Metformina – działanie antyhiperglikemiczne i kardioprotekcyjne
Międzynarodowa
Federacja Cukrzycowa (International Diabetes Federation) ocenia, że
obecnie na świecie na cukrzycę choruje ponad 250 milionów osób
i przewiduje, że w 2025 r. liczba ta wzrośnie do ok. 380 mln
[1]. Ponad 90% ludności będzie chorowało na cukrzycę typu 2. W tym typie
cukrzycy ryzyko chorób układu krążenia jest 2–4‑krotnie większe
w porównaniu z populacją ogólną. Jednocześnie choroby te
odpowiedzialne są za ok. 70‑80% ogółu zgonów oraz za skrócenie życia
przeciętnie o 5‑10 lat. U chorych na cukrzycę typu 2 ryzyko chorób
układu krążenia wzrasta już na ok. 15 lat przed klinicznym ujawnieniem się
cukrzycy, zaś choroby sercowo-naczyniowe zakończone zgonem występują 70‑krotnie
częściej niż mikroangiopatia [2,3]. Dlatego też, aby zmniejszyć ryzyko tych
chorób, ogromne znaczenie ma podjęcie działań profilaktyczno‑terapeutycznych.
Na uwagę zasługuje leczenie niefarmakologiczne (dieta, wysiłek fizyczny), ale
i farmakologiczne. U chorych na cukrzycę leczenie hiperglikemii jest
wprawdzie najbardziej podstawowym celem terapii, ale równie istotne jest także
leczenie otyłości, nadciśnienia tętniczego, insulinooporności, zaburzeń
gospodarki lipidowej, zaburzeń krzepnięcia krwi itp. W opracowaniu tym
omówimy działanie metforminy – doustnego leku antyhiperglikemicznego
z grupy pochodnych biguanidu.
U osób bez zaburzeń gospodarki węglowodanowej metformina wywiera niewielki wpływ na poziom glikemii i dlatego w stosunku do tego preparatu lepiej jest używać określenia lek antyhiperglikemiczny niż hipoglikemizujący, chociaż metformina stosowana w monoterapii wywiera większy efekt antyhiperglikemiczny, niż np. inhibitory α‑glukozydazy czy DPP‑4 [4,5].
Hipoglikemizujące
działanie metforminy dostrzeżono już w średniowieczu przy stosowaniu
wyciągu z rutwicy lekarskiej (Galega officinalis). W czasie II
wojny światowej w Afryce Południowej zauważono działanie hipoglikemizujące
leku przeciwmalarycznego – flumaminy (dwumetylobiguanidu – czyli metforminy),
której syntezę opracowano w 1929 r. Odkrycie to zainspirowało Sterna
i Duvala z Paryża do kontynuowania badań nad biguanidami.
W 1957 r. Ungar, Friedman i Shapiro wprowadzili do leczenia
cukrzycy typu 2 fenyloetylobiguanid – fenforminę, a w 1960 r.
Laboratoires Aron we Francji – Glucophage („zjadający cukier”), jako trzeci lek
doustny (po chlorpropamidzie i tolbutamidzie). W tym samym czasie
w Stanach Zjednoczonych i Skandynawii wprowadzono fenforminę,
a w Niemczech buforminę. W 1975 r. z rynku
amerykańskiego wycofano fenforminę z powodu wysokiego ryzyka kwasicy mleczanowej.
Dopiero w 1995 r. wprowadzono metforminę. W Polsce do 1999 r.
z pewną ostrożnością stosowano fenforminę. W lutym 2001 r.
Europejska Agencja ds. Leków zarejestrowała metforminę.
Metformina
wpływa korzystnie na glikemię (w monoterapii obniża stężenie HbA1c o 1,0‑2,0%, nie powodując hipoglikemii),
na masę ciała (zmienia kompozycję ciała u osób z czynnikami ryzyka
cukrzycy typu 2, redukując głównie tkankę tłuszczową trzewną), na profil
lipidowy osocza (obniża osoczowe stężenie wolnych kwasów tłuszczowych – FFA),
obniża stężenie insuliny we krwi, poprawia insulinowrażliwość, a u osób
z chorobą niedokrwienną serca obniża stężenie triglicerydów
i cholesterolu LDL.
