulin dependent diabetes 

mellitus) 

•  gestational diabetes 

•  diabetes due to other causes (for example, genetic defects or 

medications). 

Gestationaldiabetes  

•  defined as carbohydrate intolerance 

•  Diet, exercise, and/or insulin administration are effective. 

A.Type 1 diabetes 

•  Type 1 diabetic shows classic symptoms (polydipsia, polyphagia, 

polyuria, and weight loss). 


background image

 

 

3

•  Type 1 diabetics require exogenous insulin to avoid the catabolic 

state that results from hyperglycemia and life-threatening 
ketoacidosis. 

Treatment: 

•  exogenous (injected) insulin to control hyperglycemia, avoid 

ketoacidosis, and maintain acceptable levels of glycosylated 
hemoglobin (HbA1c). 

•  The goal is to maintain blood glucose concentrations as close to 

normal as possible and to avoid long-term complications. 

•  Continuous subcutaneous insulin infusion(also called the insulin 

pump). 

•  Other methods of insulin delivery (transdermal, buccal, and 

intranasal, are currently under investigation). 

B.Type 2 diabetes 

•  Most diabetic patients have type 2 disease. 

•  Type 2 diabetes is influenced by genetic factors, aging, obesity, 

and peripheral insulin resistance, rather than by autoimmune 
processes or viruses 

1.Cause: In type 2 diabetes 

•  Type 2 diabetes is frequently accompanied by the lack of 

sensitivity of target organs to either endogenous or exogenous 
insulin. 

•  This resistance to insulin is considered to be a major cause of this 

type of diabetes. 

2.Treatment: 

•  The goal is to maintain blood glucose concentrations within 

normal limits and to prevent the development of long-term 
complications. 


background image

 

 

4

•  Weight reduction, exercise, and dietary modification decrease 

insulin resistance and correct the hyperglycemia in some patients. 

•  However, most patients are dependent on oral glucose-lowering 

agents. 

As the disease progresses,β-cell function declines and insulin therapy is 
often required.  

III. INSULIN AND ITS ANALOGS 

•  Insulin is a polypeptide hormone consisting of two peptide 

chainsthat are connected by disulfide bonds. 

•  It is synthesized as a precursor (proinsulin) that undergoes 

proteolytic cleavage to form insulin and C-peptide. 

•  Measurement of circulating C-peptide provides a better index of 

insulin levels. 

A.Insulin secretion 

•  Secretion is most commonly triggered by high blood glucose, 

which is taken up by the glucose transporter into the β cells of the 
pancreas. 

•  There, it is phosphorylated by glucokinase, which acts as a glucose 

sensor. 

•  The products of glucose metabolism enter the mitochondrial 

respiratory chain and generate adenosine triphosphate (ATP). 

•  The rise in ATP levels causes a block of K+ channels, leading to 

membrane depolarization and an influx of Ca2+. 

•  The increase in intracellular Ca2+ causes pulsatile insulin 

exocytosis. 

•  The sulfonylureas and glinides owe their hypoglycemic effect to 

the inhibition of K+ channels. 

B. Sources of insulin 


background image

 

 

5

•  Human insulin is produced by recombinant DNA technology using 

special strains of Escherichia coli or yeast. 

•  Modifications of the amino acid sequence of human insulin have 

produced insulins with different pharmacokinetic properties. 

•  For example, three such insulins, lispro, aspart,and glulisine, have 

a faster onset and shorter duration of action than regular insulin. 

•  glargine and detemir are long-acting insulins and show prolonged, 

flat levels of the hormone following injection. 

C. Insulin administration 

•  insulin is administered by subcutaneous injection.  

•  In a hyperglycemic emergency, regular insulin is injected 

intravenously (IV). 

•  Insulin preparations vary in their onset ofactivity and in duration 

of activity. 

•  This is due to amino acid sequence. 

•  Dose, site of injection, blood supply, temperature, and physical. 

•  Insulin is inactivated by insulin protease in the liver and kidney. 

D. Adverse reactions to insulin 

•  The symptoms of hypoglycemia are the most serious and common 

adverse. 

