Генотоксические свойства гипогликемических лекарств (cистематический обзор)

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Сахарный диабет (СД) — это группа метаболических заболеваний, характеризующихся эндокринным нарушением обмена веществ, аномально повышенной концентрацией глюкозы в плазме (гипергликемия). При отсутствии лечения СД приводит к хроническим дегенеративным заболеваниям сердца, почек, нервной системы, в том числе глаз. Международная федерация диабета охарактеризовала СД как глобальную эпидемию [1]. Прогнозируется, что к 2030 г. число пациентов только с СД 2-го типа (СД2) увеличится в мире до 439 млн человек [2].

Многочисленные эпидемиологические исследования и метаанализы указывают на связь между СД и онкозаболеваемостью, а также смертностью от рака печени, поджелудочной железы, толстой кишки, почек, эндометрия и молочной железы [3]. Пациенты, сочетающие СД и рак, имеют повышенный риск смертности от любых причин по сравнению с пациентами без СД в анамнезе [4].

Общепризнанной и исчерпывающе обоснованной причиной канцерогенеза является индуцированный мутагенез [5, 6]. Увеличение маркеров генотоксичности у больных СД отмечалось неоднократно. Оно связывается с образованием генотоксических активных форм кислорода (АФК) при окислительном стрессе, развивающимся при гипергликемии [7–11]. Однако нельзя исключить, что вклад в формирование генотоксического эффекта у больных СД могут вносить лекарственные препараты, применяемые для его фармакотерапии. Они могут обладать собственной генотоксической активностью, а также усиливать (комутагены) или ослаблять (антимутагены) действие экзогенных и эндогенных генотоксикантов, в частности АФК [12].

Цель настоящей работы — систематизация и анализ результатов исследований генотоксической активности и мутаген-модифицирующих свойств гипогликемических лекарств в экспериментальных эукариотических тест-системах in vitro и in vivo.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Поиск литературы проводили за период с 1 января 1990 г. по 31 марта 2021 г. с использованием базы данных научной литературы MedLine/PubMed (Национальная медицинская библиотека, Национальные институты здравоохранения, Бетесда, Мэриленд, США — http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed) и научной электронной библиотеки РИНЦ (http://elibrary.ru). Рассматривались исследования, опубликованные на русском и английском языках, для которых были доступны полнотекстовые версии статей. При необходимости описания исторической картины исследований проводили поиск среди публикаций, вышедших ранее 1990 г., данные исследования упоминались в тексте особо.

Ключевые термины поиска исследований генотоксической активности пероральных гипогликемических препаратов включали международные непатентованные наименования препаратов, составляющих группу A10 «Препараты для лечения сахарного диабета» в соответствии с анатомо-терапевтически-химической (АТХ) системой классификации лекарственных препаратов [13], в сочетании с терминами «генотоксичность» или «генотоксичный», «мутаген» или «мутагенный» и соответствующие эквиваленты для англоязычных источников. В обзор включали генотоксикологические исследования, выполненные методами учета хромосомных аберраций (ХрА) и/или микроядер (МЯ), и/или электрофоретическим методом учета повреждений в отдельных клетках ДНК (метод ДНК-комет):

• проведенные в условиях in vivo у млекопитающих или in vitro в культурах эукариотических соматических неиммортализованных клеточных линий;
• выполненные с соблюдением стандартной практики постановки генотоксикологического эксперимента, предполагающей наличие позитивного и негативного контроля, имеющего адекватную статистическую обработку;
• опубликованные в рецензируемых научных журналах на английском или русском языках.

Из полнотекстовых статей была отобрана информация о тест-системах (вид животных, использованные клетки), дизайне экспериментов (дозы, пути и кратность введения, концентрации, время экспозиции и др.), а также собственно результаты исследования.

При отсутствии сведений о генотоксикологических свойствах лекарств в базах Pubmed и РИНЦ проводили дополнительный поиск на официальных сайтах регуляторных агентств — European Medicinal Agency (EMA) и U.S. Food and Drug Administration (FDA).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Для терапии СД используются препараты нескольких групп; инсулин и его аналоги, стимуляторы секреции инсулина [производные сульфонилмочевины, меглитиниды, аналоги глюкагонподобных пептидов-1 (GLP-1), ингибиторы дипептидилпептидазы-4 (DPP-4)], сенсибилизаторы чувствительности к инсулину, увеличивающие утилизацию глюкозы (бигуаниды, тиазолидиндионы) и препараты с иными механизмами действия [ингибиторы альфа-глюкозидазы, ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера типа 2 (SGLT2) и др.]. Сведения о генотоксической активности большинства этих лекарств разрозненны и не рассматриваются в совокупности с генотоксикологической составляющей этиопатологии СД и его осложнений.

Инсулин и его аналоги

Инсулин и его аналоги широко используются для лечения больных СД1 и СД2 в случаях, когда не удается добиться эффекта изменениями образа жизни и назначениями пероральных противодиабетических препаратов, а также при беременности, в постоперационном периоде и при других острых состояниях [14].