Jej wpływ na poszczególne etapy miażdżycy polega na:
Jej wpływ na poszczególne etapy miażdżycy polega na:
- zmniejszeniu ekspresji molekuł międzykomórkowych: ICAM‑1 (ang. intercellular adhesion molecule‑1), VCAM‑1 (ang. vascular cell adhesion molecule‑1), E‑selektyny
- zmniejszeniu przylegania monocytów do ściany naczyń
- zmniejszeniu migracji i proliferacji komórek mięśni gładkich
- usprawnieniu funkcji śródbłonka
- wpływie na właściwości reologiczne krwi
- zwiększeniu płynności błon komórkowych erytrocytów – ułatwia ich odkształcanie, stabilizuje krwinki płytkowe poprzez obniżenie stężenia czynnika płytkowego 4 i β‑tromboglobuliny.
Metformina
wpływa też na procesy krzepnięcia: fibrynę, czynnik VII, VIII i XIII, PAI‑1,
TPA, białko C‑reaktywne (CRP, ang. C‑reactive protein), fibrynogen oraz
nasila fibrynolizę. Zwiększa także wrażliwość tkanek na insulinę (poprawia
insulinooporność, głównie w wątrobie i mięśniach, w mniejszym
stopniu w tkance tłuszczowej), zmniejsza wytwarzanie glukozy
w wątrobie (poprzez zmniejszenie glukoneogenezy i w niewielkim
stopniu glikogenonolizy) oraz zwiększa obwodowy wychwyt glukozy i jej
zużycie (ryc. 1).
Po podaniu metforminy obserwowano wzrost obwodowego zużycia glukozy w mięśniach szkieletowych o ok. 20‑30%, zmniejszenie glukotoksyczności i tym samym poprawę czynności komórek β trzustki. W tkankach tłuszczowych obserwowano zmniejszenie oksydacji kwasów tłuszczowych poprzez aktywację kinazy monofosforanu adenozyny (AMP), co prowadzi do wzrostu stężenia transportera glukozy (GLUT4) w mięśniach i tkance tłuszczowej [6,7]. Metformina wykazuje także działanie przeciwzapalne i antyoksydacyjne. Zmniejsza częstość bólów dławicowych, a w badaniu EKG zmniejsza obniżenie odcinka ST‑T w próbie wysiłkowej. W badaniach na zwierzętach obserwowano zmniejszenie obszaru zawału w mięśniu serca poddanym niedokrwieniu. Ponadto chroni mięsień sercowy przed niedokrwieniem właśnie poprzez zmniejszenie obszaru zawału serca, wzrost PI3K, fosforylacji Akt i hamowanie otwarcia MTP. Korzystne działanie metforminy oceniane w badaniach klinicznych i doświadczalnych przedstawiono w tabeli 1.
U chorych na cukrzycę typu 2 metforminę stosuje się w monoterapii i w leczeniu skojarzonym w dawce od 500 mg do 3000 mg na dobę. Optymalna dawka wynosi 2000 mg na dobę. W badaniu UKPDS u chorych z chorobami układu krążenia najbardziej skuteczna była dawka 2550 mg, ale mniejsze dawki również miały korzystny wpływ na choroby układu krążenia [8].
Po podaniu metforminy obserwowano wzrost obwodowego zużycia glukozy w mięśniach szkieletowych o ok. 20‑30%, zmniejszenie glukotoksyczności i tym samym poprawę czynności komórek β trzustki. W tkankach tłuszczowych obserwowano zmniejszenie oksydacji kwasów tłuszczowych poprzez aktywację kinazy monofosforanu adenozyny (AMP), co prowadzi do wzrostu stężenia transportera glukozy (GLUT4) w mięśniach i tkance tłuszczowej [6,7]. Metformina wykazuje także działanie przeciwzapalne i antyoksydacyjne. Zmniejsza częstość bólów dławicowych, a w badaniu EKG zmniejsza obniżenie odcinka ST‑T w próbie wysiłkowej. W badaniach na zwierzętach obserwowano zmniejszenie obszaru zawału w mięśniu serca poddanym niedokrwieniu. Ponadto chroni mięsień sercowy przed niedokrwieniem właśnie poprzez zmniejszenie obszaru zawału serca, wzrost PI3K, fosforylacji Akt i hamowanie otwarcia MTP. Korzystne działanie metforminy oceniane w badaniach klinicznych i doświadczalnych przedstawiono w tabeli 1.
U chorych na cukrzycę typu 2 metforminę stosuje się w monoterapii i w leczeniu skojarzonym w dawce od 500 mg do 3000 mg na dobę. Optymalna dawka wynosi 2000 mg na dobę. W badaniu UKPDS u chorych z chorobami układu krążenia najbardziej skuteczna była dawka 2550 mg, ale mniejsze dawki również miały korzystny wpływ na choroby układu krążenia [8].
W
2002 r. National Institute for Health and Clinical Excellence (UK
NICE) zalecił metforminę jako lek pierwszego rzutu u chorych na cukrzycę
z nadwagą i bez [9]. W 2005 r. podobne stanowisko zajęła
Międzynarodowa Federacja Cukrzycowa (IDF, International Diabetes Federation)
[10]. W 2006 r. Amerykańskie Towarzystwo Diabetologiczne (ADA, American
Diabetes Association) oraz Europejskie Towarzystwo Badań nad Cukrzycą
(EASD, European Association for the Study of Diabetes) zaleciły
metforminę jako lek pierwszego rzutu bez względu na masę ciała, ale
z równoczesną modyfikacją stylu życia [11]. W 2007 r.
i w 2008 r. ADA w swoich corocznych zaleceniach utrzymała te
zasady, dodając, że metformina jest jedynym lekiem zalecanym u osób
w stanie przedcukrzycowym (z nieprawidłową tolerancją glukozy
i nieprawidłową glikemią na czczo). W 2008 r. ADA i EASD
uaktualniły opracowany w 2006 r. algorytm leczenia cukrzycy typu 2
pozostawiając na pierwszym poziomie prozdrowotny tryb życia i stosowanie
metforminy [12]. W 2004 r. dopuszczono stosowanie metforminy także
u dzieci.
Ostatnio
sugeruje się, że metformina może powodować wzrost stężenia hormonu inkretynowego
– peptydu glukagonopodobnego 1 (GLP‑1, ang. glukagon‑like peptide‑1) –
poprzez zwiększenie jego sekrecji w mechanizmie zwiększenia absorpcji
glukozy w dystalnej części jelita krętego i okrężnicy, gdzie
syntetyzowany jest głównie przez komórki L jelita. Metformina nie zmniejsza
aktywności inhibitora dipeptydylopeptydazy IV, hamującego rozpad GLP‑1 [13].
Głównym
działaniem niepożądanym metforminy jest kwasica mleczanowa. Jeżeli przestrzega
się przeciwwskazań do jej stosowania, szczególnie niewydolności nerek (klirens
kreatyniny ≤ 60 ml na minutę), to ryzyko wystąpienia kwasicy jest
sporadyczne. Nie powinna być stosowana u chorych, u których występują
choroby przebiegające z hipoksją i odwodnieniem, w ostrym zawale
serca, wstrząsie, w czasie narkozy i u osób otrzymujących jodowe
preparaty cieniujące.
Dotychczas
opublikowano wyniki 3 badań oceniających efekty obniżania glikemii
u chorych z cukrzycą typu 2, szczególnie
przy chorobach układu krążenia.
Są to:
Są to:
- United Kingdom Prospective Diabetes Study (UKPDS) [8]
- Kumamoto study [14]
- The Veterans Affairs Diabetes Trial (VADT) [15].
W badaniu UKPDS u chorych ze świeżo rozpoznaną
cukrzycą, z nadwagą i/lub otyłością, zrandomizowanych do intensywnego
leczenia metforminą lub pochodnymi sulfonylomocznika/insuliną, wybrane punkty
końcowe, średnio po 11 latach obserwacji, przedstawiono w tabeli 2 [16].
Wyniki te świadczyć mogą o protekcyjnym wpływie metforminy, niezależnie od stopnia obniżenia glikemii, na powikłania typu makroangiopatii [17,18]. Po dalszych 5 latach obserwacji u chorych uczestniczących w badaniu UKPDS, przez 6‑10 lat, pomimo zatarcia różnicy we wczesnym wyrównaniu glikemii, nadal utrzymywały się różnice w badanych „punktach końcowych”. U chorych z nadwagą lub otyłością leczenie metforminą przyniosło statystycznie znamienne zmniejszenie powikłań związanych z cukrzycą o 21% (p=0,01), a u leczonych pochodnymi sulfonylomocznika/insuliną o 9% (p=0,04), mniej przypadków zawału serca, odpowiednio o 33% (p=0,005) i o 15% (p=0,01), umieralności ogólnej, odpowiednio o 27% (p=0,002) i o 13% (p=0,007) [19]. Mniejszy (graniczny) wpływ leczenia insuliną i pochodnymi sulfonylomocznika na zmniejszenie liczby przypadków zawałów serca oznacza, że potencjalne korzyści wynikające z poprawy glikemii w makroangiopatii są wątpliwe [17,18].
Wyniki te świadczyć mogą o protekcyjnym wpływie metforminy, niezależnie od stopnia obniżenia glikemii, na powikłania typu makroangiopatii [17,18]. Po dalszych 5 latach obserwacji u chorych uczestniczących w badaniu UKPDS, przez 6‑10 lat, pomimo zatarcia różnicy we wczesnym wyrównaniu glikemii, nadal utrzymywały się różnice w badanych „punktach końcowych”. U chorych z nadwagą lub otyłością leczenie metforminą przyniosło statystycznie znamienne zmniejszenie powikłań związanych z cukrzycą o 21% (p=0,01), a u leczonych pochodnymi sulfonylomocznika/insuliną o 9% (p=0,04), mniej przypadków zawału serca, odpowiednio o 33% (p=0,005) i o 15% (p=0,01), umieralności ogólnej, odpowiednio o 27% (p=0,002) i o 13% (p=0,007) [19]. Mniejszy (graniczny) wpływ leczenia insuliną i pochodnymi sulfonylomocznika na zmniejszenie liczby przypadków zawałów serca oznacza, że potencjalne korzyści wynikające z poprawy glikemii w makroangiopatii są wątpliwe [17,18].
W badaniu
UKPDS, na początku obserwacji tylko 1% badanych podawało w wywiadach
przebyty zawał serca. W innych badaniach – u chorych z bardziej
zaawansowaną chorobą niedokrwienną serca, niewydolnością serca i innymi
chorobami o etiologii miażdżycowej – potwierdzono, że stosowanie
metforminy w monoterapii lub leczeniu skojarzonym z pochodnymi
sulfonylomocznika łagodzi przebieg tych chorób oraz zmniejsza umieralność
ogólną. Dane te zestawiono w tabeli 3.
Podobne dane uzyskano w badaniu PRESTO (ang. Prevention of Restenosis with Tranilast and its Outcome). U osób u leczonych metforminą w porównaniu z innymi lekami antyhiperglikemicznymi obserwowano zmniejszenie ryzyka (wystandaryzowanego) umieralności z powodu jakichkolwiek przyczyn o 30% (p=0,005), zawału serca
Podobne dane uzyskano w badaniu PRESTO (ang. Prevention of Restenosis with Tranilast and its Outcome). U osób u leczonych metforminą w porównaniu z innymi lekami antyhiperglikemicznymi obserwowano zmniejszenie ryzyka (wystandaryzowanego) umieralności z powodu jakichkolwiek przyczyn o 30% (p=0,005), zawału serca
o 70% (p=0,002),
umieralności ogólnej o 62% (p=0,007) i rewaskularyzacji
w przebiegu niedokrwienia o 20% (p=0,110) [20]. W badaniu
DIGAMI II , u chorych po zawale serca leczonych metforminą, umieralność
ogólna była mniejsza, a rokowanie, co do udaru mózgu lub ponownego zawału
serca znacznie bardziej korzystne, w porównaniu z osobami leczonymi
pochodnymi sulfonylomocznika i/lub insuliną [21]. Badania kliniczne
i doświadczalne potwierdzają korzystne działanie metforminy
w chorobach układu krążenia na zmniejszenie umieralności ogólnej. Wynikać
to może nie tylko z działania antyhiperglikemicznego, ale i plejotrowego.
W
podsumowaniu należy potwierdzić, że metformina – lek o działaniu
metabolicznym i kardioprotekcyjnym – jest zalecana przez ADA, EASD
i IDF jako lek pierwszego rzutu w monoterapii i/lub
w skojarzeniu z pochodnymi sulfonylomocznika i insuliną. ADA
i IDF zalecają ponadto ten lek w leczeniu stanu przedcukrzycowego.
Metformina wykazuje również dobry efekt terapeutyczny w innych niż
cukrzyca stanach insulinooporności, takich jak zespół policystycznych jajników,
niealkoholowe stłuszczenie wątroby, lipodystrofia w przebiegu HIV,
w niektórych nowotworach, szczególnie raku prostaty, oraz w leczeniu
cukrzycy ciążowej [27].Piśmiennictwo
1. Diabetes Atlas, third edition, International
Diabetes Federation 2006
2. UK
Prospective Diabetes Study 16. Overview of 6 years’ therapy of type 2 diabetes:
a progressive disease. Diabetes 1995;44:1249‑1258
3. Nesto R.W: The Nurses Health Study Am J Med.
2004;116 (5A):S11‑S22
4. Chiasson J.L., Nadiach L. The synergistic effect of
miglitol plus metformin combination therapy in the treatment of type 2
diabetes. Diabetes Care. 2001;24:989‑94
5. Goldstein B.J., Feinglos M.N., Lunceford J.K. et al. Effect
of initial combination therapy with sitaglipin, a dipeptidyl peptidase‑4‑inhibitor,
and metformin on glycemic control in patients with type 2 diabetes. Diabetes
Care. 2007;30:1979
6. Giannarelli R., Aragona M., Coppeli A., Del Prato
S. Reducing insulin resistance with metformin: the evidence today. Diabetes
Metab. 2003;29:6528‑6535
7. Zhou G., Myers R., Li Y. et al. Role of
AMP-activated protein kinase in mechanism of metformin action. J Clin Incest.
2001;108:1167‑74
8. UK
Prospective Diabetes Study Group. Intensive blood glucose control with
sulphonylurea or insulin compared with conventional treatment and risk of
complications with type 2 diabetes. (UKPDS 33). Lancet.1998;352:837‑53
11. Nathan D.M., Holman R.R., Buse J.B. et al.
Management of Hyperglycemia in Type 2 Diabetes: A Consensus Algorithm for
the Initiation and Adjustment of Therapy. Diabetes Care. 2006;29:1963‑1972
12. Nathan D.M., Buse J.B., Davidson B. et al. Medical
management of hyperglycaemia in type 2 diabetes mellitus: a consensus
algorithm for the initiation and adjustment of therapy. A consensus
statement from the American Diabetes Association and the European Association
for the Study of Diabetes. Diabetologia.
2009;52:17‑30
13. Tikkainen
M., Hakkinen A.M., Korsheininnikova E. et al. Effects of
rosiglitazone and metformin on liver FAT kontent, hepatic insulin resistance,
insulin clearance, and gene expression in adipose tissue in patients with type
2 diabetes. Diabetes. 2004;53:2169‑76
14. Schichiri M., Kishikawa H., Ohkubo Y., Wake N.
Long-term results of the Kumamoto
study on optimal diabetes control in type 2 diabetic patients. Diabetes Care.
2000;23 (suppl.2):B21‑29
15. Abraira C., Duckworth W., McCarren M. et al.
Design of the cooperative study on glycemic control and complications in
diabetes mellitus type 2 Veterans Affairs Diabetes Trial. J. Diabetes
Complications. 2003;17:314‑22
16. Scarpello J.H. Improving survival with metformin:
the evidence base today. Diabetes Metab. 2003;29:6S36‑6S43
17. UK
Prospective Diabetes Study Group. Intensive blood glucose control with
sulphonylurea or insulin compared with conventional treatment and risk of
complications with type 2 diabetes. (UKPDS 33). Lancet. 1998;352:837‑53
18. UK
Prospective Diabetes Study Group. Effect of intensive blood glucose control
with metformin on complications in overweight patients with type 2 diabetes.
(UKPDS 34) Lancet. 1998;352:854‑65
19. Holman R.R., Paul S.K., Betel A. et al. 10-Year
Follow-up of Intensive Glucose Control in Type 2 Diabetes. N. Engl. J. Med.
2008;359:1‑13
20. Kao J., Tobis J., McClelland R.L. et al. Relation
on metformin treatment to clinical events in diabetic patients undergoing
percutaneous intervention. Am. J. Cardiol. 2004;93:1347‑50
21. Melbin L.G., Malmberg K., Norhammar A. et al. The
impact of glucose lowering treatment on long-term prognosis in patients with
type 2 diabetes and myocardial infarction : a report from the DIGAMI 2
trial. Eur Heart J. 2008;29:166‑176
22. Johnson J.A., Majumdar S.R., Simpson S.H., Toth
E.L.: Decreased mortality associated with the use metformin compared with
sulphonylurea monotherapy in type 2 diabetes. Diabetes Care. 2002;25:2244‑48
23. Johnson J.A., Simpson S.H., Toth E.L., Majumdar
S.R. Reduced cardiovascular morbidity and mortality associated with metformin
use in subjects with type 2 diabetes. Diabet Med. 2005;22:497‑502
24. Eurich D.T., Majumdar S.R., McAlister F.A. et al.
Improved clinical outcomes associated with metformin in patients with diabetes
and heart failure. Diabetes Care. 2005;28:2345‑51
25. Evans J.M., Ogston S.A., Emslie-Smith A., Morris
A. Risk of mortality and adverse cardiovascular outcomes in type 2 diabetes:
a comparison of patients treated with sulphonylureas and metformin.
Diabetologia. 2006;49:930‑6
26. Sgamboto S., Varricchio M., Tesauro P. et al.
L’utilisation de la metformin dans la cardiopathie ischemique. Clin. Ter.
1980;94:77‑85
27. Rowan J.A., Hague W.M., Battin M.R., Moore M.P. For the MIG Trial Investigators.
NEJM. 2008;358:2003‑2005