•  Long term diabetic patients commonly do not produce adequate 

amounts ofthe counter-regulatory hormones (glucagon, 
epinephrine, cortisol, and growth hormone). 

•  Other adverse reactions include weight gain, lipodystrophy (less 

common with human insulin), allergic reactions, and local 
injection site reactions.  

IV. INSULIN PREPARATIONS AND TREATMENT 


background image

 

 

6

A.Rapid-acting and short-acting insulin preparations 

•  Four preparations fall into this category: regular insulin, insulin 

lispro,insulin aspart, and insulin glulisine. 

•  Regular insulin is a short-acting,soluble, crystalline zinc insulin 

given subcutaneously (or IV in emergencies). 

•  Regular insulin, insulin lispro, and insulin aspart are pregnancy 

category B. 

•  The lispro,aspart, and glulisine forms are classified as rapid-acting 

insulins. 

•  Peak levels of insulin lispro are seen at 30 to 90minutes with 50 to 

120 minutes for regular insulin. 

•  They are administered to mimic the prandial (mealtime) release of 

insulin, and they are used with a longer-acting insulin. 

B.Intermediate-acting insulin 

•  Neutral protamine Hagedorn (NPH) insulin is a suspension of 

crystalline zinc insulin with the positively charged polypeptide 
protamine (isophane). 

•  NPH insulin is useful in treating all forms of diabetes except 

diabetic ketoacidosis and emergency hyperglycemia. 

•  It is used for basal control and is usually given along with rapid- or 

short-acting insulin for mealtime control. 

•  neutral protamine lispro (NPL) insulinis used only in combination 

with insulin lispro. 

•  C.Long-acting insulin preparations 

1.Insulin glargine: 

•  It is slower in onset than NPH insulin and has a flat, prolonged 

hypoglycemic effect withno peak. 

2.Insulin detemir: 


background image

 

 

7

•  Insulin detemir has a fatty-acid side chain results in long-acting 

properties 

•  Neither insulin detemir nor insulin glargine should be mixed in the 

same syringe with other insulins. 

D.Insulin combinations 

•  70-percent NPH insulin plus 30-percent regular insulin 

•  50 percentof each of these 

75-percent NPL insulin plus 25-percent insulin lispro  

E.Standard treatment versus intensive treatment 

•  standard treatment: injection of insulin twice daily. 

•  intensive treatment: injections of insulin (three or more times 

daily). 

•  The frequency of hypoglycemic episodes, coma, and seizures is 

higher with intensive treatment regimens. 

•  patients on intensive therapy show a significant reduction in such 

long-term complications (retinopathy, nephropathy, and 
neuropathy) compared to standard care. 

•  Intensive therapy does not reduce the macrovascular 

complications of diabetes. 

V. SYNTHETIC AMYLIN ANALOG 

•  Pramlintide  is a synthetic amylin analog that is indicated asan 

adjunct to meal time insulin therapy in patients with type 1 and 
type 2 diabetes. 

•  pramlintide delays gastric emptying, decreases postprandial 

glucagon secretion, and improves satiety. 

•  Pramlintide is administered by subcutaneous injection 

immediately prior to meals. 


background image

 

 

8

•  the dose of rapid- or short-acting insulin should be decreased by 

50 percent prior to meals. 

•  Pramlintide may not be mixed with any insulin preparation. 

•  Adverse effects are mainly gastrointestinal and consist of nausea, 

anorexia, and vomiting. 

VI. ORAL AGENTS: INSULIN SECRETAGOGUES 

These agents are useful in the treatment of patients who have type 2 
diabetes but who cannot be managed by diet alone 

A.Sulfonylureas 

•  These agents are classified as insulin secretagogues, because they 

promote insulin. 

•  The primary drugs used today are the second-generation drugs 

glyburide, glipizide, and glimepiride. 

1.Mechanism of action: 

•  stimulation of insulin release by blocking the ATP-sensitive K+ 

channels, resulting in depolarization and Ca2+influx 

•  reduction in hepatic glucose production 

•  increase in peripheral insulin sensitivity. 

2. Pharmacokinetics and fate: 

•  Given orally, these drugs bind to serum proteins, are metabolized 

by the liver, and are excreted by the liver or kidney. 