В соответствии с текущими регуляторными требованиями проведение исследований генотоксичности препаратов инсулина и его аналогов как биофармацевтических препаратов не требуется в целях регистрации лекарственных средств (ЛС). В доступной литературе отсутствуют сведения об исследованиях, удовлетворяющих вышеопределенным критериям поиска. Однако имеются исследования, выполненные на клетках иммортализованных линий. Для справки их результаты приведены в табл. 1. В частности, была сделана попытка выяснить возможный вклад инсулина в процесс образования опухолей и повышение уровня генотоксических биомаркеров окислительного стресса при СД [15]. Было показано, что минимальной концентрацией инсулина (human insulin; Santa Cruz biotechnology, Heidelberg, Germany), при которой происходит повышение уровней повреждений ДНК и МЯ в лимфоцитах человека in vitro после 24-часовой обработки, составляет 10 нМ, в клетках аденокарциномы толстой кишки человека (HT29) — 0,5–1 нМ. В норме концентрация инсулина в крови утром натощак на порядок ниже этих значений (0,04 нМ). Однако при гиперинсулинемии и после еды концентрации могут превышать 1 нМ, а концентрация инсулина в плазме крыс линии ZDF (Zucker diabetic fatty) достигает 1,67 нМ.

 

Таблица 1. Исследования генотоксических свойств инсулина и его аналогов в условиях in vitro и in vivo

Международное непатентованное наименование	Тест-система	Условия обработки	Биомаркер эффекта	Эффект	Литературный источник
Инсулин человеческий рекомбинантный	Клеточные линии аденокарциномы (MCF-7) и карциномы BT-474 молочной железы человека	10 нМ в течение 24 ч	Уровень повреждений ДНК (метод ДНК-комет), частота МЯ	Значимый эффект в обеих тест-системах для обоих биомаркеров	[18]
	Клеточные линии аденокарциномы толстой кишки человека (HT29), рака толстой кишки человека (Caco-2), первичная линия клеток толстой кишки крысы, лимфоциты человека	В течение 2 ч (HT29 и Caco-2) или 6 дней (HT29; ежедневная замена 50 % среды и добавление свежего инсулина в концентрациях 0,5–1, 1–2 и 10–20 нм), 30 мин первичной линии клеток толстой кишки (10, 100 и 2000 нМ) и 24 ч для лимфоцитов (10 и 100 нМ)	Уровень повреждений ДНК (метод ДНК-комет), частота МЯ	Значимый дозозависимый эффект во всех исследованных концентрациях и тест-системах	[15]
Инсулин лизпро	По информации производителя, инсулин лизпро не вызывает индукцию МЯ в костном мозге самцов и самок мышей ICR in vivo и индукцию ХрА в клетках яичников китайского хомячка (СНО) (первичные данные не представлены)				[19]
Инсулин аспарт	По информации FDA и EMA, инсулин аспарт не демонстрирует мутагенной активности в тестах по учету ХрА в лимфоцитах периферической крови человека, в тесте по учету МЯ у мышей in vivo (первичные данные не представлены)				[20, 21]
Инсулин глулизин	По информации FDA и EMA, инсулин глулизин не демонстрирует мутагенной активности в тестах по учету ХрА in vitro и in vivo (первичные данные не представлены)				[22, 23]
Инсулин гларгин	Клеточные линии аденокарциномы (MCF-7) и карциномы BT-474 молочной железы человека	10 нМ в течение 24 ч	Уровень повреждений ДНК (метод ДНК-комет), частота МЯ	Значимый эффект в обеих тест-системах для обоих биомаркеров	[18]
Инсулин детемир	По информации FDA и EMA, инсулин детемир не демонстрирует мутагенной активности в тестах по учету ХрА в клетках лимфоцитов человека in vitro и в клетках костного мозга мышей CD-1 in vivo вплоть до дозы 7500 нМ/кг (первичные данные не представлены)				[24, 25]
Инсулин деглюдек	Данные об исследованиях генотоксичности не представлены в доступной литературе

Примечание. Здесь и далее в табл. 2–6. МЯ — микроядра, ХрА — хромосомные аберрации. Здесь и далее в таблицах серым цветом выделены исследования, в результате которых была показана значимая генотоксическая активность соединения в сравнении с отрицательным контролем.

 

Большинство авторов специализированных клинических исследований отмечают повышенный риск возникновения рака у пациентов, применяющих препараты инсулина или его аналоги [17].

С нашей точки зрения, существующая фактологическая база (табл. 1) очевидно недостаточна для обоснованных суждений о генотоксичности препаратов инсулина. Кроме того, остается открытым вопрос, ответственен за описанный выше эффект сам инсулин или дополнительные компоненты его лекарственной формы. Опираясь на общие представления о механизмах индуцированного мутагенеза, следует полагать, что наличие у инсулина собственной генотоксичности маловероятно.

Пероральные гипогликемические препараты

Сведения о результатах исследований генотоксичности и мутагенности основных классов гипогликемических препаратов представлены в табл. 2–6.

Была проанализирована информация о 32 лекарственных средствах. В 6 случаях (19 %) данных об исследованиях генотоксической активности не было обнаружено, еще для 10 (31 %) препаратов есть сведения только в формате резюме на сайтах EMA или FDA (без уточняющих данных о дизайнах экспериментов), и только для 16 препаратов (50 %) присутствуют сведения об in vivo (для 13 ЛС, 41 %) или in vitro (для 8 ЛС, 25 %) исследованиях.

В соответствии с современными методическими требованиями [26] в тестах in vitro и in vivo методами ДНК-комет и по учету МЯ и/или ХрА исследована генотоксическая активность всего 3 препаратов. Это метформин, пиоглитазон и ситаглиптин, последний исследован только in vitro. Для каждого из них хотя бы в одной из тест-систем продемонстрирован выраженный генотоксический и/или мутагенный эффект (табл. 2–6).

Мутагенный эффект, продемонстрированный in vivo в тестах по учету МЯ и/или ХрА, отмечен у производных сульфонилмочевины хлорпропамида [27], толбутамида [28] и гликвидона [29] и производного тиазолидиндиона — пиоглитазона [30, 31]. Генотоксическую активность in vivo (метод ДНК-комет) продемонстрировал росиглитазон [32], а in vitro ситаглиптин [33].

Результаты исследований, выполненных с помощью методов по учету МЯ и/или ХрА в условиях in vivo, были опубликованы для следующих препаратов помимо вышеперечисленных: глибенкламида, хлорпропамида, толбутамида, карбутамида, глипизида, гликвидона, гликлазида, глимепирида, пиоглитазона, дапаглифлозина, эмпаглифлозина.

Отсутствие эффекта констатировали у глибенкламида, карбутамида, глипизида, гликвидона, гликлазида, глимепирида, дапаглифлозина и эмпаглифлозина.

С помощью метода ДНК-комет в условиях in vivo был отмечен, помимо вышеперечисленных, выраженный генотоксический эффект росиглитазона.

В доступной литературе отсутствуют данные об исследованиях генотоксической активности следующих 6 лекарственных средств: буформина, гемиглиптина, эвоглиптина, гозоглиптина, дулаглутида, ипраглифлозина. Еще для 10 ЛС информация присутствует только в документах регуляторных органов Европы и/или США, без представления первичных данных: саксаглиптина, алоглиптина, эксенатида, лираглутида, ликсисенатида, семаглутида, канаглифлозина, эртуглифлозина, репаглинида. Для всех указано, что цитогенетические исследования проводились в соответствии с современными регуляторными требованиями в условиях in vitro и in vivo и не обнаружено каких-либо данных, свидетельствующих о наличии у них генотоксических свойств.

Производные бигуанида. Метформин — препарат, наиболее часто применяющийся при предиабете, гестационном СД и СД2 в течение уже более 65 лет [34]. Ежегодно по разным оценкам от 70 до 85 % пациентов с СД2 назначают метформин для длительного ежедневного применения [35, 36]. Подобная широчайшая распространенность определяет интерес к оценке генотоксичности этого препарата (табл. 2).

 

Таблица 2. Исследования генотоксических свойств производных бигуанида в условиях in vitro и in vivo

Международное непатентованное наименование	Тест-система	Условия обработки	Биомаркер эффекта	Эффект	Литературный источник
Метформин	Крысы Wistar albino, самцы, контроль или модель стрептозотоцинового сахарного диабета (65 мг/кг в/б, однократно)	Однократно, п/о в дозах 100, 500 и 2500 мг/кг	Частота МЯ и ХрА в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Отсутствие эффекта у крыс в контроле, значимое снижение уровня МЯ и ХрА у крыс с сахарным диабетом (в двух высших дозах)	[37]
	Крысы Wistar albino, самцы, контроль или модель стрептозотоцинового сахарного диабета (65 мг/кг в/б, однократно)	Ежедневно в течение 4 или 8 нед., п/о в дозах 100 или 500 мг/кг	Частота МЯ и ХрА в клетках костного мозга через 24 ч после последнего введения	Отсутствие эффекта у крыс в контроле, значимое снижение уровня МЯ у крыс с сахарным диабетом (в дозе 500 мг/кг после 4 и 8 нед. введения)	[37]
	Мыши Swiss albino, самки	Однократно, в/б в дозах 95,4, 190,8 и 333,9 мг/кг	Частота МЯ в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Отсутствие эффекта, в высшей дозе — цитотоксичность	[38]
	Клетки яичника китайского хомячка, CHO-K1 in vitro	114,4 и 572 мкг/мл	Повреждения ДНК (метод ДНК-комет, щелочная версия) и частота ХрА через 24 ч после обработки	Значимое повышение уровня повреждений ДНК в обеих концентрациях (максимально — с меньшей), влияния на уровень ХрА не обнаружено	[38]
	Культура лимфоцитов человека	114,4 мкг/мл в течение 72 ч	Повреждения ДНК (метод ДНК-комет, щелочная версия) и частота МЯ	Отсутствие эффекта	[39]
	Культура лимфоцитов человека	12,5, 25 и 50 мкМ в течение 72 ч	Частота МЯ и ХрА	Отсутствие эффекта	[40]
	Эпителиальные клетки почек крысы NRK	3, 12 и 48 мкМ в течение 2 и 24 ч совместно с инсулином (10 нМ) или нет	Повреждения ДНК (метод ДНК-комет, щелочная версия) и частота МЯ	Значимое снижение уровня повреждений ДНК и частоты МЯ в сравнении с обработкой только инсулином	[9]
Буформин	Данные об исследованиях генотоксичности не представлены в доступной литературе

 

Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что метформин, вводимый перорально или внутрибрюшинно в диапазоне доз от 95,4 до 2 500 мг/кг, не вызывает индукции ХрА или МЯ у лабораторных грызунов. Более того, препарат снижает эти показатели, то есть проявляет антимутагенные свойства в условиях экспериментального стрептозотоцинового СД у крыс [37]. Аналогичный эффект наблюдается с использованием той же экспериментальной модели диабета после ежедневного 4-недельного перорального введения метформина в дозе 50 мг/кг в комбинации с пиоглитазоном (1 мг/кг) при регистрации МЯ в клетках костного мозга [41].

Данные об отсутствии у метформина генотоксической активности in vivo подкреплены большинством результатов, полученных в культурах клеток грызунов и лимфоцитов человека in vitro (табл. 2), при использовании препарата в одних экспериментах в концентрациях до 50 мкМ, в других — до 114,4 мкг/мл. На этом фоне особняком стоит исследование, в котором с помощью метода ДНК-комет показана способность метформина индуцировать повреждения ДНК в p53-дефицитных клетках яичника китайского хомячка CHO-K1 [38]. Однако значимость этих данных невелика, поскольку при регистрации эффекта авторы пользовались неверифицированными показателями, существенно отличающимися от общепринятых [42]. Это не позволяет расценивать выявленный результат как свидетельство генотоксичности метформина.

В свою очередь, антимутагенный эффект метформина, выявляемый в экспериментах со стрептозотоциновым СД, подкрепляется результатами ряда независимых исследований с химическими мутагенами [43].

Метформин в дозах 62,5, 125 и 250 мг/кг после 7-дневного ежедневного введения значимо дозозависимо снижал частоту полихроматофильных эритроцитов костного мозга самцов мышей Swiss albino через 24, 48 или 72 ч после внутрибрюшинного введения цитостатического противоопухолевого препарата адриамицина в дозе 15 мг/кг [44]. Данные исследований in vitro также свидетельствуют о защитном действии метформина в отношении индукции ХрА и МЯ после воздействия ионизирующей радиации [45] и фрагментации ДНК (% ДНК в хвосте кометы) после воздействия 1 мМ гидропероксида кумола в культуре лимфоцитов человека [46].

Протективное действие метформина наблюдалось также по снижению мутагенных эффектов других гипогликемических ЛС [47]. Были оценены цитогенетические эффекты ситаглиптина и вилдаглиптина [по 0,04 мг/(кг·день)] отдельно или с метформином (0,2 мг метформина) у беременных самок мышей и их эмбрионов. Оба препарата оказывали мутагенное и токсическое действие на беременных самок и эмбрионы, подобных эффектов не наблюдалось при комбинировании препаратов с метформином.

Стоит отметить принципиальное снижение уровня генотоксических биомаркеров в нескольких клинических исследованиях у пациентов с СД2 на фоне приема метформина [7].

Помимо уже упомянутого антимутагенного действия у метформина отмечено наличие антирадикального [48], репарационного [49] и проапоптотического [50] эффектов, каждый из которых может вносить вклад в выявляемые антимутагенные эффекты.

На этом фоне логичным выглядит наличие у метформина противоопухолевой активности в эксперименте [51], а также отмеченное в ряде метаобзоров снижение риска возникновения рака легких, поджелудочной, предстательной и молочной желез и смертности от рака у пациентов, получающих метформин, в сравнении с пациентами, получающими терапию инсулином или производными сульфонилмочевины [52–55].

Предполагается два пути действия метформина как средства профилактики рака: (1) косвенный путь, связанный с его способностью снижать уровень инсулина, замедляя пролиферацию опухоли у пациентов с гиперинсулинемией; и (2) прямое действие в тканях-мишенях против дыхательного Комплекса I цепи переноса электронов в митохондриях пренеопластических и неопластических клеток, снижающее потребление энергии клеткой [56]. Оба пути действия включают стимуляцию протеинкиназы, активируемой аденозинмонофосфатом (adenosine monophosphate-activated protein kinase — AMPK) метформином, который ингибирует мишень рапамицина (mTOR) у млекопитающих, уменьшая пролиферацию клеток, вызывая апоптоз и остановку клеточного цикла [57, 58]. Сегодня дополнительно к этим двум возможностям противоопухолевой профилактики вполне уместно предположить антимутагенный путь, например, за счет подавления генотоксичности АФК, возникающих при окислительном стрессе, характерном для СД.

Производные сульфонилмочевины. Известно, что применение первого поколения препаратов данной группы (толбутамид, хлорпропамид, ацетогексамид и толазамид) характеризовалось высоким риском возникновения рака щитовидной железы вследствие их антитиреоидного действия [59]. В настоящее время широко используется второе поколение препаратов сульфонилмочевины — глипизид, глимепирид, гликлазид и гликидон, — обеспечивающие сравнительно лучший гликемический контроль и обладающие меньшим количеством побочных эффектов.

Сведения о результатах исследования генотоксичности производных сульфонилмочевины приведены в табл. 3.

 

Таблица 3. Исследования генотоксических свойств производных сульфонилмочевины в условиях in vitro и in vivo

Международное непатентованное наименование	Тест-система	Условия обработки	Биомаркер эффекта	Эффект	Литературный источник
Глибенкламид	Культура лимфоцитов человека	0,6, 10, 100, 240 и 480 мкМ в течение 72 ч	Частота МЯ	Отсутствие эффекта	[60]
	Китайские хомячки, самцы и самки	Однократно перорально в дозе 10 мг/кг	СХО в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Отсутствие эффекта	[27]
	Мыши Swiss albino, самцы	Двукратно с интервалом 24 ч в дозах 4, 8 и 16 мг/кг	Частота МЯ в клетках костного мозга через 6 ч после последнего введения	Отсутствие эффекта	[28]
Хлорпропамид	Китайские хомячки, мыши C57BL/6J, самцы и самки	Терапевтическая доза 7,1 мг/кг, а также 71, 177,5, 497 и 710 мг/кг, однократно, перорально	СХО в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Значимый дозозависимый эффект в обеих тест-системах	[27]
	Мыши NMRI, C3H, C57BL/6J, китайские хомячки, крысы Sprague-Dawley, самцы и самки	Двукратно через 24 ч в дозе 355 мг/кг, перорально	МЯ в клетках костного мозга через 6 ч после последнего введения	Значимое повышение уровня МЯ во всех мышиных тест-системах, отсутствие эффекта у крыс и хомячков	[28]
Толбутамид	Китайские хомячки, мыши C57BL/6J, самцы и самки	Терапевтическая доза 28,6 мг/кг, а также 286, 1430 и 2002 мг/кг, однократно, перорально	СХО в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Значимый дозозависимый эффект в обеих тест-системах	[27]
	Мыши NMRI, C3H, C57BL/6J, китайские хомячки, крысы Sprague-Dawley, самцы и самки	Двукратно через 24 ч в дозе 1430 мг/кг, перорально	МЯ в клетках костного мозга через 6 ч после последнего введения	Значимое повышение уровня МЯ только у мышей линии C57BL, в остальных тест-системах отсутствие эффекта	[27]
	Мыши Swiss albino, самцы	Двукратно с интервалом 24 ч в дозах 500, 1000 и 2000 мг/кг	Частота МЯ в клетках костного мозга через 6 ч после последнего введения	Значимое (в двух высших дозах) дозозависимое повышение уровня МЯ	[28]
Карбутамид	Китайские хомячки, самцы и самки	Однократно перорально в дозе 715 мг/кг	СХО в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Отсутствие эффекта	[27]
Глипизид	Китайские хомячки, самцы и самки	Однократно перорально в дозе 15 мг/кг	СХО в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Отсутствие эффекта	[27]
Гликвидон	Китайские хомячки, самцы и самки	Однократно перорально в дозе 85 мг/кг	СХО в клетках костного мозга через 24 ч после введения	Отсутствие эффекта	[27]
	Мыши Swiss albino, самцы	Перорально в дозе 30 мг/кг однократно или ежедневно в течение 10 или 20 дней	МЯ в клетках костного мозга через 24 ч после последнего введения	Значимое (p < 0,01) дозозависимое повышение уровня клеток с МЯ наблюдали в обоих случаях многократного введения	[29]
	Мыши Swiss albino, самцы	Однократно перорально в дозах 30, 60 и 120 мг/кг	ХрА в клетках костного мозга через 7 дней после введения	Значимое (p < 0,01) дозозависимое повышение уровня клеток с ХрА наблюдали для всех доз	[29]
Гликлазид	Мыши Swiss albino и OF1	Однократно в дозах 1, 2 и 3 г/кг	МЯ в клетках периферической крови через 24 ч после введения	Отсутствие эффекта	[61]
	Культура лимфоцитов человека	5, 25, 50 и 100 мкМ без/с последующим облучением (1,5 Гр через 3 ч)	Частота МЯ через 72 ч экспозиции	Отсутствие эффекта (без облучения), значимое концентрационно-зависимое снижение уровня повреждений, вызванных облучением, во всех концентрациях	[62]
Глимепирид	Крысы Wistar, самцы, модель диабета — в/б введение стрептозотоцина (65 мг/кг) и никотинамида (230 мг/кг)	Ежедневно в течение 4 нед. перорально в дозах 0,175, 17,5 и 175 мг/кг	Частота МЯ в клетках костного мозга	Значимое дозозависимое снижение уровня клеток с МЯ по сравнению с контролем (p < 0,001)	[63]

 

Дополнительно, в качестве справки, следует указать на результаты исследований цитогенетических свойств хлорпропамида и толбутамида, выполненных в 1980-х годах [27, 28], в которых было показано дозозависимое мутагенное действие указанных препаратов при их применении в дозах, на 1–2 порядка превышающих терапевтические дозы для человека. Эти сведения являются убедительным аргументом в пользу уточняющих исследований генотоксичности хлорпропамида и толбутамида на основе современных протоколов. Тем более, что ни для одного из препаратов данной группы не представлено результатов исследований ДНК-повреждающего действия in vitro или in vivo, а мутагенность производных сульфонилмочевины первого поколения была исследована несколько десятилетий назад [27, 64] и требует переоценки [26].

Тиазолидиндионы. В настоящее время в обращении присутствует только пиоглитазон, розиглитазон был отозван из-за повышенного риска инфаркта миокарда, а троглитазон — из-за гепатотоксичности [65, 66] (табл. 4).

 

Таблица 4. Исследования генотоксических свойств тиазолидиндионов в условиях in vitro и in vivo

Международное непатентованное наименование	Тест-система	Условия обработки	Биомаркер эффекта	Эффект	Литературный источник
Росиглитазон	Крысы Sprague-Dawley, самцы	Ежедневно перорально в течение 14 дней в дозах 0,5, 1 и 2 мг/кг	Повреждения ДНК (метод ДНК-комет) в клетках периферической крови и гепатоцитах	Значимое дозозависимое повышение уровня повреждений ДНК в гепатоцитах по сравнению с контролем во всех дозах (p < 0,001), в лимфоцитах — эффект только в двух высших дозах	[32]
Пиоглитазон	Крысы Sprague-Dawley, самцы	Ежедневно в течение 14 дней перорально в дозах 10, 20 и 40 мг/кг	Повреждения ДНК (метод ДНК-комет) в клетках периферической крови и гепатоцитах	Значимое дозозависимое повышение уровня повреждений ДНК в лимфоцитах и гепатоцитах по сравнению с контролем (p < 0,001)	[30]
	Крысы Wistar albino, самцы, модель диабета — в/б введение стрептозотоцина (65 мг/кг) и никотинамида (230 мг/кг)	Ежедневно в течение 4 нед. перорально в дозах 20, 40 и 80 мг/кг	Частота ХрА и МЯ в клетках костного мозга через 24 ч после последнего введения	Значимое дозозависимое снижение уровня обоих биомаркеров в сравнении с группой диабета, в двух высших дозах — до уровня контроля	[67]
	Культура лимфоцитов человека	100 мкМ с/без предварительной обработки культуры клеток витамином В12 (13,5 мкг/мл)	Частота ХрА и СХО через 24 ч экспозиции	Значимое повышение уровня обоих биомаркеров (p < 0,01); предварительная обработка витамином В12 снижает генотоксический эффект	[31]
	Культура лимфоцитов человека	4, 12, 36, 108, 324 и 972 мкМ	Уровень МЯ через 72 ч	Значимое концентрационно-зависимое повышение уровня МЯ в концентрациях выше 108 мкМ	[68]

 

В культуре лимфоцитов человека пиоглитазон в концентрациях, превышающих 108 мкМ, продемонстрировал концентрационно-зависимую индукцию МЯ [68]. Значимое дозозависимое повышение уровня повреждений ДНК в лимфоцитах и гепатоцитах крыс было обнаружено при его ежедневном в течение 14 дней пероральном применении в дозах 10, 20 и 40 мг/кг с помощью метода ДНК-комет [30].

Особняком стоят данные, указывающие на дозозависимое снижение МЯ у крыс в клетках костного мозга при ежедневном в течение 4 нед. пероральном применении пиоглитазона в дозах 20, 40 и 80 мг/кг на модели стрептозотоцин-никотинамидного СД [67].

Однозначная трактовка приведенных данных затруднена, они требуют проверки в независимых расширенных исследованиях.

Аналоги GLP-1 и ингибиторы DPP-4. В доступной литературе отсутствуют первичные результаты исследований генотоксической активности аналогов глюкагонподобных пептидов. Информация с сайтов регулирующих агентств отрицает наличие у них генотоксических эффектов (табл. 5). В то же время, в литературе присутствуют указания на возможный канцерогенный потенциал препаратов этой группы [69, 70]. С практической точки зрения отметим, что они находятся в обращении в течение относительно короткого времени, исключающего оценку отдаленных эффектов у людей [71]. И это выводит на первый план проведение независимых исследований их генотоксической активности, позволяющее дать прогноз канцерогенности на основе краткосрочных тестов [6, 72], что представляется актуальной задачей современной генотоксикологии.

 

Таблица 5. Исследования генотоксических свойств аналогов GLP-1 и ингибиторов DPP-4 в условиях in vitro и in vivo

Международное непатентованное наименование	Тест-система	Условия обработки	Биомаркер эффекта	Эффект	Литературный источник
Аналоги GLP-1
Эксенатид	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[73]
Лираглутид	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[74]
Ликсисенатид	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[75]
Семаглутид	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[76]
Дулаглутид	Данные об исследованиях генотоксичности не представлены в доступной литературе
Ингибиторы дипептидилпептидазы-4 (DPP-4)
Ситаглиптин	Беременные мыши и их эмбрионы	0,04 мг/(кг·день) п/о с 3-го по 18-й дни беременности без или в сочетании с метформином [0,2 мг/(кг·день)]	Частота ХрА в клетках костного мозга мышей на 19-й день беременности и в гепатоцитах эмбрионов	Значимое более чем 2-кратное превышение уровня ХрА в случае костного мозга и 3-кратное превышение в клетках эмбрионов; снижение уровня ХрА при совместном введении с метформином практически до контрольных значений	[47]
	Культура лимфоцитов человека	250, 500 и 1000 мкг/мл с/без метаболической активации	Частота ХрА, СХО и МЯ через 24 и 48 ч	Отсутствие эффекта	[77]
	Культура лимфоцитов человека	31,25, 62,5, 125, 250, 500 и 1000 мкг/мл	Повреждения ДНК (метод ДНК-комет), частота ХрА, СХО и МЯ через 24 и 48 ч	Значимое повышение частоты ХрА и СХО при наивысшей концентрации за 24 ч и во всех концентрациях (кроме 250 мкг/мл для ХрА и 31,25 и 62,5 мкг/мл для СХО) через 48 ч по сравнению с контролем (p < 0,05), частоты МЯ — только в высшей концентрации (p < 0,05), ситаглиптин значимо увеличивал среднюю интенсивность хвоста кометы и момент хвоста только при двух концентрациях (62,50 и 1000 мкг/мл для интенсивности, 125 и 1000 мкг/мл для момента хвоста) и длины хвоста при всех концентрациях (кроме 125 и 500 мкг/мл) (p < 0,05)	[33]
Вилдаглиптин	Культура лимфоцитов человека	125, 250 и 500 мкг/мл с или без метаболической активации	Частота ХрА, СХО и МЯ через 24 и 48 ч	Отсутствие эффекта	[77]
	Беременные мыши и их эмбрионы	0,04 мг/(кг·день) п/о с 3-го по 18-й дни беременности без/в сочетании с метформином [0,2 мг/(кг·день)]	Частота ХрА в клетках костного мозга мышей на 19-й день беременности и в гепатоцитах эмбрионов	Значимое более чем 2-кратное превышение уровня ХрА в случае костного мозга и 3-кратное превышение в клетках эмбрионов; снижение уровня ХрА при совместном введении с метформином практически до контрольных значений	[47]
Саксаглиптин	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[78, 79]
Алоглиптин	По информации ЕМА не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[80]
Линаглиптин	Культура мононуклеарных клеток периферической крови человека	0,5, 1, 2,5, 5, 10, 25, 50 и 100 мг/л	Частота ХрА через 72 ч экспозиции	Отсутствие эффекта	[81]
Гемиглиптин	Данные об исследованиях генотоксичности не представлены в доступной литературе
Эвоглиптин	Данные об исследованиях генотоксичности не представлены в доступной литературе
Гозоглиптин	Данные об исследованиях генотоксичности не представлены в доступной литературе

 

В доступных источниках отсутствует информация о каких-либо исследованиях генотоксической активности следующих ингибиторов DPP-4: саксаглиптина, алоглиптина, гемиглиптина, эвоглиптина, гозоглиптина. В отношении другого препарата этой группы — ситаглиптина — данные противоречивы. В одном исследовании препарат в концентрациях 250, 500 и 1000 мкг/мл не влиял на частоту ХрА и МЯ после 24 и 48 ч обработки лимфоцитов человека in vitro [77], в другом — вызывал значимое повышение частоты ХрА при использовании в концентрации 1000 мкг/мл через 24 ч и в концентрациях 31,25, 62,5, 125, 500 и 1000 мкг/мл (но не в концентрации 250 мкг/мл) через 48 ч, частоты МЯ — только в высшей концентрации 1000 мкг/мл [33]. В пилотном клиническом исследовании были показаны генотоксические и цитотоксические эффекты ситаглиптина в лимфоцитах пациентов с СД2 после 6-месячного курса лечения [82].

Согласно результатам исследования in vivo ситаглиптин и вилдаглиптин оказывали мутагенное и токсическое действие на беременных самок и их эмбрионы [47]. Коррекция данного влияния с помощью метформина описана выше.

Очевидно, что существующих данных недостаточно для определенных заключений, но уже имеющиеся результаты указывают на необходимость систематического генотоксикологического исследования препаратов рассмотренных групп в экспериментальных и клинических исследованиях.

Ингибиторы SGLT2. Ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера типа 2 (ингибиторы SGLT2) способствуют выведению глюкозы с мочой инсулино-независимым образом. Препараты этой группы дапаглифлозин и эмпаглифлозин не вызывали цитогенетических изменений в клетках периферической крови и/или костного мозга крыс [83, 84], однако данных об исследованиях их ДНК-повреждающей активности не представлено (табл. 6).

 

Таблица 6. Исследования генотоксических свойств ингибиторов натрий-глюкозного котранспортера типа 2 (SGLT2) в условиях in vitro и in vivo

Международное непатентованное наименование	Тест-система	Условия обработки	Биомаркер эффекта	Эффект	Литературный источник
Ингибиторы SGLT2
Дапаглифлозин	Крысы Sprague-Dawley, самцы и самки	Ежедневно в течение 1 мес. перорально в дозах 25, 100, 150 и 200 мг/кг	ХрА в клетках периферической крови через 24 ч после последнего введения	Отсутствие эффекта	[83]
	Крысы Sprague-Dawley, самцы и самки	Ежедневно в течение 3 дней перорально в дозах 350, 700 или 1050 мг/кг или в течение 14 дней в дозах 75, 150, 200 и 250 мг/кг	Частота МЯ в клетках костного мозга через 24 ч после последнего введения	Отсутствие эффекта	[83]
Канаглифлозин	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[85]
Эмпаглифлозин	Крысы Wistar Han, самцы и самки	Ежедневно в течение 3 дней перорально в дозах 100, 300, 1000 и 2000 мг/кг	Частота МЯ в полихроматофильных эритроцитах	Отсутствие эффекта	[84]
	Культура клеток китайского хомячка	5, 10 и 20 мкМ с или без метаболической активации	Частота клеток с МЯ	Отсутствие эффекта	[86]
Эртуглифлозин	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[87]
Ипраглифлозин	Данные об исследованиях генотоксичности не представлены в доступной литературе
Другие гипогликемические препараты
Репаглинид	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[88]
Эксенатид	По информации ЕМА, не проявляет генотоксической активности в тестах in vivo и in vitro (первичные данные не представлены)				[89]

 

Как и в предыдущем случае, следует констатировать недостаточность исследований генотоксической активности препаратов рассматриваемой группы.

ОБСУЖДЕНИЕ

Обобщенные результаты демонстрируют, что современные сведения о генотоксичности гипогликемических лекарств неполны, фрагментарны и противоречивы. Почти половина из известных гипогликемических лекарств не была исследована на генотоксичность должным образом. Эта ситуация принципиально не отличается от современного положения с исследованием лекарств других терапевтических групп, более половины которых до настоящего времени не исследованы на генотоксичность в полном объеме согласно принятым протоколам [64]. Речь не идет о новых препаратах, выход которых на современный рынок невозможен без анализа генотоксичности. Но применяющиеся гипогликемические препараты прежних генераций следует подвергнуть систематическому исследованию на генотоксичность в соответствии с современными требованиями [90]. Патогенез диабета сопровождается окислительным и сопряженным карбонильным стрессом, в результате которого образуются генотоксические продукты [8–10]. Сочетание эффектов этих эндогенных мутагенов с потенциальной генотоксичностью применяемого лекарства крайне нежелательно.

Еще одна уязвимость кроется в возможном наличии у гипогликемических препаратов комутагенности, проверка на которую до настоящего времени не является обязательной [91] и, как показывает анализ литературы, даже в инициативном порядке не выполнялась по отношению к препаратам данной группы. А комутагены способны существенно, иногда кратно усиливать генотоксические эффекты. Например, хорошо известны комутагенные свойства блокаторов кальциевых каналов [92, 93]. Очевидно, что экспериментальное (в соответствующих биомоделях) или клиническое подтверждение комутагенной активности этих препаратов сделает крайне нежелательным их использование как гипотензивных средств у диабетических больных. Очевидно также, что гипогликемические препараты, используемые при лечении пациентов с СД, целесообразно проверить на комутагенность.

Безотносительно того, можно ли считать генотоксичность при СД следствием патогномоничного окислительного стресса или проявлениями эффектов применения лекарств с генотоксической активностью, принципиально отметить, что большинство коморбидных СД заболеваний имеют в патогенезе увеличение поврежденности ДНК. Оно выявляется, например, при хронических дегенеративных заболеваниях сердца [94] и развитии атеросклероза [95, 96], почек [97], нервной системы, в том числе глаз [98–100], онкологических заболеваниях [101, 102]. Очевидно, что в качестве некого желательного варианта терапии СД целесообразно и оправданно рассматривать применение препаратов, сочетающих гипогликемическую и антимутагенную активность. Отсюда очевидна особая значимость изучения антимутагенности лекарств, уже применяемых при диабете.

Анализ литературы показывает, что среди гипогликемических препаратов на антимутагенную активность исследован только метформин. Проведенные исследования фрагментарны, вопрос требует углубленного изучения. С этой целью может быть использована отработанная методика изучения антимутагенности фармакологических средств [12, 103, 104]. Кроме того, не следует упускать из виду, что сегодня имеется целый ряд лекарств, проявляющих антимутагенный эффект [105], потенциально пригодных к применению в комплексе лечения при СД.

Среди препаратов, снижающих уровень глюкозы, инсулин и стимуляторы секреции инсулина выделяют как препараты, повышающие риск развития онкологических заболеваний. Их механизмы действия включают передачу сигналов рецепторов инсулина (IR) и инсулиноподобного фактора роста I (IGF-1R), которые усиливают пролиферацию и канцерогенез. Напротив, сенсибилизаторы инсулина (метформин) обладают противораковым эффектом за счет стимуляции пути регуляции протеинкиназы, активируемой аденозинмонофосфатом (AMPK), гамма-рецептора, активируемого пролифератором пероксисом (PPARg), и транскрипционного фактора Egr-1 [17]. Приведенные сведения сочетаются с данными об антимутагенной активности метформина, ставят вопрос о необходимости изучения антимутагенности тиазолидона и несомненно подкрепляют мнения, что метформин имеет приоритет при альтернативном выборе среди гипогликемических средств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Практически половина препаратов, используемых при лечении пациентов с СД, не исследована в отношении генотоксической активности в соответствии с современными методическими требованиями. Исследования мутаген-модифицирующей активности противодиабетических средств имеют спорадический характер и выполнены вне рамок ранее обозначенных рекомендованных подходов [12, 104].

В большинстве случаев результаты доклинической оценки генотоксического потенциала не позволяют составить обоснованное заключение о наличии или отсутствии генотоксического/антигенотоксического потенциала у препаратов, используемых для лечения диабета. Требуется дальнейшее изучение генотоксических свойств гипогликемических препаратов в соответствии с современными подходами и требованиями, а также оценка их мутаген-модифицирующей активности.

Об авторах

Наталья Вахитовна Еремина

Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова

Email: nnv1988@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7226-5505
SPIN-код: 5224-1968

канд. биол. наук, старший научный сотрудник

Россия, 125315, Москва, ул. Балтийская, д. 8

Алий Курманович Жанатаев

Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова

Email: zhanataev@academpharm.ru
ORCID iD: 0000-0002-7673-8672
SPIN-код: 7070-0510
Scopus Author ID: 6506103462

канд. биол. наук, вед. научн. сотр.

Россия, 125315, Москва, ул. Балтийская, д. 8

Артем Андреевич Лисицын

Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова

Email: nordikal@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9597-6051
SPIN-код: 7857-1860
Scopus Author ID: 57216389600

лаборант-исследователь лаборатории фармакологии мутагенеза

Россия, 125315, Москва, ул. Балтийская, д. 8

Андрей Дмитриевич Дурнев

Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова

Автор, ответственный за переписку.
Email: addurnev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0218-8580
SPIN-код: 8426-0380
Scopus Author ID: 7006060753

д-р мед. наук, проф., чл.-корр. РАН

Россия, 125315, Москва, ул. Балтийская, д. 8

Список литературы

Дополнительные файлы