•  The duration of action ranges from 12 to 24 hours. 

3. Adverse effects: 

•  Weight gain, hyperinsulinemia, and hypoglycemia.These drugs 

should be used with caution in patients with hepatic orrenal 
insufficiency 


background image

 

 

9

•  Glyburide has minimal transfer across the placenta and may be a 

reasonably safe alternative to insulin therapy for diabetes in 
pregnancy. 

B. Glinides 

•  This class of agents includes repaglinide and nateglinide. 

•  Although they are not sulfonylureas, they have common actions. 

1. Mechanism of action: 

•  They bind to a distinct site on the sulfonylurea receptor of ATP-

sensitive potassium channels 

•  However, in contrast to the sulfonylureas, the glinides have a 

rapid onset and a short duration of action. 

•  They are particularly effective in the early release of insulin that 

occurs after a meal and are categorized as postprandial glucose 
regulators. 

2. Pharmacokinetics and fate: 

•  These drugs are well absorbed orally. 

•  Both glinides are metabolized to inactive products by the liver and 

are excreted through the bile. 

3. Adverse effects:  

•  hypoglycemia,lower than that with the sulfonylureas. 

•  Repaglinidecauses severe hypoglycemia in patients taking the 

lipid-lowering drug gemfibrozil. 

•  Weight gain is less of a problem. 

These agents must be used with caution in hepatic impairment  

VII. ORAL AGENTS: INSULIN SENSITIZERS 

•  the biguanides and thiazolidinediones improve insulin action. 


background image

 

 

10

•  These agents improve target-cell response to insulin without 

increasing insulin secretion. 

A. Biguanides 

•  Metformin increases glucose uptake and use by target tissues, 

thereby decreasing insulin resistance. 

•  Metformin does not promote insulin secretion. Therefore, the risk 

of hypoglycemia is far less than that with sulfonylurea agents. 

1. Mechanism of action: 

•  The main mechanism of action of metforminis: 

•  reduction of hepatic glucose output by inhibiting 

hepaticgluconeogenesis. 

•  Metformin slows intestinal absorption of sugars  

•  improves peripheral glucose uptake and utilization. 

•  An important property of this drugis its ability to modestly reduce 

hyperlipidemia. 

•  Metformin as the drug of choice for newly diagnosed type 2 

diabetics. 

2. Pharmacokinetics and fate: 

•  Metformin is well absorbed orally, is not bound to serum proteins, 

and is not metabolized. 

•  Excretion is via the urine. 

3. Adverse effects: 

•  These are largely gastrointestinal. 

•  Metformin is contraindicated in renal and/or hepatic disease and 

in diabetic ketoacidosis. 


background image

 

 

11

•  It should be discontinued in acute myocardial infarction, 

exacerbation of congestive heart failure, and severe infection. 

•  Metformin should be used with caution in patients older than age 

80 years and in those with a history of congestive heart failure or 
alcohol abuse. 

•  Metformin should be temporarily discontinued in patients 

undergoing IV radiographic contrast agents. 

•  Rarely, potentially fatal lactic acidosis. 

Long-term use may interfere with vitamin B12 absorption  

4.Other uses: 

•  the treatment of type 2 diabetes 

•  metformin is effective in the treatment of polycystic ovary disease 

(lower insulin resistance) resulting in ovulation and possibly 
pregnancy. 

B.Thiazolidinediones (glitazones) 

•  Troglitazone was the first of these to be approved for the 

treatment of type 2 diabetesbut was withdrawn after a number of 
deaths from hepatotoxicity. 

The two members of this class currently available are pioglitazone and 
rosiglitazone.  

VIII. ORAL AGENTS: α-GLUCOSIDASE INHIBITORS 

Acarbose and miglitol 

are orally active drugs used for the treatment of patients with type 2 
diabetes. 

A.Mechanism of action 

•  They act by delaying the digestion of carbohydrates (reversibly 

inhibiting membrane-bound α-glucosidase in the intestinal brush 
border). 


background image

 

 

12

•  This enzyme is responsible for the hydrolysis of oligosaccharides 

to glucose and other sugars. 

•  Acarbose also inhibits pancreatic α-amylase,thereby interfering 

with the breakdown of starch to oligosaccharides. 

•  these drugs neither stimulate insulin release nor increase insulin 

action in target tissues. 

B.Pharmacokinetics and fate 

•  Acarbose is poorly absorbed. It is metabolized primarily by 

intestinal bacteria, and some of the metabolites are absorbed and 
excreted into the urine. 

C.Adverse effects 

•  The major side effects are flatulence, diarrhea, and abdominal 

cramping. 

•  Patients with inflammatory bowel disease, colonic ulceration, or 

intestinal obstruction should not use these drugs. 

IX. ORAL AGENTS: DIPEPTIDYL PEPTIDASE-IV INHIBITORS 

Sitagliptin and saxagliptin 

•  orally active dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV) inhibitors used for 

the treatment of patients with type 2 diabetes. 

A.Mechanism of action 

•  These drugs inhibit the enzyme DPP-IV, which is responsible for 

the inactivation of incretin hormones. 

•  Prolonging the activity of incretin hormones results in increased 

insulinrelease and a reduction in secretionof glucagon. 

•  DPP-IV inhibitors may be used as monotherapy or in combination 

with a sulfonylurea, metformin, glitazones, or insulin. 

B.Pharmacokinetics and fate 


background image

 

 

13

•  The DPP-IV inhibitors are well absorbed after oral administration. 

•  The majority of sitagliptin is excreted unchanged in the urine. 

Saxagliptin is metabolized via CYP4503A4/5 to an active 
metabolite. 

•  The primary route of elimination for saxagliptin and the 

metabolite is renal. 

•  Dosage adjustments for both DPPIV inhibitors are recommended 

for patients with renal dysfunction. 

C.Adverse effects 

•  nasopharyngitis and headache are the most common adverse  

•  Pancreatitis has occurred with use of sitagliptin.  

•  ketoconazole, and clarithromycin, may increase levels of 

saxagliptin. 

X. INCRETIN MIMETICS 

•  Oral glucose results in a higher secretion of insulin than occurs 

when an equal load of glucose is given IV. 

•  This effect is referred to as the “incretin effect” and is markedly 

reduced in type 2 diabetes. 

•  The incretin effect occurs because the gut releases incretin 

hormones, notably GLP-1 and glucose dependent insulinotropic 
polypeptide, in response to a meal. 

•  Incretin hormones are responsible for 60 to 70 percent of 

postprandial insulin secretion. 

Exenatide and liraglutide 

•  are injectable incretin mimetics used for the treatment of patients 

with type 2 diabetes. 

•  These agents are used as adjunct therapy in patients on a 

sulfonylurea, metformin, a glitazone, or a combination. 


background image

 

 

14

A.Mechanism of action 

•  The incretinm imetics are analogs of GLP-1 acting as GLP-1 

receptor agonists. 

•  These agents: 

•  improve glucose-dependent insulin secretion 

•  slow gastric emptying time 

•  decrease food intake 

•  decrease postprandial glucagon secretion 

•  promote β-cell proliferation. 

•  Consequently, weight gain and postprandial hyperglycemia are 

reduced, and HbA1c levels decline. 

B.Pharmacokinetics and fate 

•  exenatide and liraglutide must be administered subcutaneously. 

•  Liraglutide is highly protein bound and has a long half life, allowing 

for once-daily dosing without regard to meals. 

•  Exenatide is eliminated mainly via glomerular filtration and has a 

much shorter halflife (injected twice daily within 60 minutes prior 
to morning and evening meals). 

C.Adverse effects 

•  the main adverse effects (nausea, vomiting, diarrhea, and 

constipation). 

•  patients may form antibodies to these agents. 

•  Exenatide and liraglutide have been associated with pancreatitis. 

Liraglutide causes thyroid C-cell tumors in rodents  

 


background image

 

 

15

 

 

 

 


background image

 

 

16

 

 

 

Done by 

Ali Kareem 


background image

background image

background image

background image

background image

background image



رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 16 عضواً و 183 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل