Dissolution rate enhancement of repaglinide by solid dispersion

Purpose: To enhance the solubility and dissolution rate of the antidiabetic drug repaglinide by solid dispersion (SD) technique Method: The solid dispersion of repaglinide was prepared by solvent evaporation method using the hydrophilic carrier, polyethylene glycol 4000 (PEG 4000) in three drug:PEG 4000 ratios (1:1, 1:3, 1:5). For comparison, physical mixtures of repaglinide and PEG 4000 in the same ratios were also prepared. The formulations were characterized by Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), x-ray diffractometry (XRD) and differential scanning colorimetry (DSC). Phase solubility study of pure repaglinide, physical mixture and solid dispersion was performed in distilled water. Dissolution studies were carried out in pH 7.4 phosphate buffer. Results: DSC and XRD results indicate that repaglinide exists in amorphous form in solid dispersion. FT-IR analysis demonstrated the presence of intermolecular hydrogen bonding between repaglinide and PEG 4000 in the solid dispersion. The solubility of pure repaglinide was enhanced from 22.5± 5.0 to 235.5± 5.0 µg/mL in distilled water at 37 0C. Rapid burst release (80 - 86 %) from the solid dispersion formulations was observed within 15 min. Conclusion: The solubility and dissolution rate of repaglinide are enhanced by formulating SDs of repaglinide with PEG 4000. This will likely lead to increase in bioavailability which would be beneficial for better glucose control in diabetic patients.

Antidiabetic drugs and kidney disease - Recommendations of the Swiss Society for Endocrinology and Diabetology.

Patients with diabetes are at risk of early renal function decline. Therefore, kidney function needs monitoring at least once per year. Once the glomerular filtration rate (GFR) is less than 60 ml/min, the pharmacokinetics of antidiabetic drugs may be altered. Sulfonylurea and glinide therapies are associated with a risk of hypoglycaemia which is increased in the presence of renal impairment. Most sulfonylureas must be discontinued once GFR is <60 ml/min. Some glinides may be continued beyond this threshold, in particular repaglinide, which may be used in dialysis patients. In the absence of comorbidities, metformin can be continued at lower doses until a GFR of 45 ml/min, but must be withdrawn in case of dehydration or during the administration of a nephrotoxic drug including dye for radiological investigations. Glitazones may worsen water and sodium retention in patients with renal impairment. The pharmacokinetics of all DPP-IV inhibitors except linagliptin are altered with impaired renal function. Only sitagliptin, saxagliptin and linagliptin may be used in advanced kidney disease, but experience is as yet very limited. GLP-1 agonists are contraindicated in moderate to advanced kidney disease.

Caractérisation du rôle de l’amyline (IAPP) dans le diabète de type 2 : études de dérivés peptidiques et de composés inhibiteurs de la formation d’amyloïde

L’amyloïdose, une maladie progressive et incurable, implique une vaste panoplie de pathologies et de pathogénèses, qui est expliquée par la grande variabilité biologique et structurale des protéines responsables de la formation des dépôts d’amyloïde. L’amyline (polypeptide amyloïde des îlots pancréatiques, IAPP) est une protéine très susceptible de subir des changements de conformation impliquant les feuillets bêta et conférant aussi des propriétés physicochimiques distinctes. Cette protéine prend alors une forme fibrillaire et se dépose dans les îlots de Langerhans chez les humains atteints de diabète de type 2 ou d’insulinome. Ces dépôts d’amyloïde pancréatique (AIAPP) ont été décrits chez certaines espèces animales telles que les félins domestiques, les grands félins, le raton laveur et les primates non humains. La formation de dépôts d’amyloïde contribue à la pathogénèse du diabète de type 2, mais les mécanismes qui induisent la conversion de l’amyline (IAPP) en amyloïde (AIAPP) ne sont pas complètement compris. Les hypothèses du projet sont que certaines variations présentes dans les séquences peptidiques de l’IAPP provenant de différentes espèces animales jouent un rôle critique pour la formation de fibrilles et que plusieurs composés chimiques aromatiques/phénoliques sont capables d’abroger la formation de dépôts d’amyloïde. Le projet de recherche consiste donc à caractériser la propension des différentes isoformes animales d’IAPP à former de l’amyloïde in vitro afin d’identifier les acides aminés jouant un rôle clé dans cette transformation structurale et ultimement d’inhiber la formation d’amyloïde pancréatique. Le projet se divise en deux volets principaux. Le premier consiste à identifier les différentes séquences peptidiques de l’IAPP retrouvées chez les espèces animales. L’objectif est d’identifier les acides aminés jouant un rôle clé dans la formation d’amyloïde. Le gène de l’IAPP a été séquencé chez plus d’une quarantaine d’espèces. Le potentiel d’agrégation des séquences obtenues a été simulé à l’aide d’outils bioinformatique. Une librairie de 23 peptides a été commandée afin de procéder à des analyses physicochimiques in vitro permettant d’évaluer le potentiel amyloïdogénique (test fluorimétrique à la thioflavine T, essai de liaison au rouge Congo, dichroïsme circulaire, microscopie électronique à transmission) et cytotoxique (sur une lignée cellulaire provenant d’insulinome : INS-1). Les analyses effectuées à partir de la librairie constituée de 23 peptides ont permis d’identifier trois séquences ne formant pas d’amyloïde et qui proviennent des espèces animales suivantes : le tamarin lion doré (Leontopithecus rosalia), le grand dauphin (Tursiops truncatus) et l’alpaga (Vicugna pacos). Un site potentiellement critique est le segment 8-20 présentant le motif NFLVH qui ne forme plus d’amyloïde lorsqu’il est remplacé par le motif DFLGR ou KFLIR. Les acides aminés 29P, 14K et 18R sont également impliqués dans l’inhibition de la transformation structurale en fibrille. La dernière partie du projet consiste à inhiber la formation de l’amyloïde en utilisant des composés chimiques commercialisés (hypoglycémiants, anti-inflammatoires non stéroïdiens) ou nouvellement synthétisés dans notre laboratoire (les aryles éthyles urées). Un criblage d’une soixantaine de composés chimiques a été conduit dans cette étude. Leur efficacité a été testée sur l’IAPP humaine, qui possède un fort potentiel amyloïdogénique. Les techniques utilisées sont les mêmes que celles exploitées précédemment. L’essai de liaison croisée photo-induite ("photo-induced cross-linking of unmodified proteins", PICUP) a été réalisé afin d’étudier les formes intermédiaires (monomères, oligomères). Un total de 11 composés chimiques a démontré un potentiel à inhiber l’agrégation des fibrilles. Pour la classe des hypoglycémiants, le glyburide, le répaglinide et la troglitazone ont montré l’activité thérapeutique la plus élevée pour retarder et réduire la formation de fibrilles. Les anti-inflammatoires antiamyloïdogènes actifs incluaient le diclofenac, le méloxicam, le phénylbutazone, le sulindac et le ténoxicam. Les aryles étyles urées les plus intéressantes étaient la EU-362 et la EU-418. Tous ces composés ont conféré une protection cellulaire contre l’activité cytotoxique des fibrilles. Les molécules actives possèdent des éléments structuraux communs tels des substituants donneurs d’électrons (alcool, amine, halogène) sur un noyau benzène. En conclusion, ce projet de recherche a permis de caractériser l’IAPP chez diverses espèces animales, dont plusieurs chez lesquelles elle n’avait pas encore été décrite, de déterminer les sites jouant un rôle clé dans sa transformation en amyloïde et, ultimement, de tester le potentiel thérapeutique de nouveaux agents antiamyloïdogènes dans le diabète de type 2. Nous espérons que ce projet ouvrira ainsi la porte à de nouvelles stratégies de traitement.

Metformin, but not glimepiride, improves carotid artery diameter and blood flow in patients with type 2 diabetes mellitus

OBJECTIVE: To compare the effects of glimepiride and metformin on vascular reactivity, hemostatic factors and glucose and lipid profiles in patients with type 2 diabetes. METHODS: A prospective study was performed in 16 uncontrolled patients with diabetes previously treated with dietary intervention. The participants were randomized into metformin or glimepiride therapy groups. After four months, the patients were crossed over with no washout period to the alternative treatment for an additional four-month period on similar dosage schedules. The following variables were assessed before and after four months of each treatment: 1) fasting glycemia, insulin, catecholamines, lipid profiles and HbA(1) levels; 2) t-PA and PAI-1 (antigen and activity), platelet aggregation and fibrinogen and plasminogen levels; and 3) the flow indices of the carotid and brachial arteries. In addition, at the end of each period, a 12-hour metabolic profile was obtained after fasting and every 2 hours thereafter. RESULTS: Both therapies resulted in similar decreases in fasting glucose, triglyceride and norepinephrine levels, and they increased the fibrinolytic factor plasminogen but decreased t-PA activity. Metformin caused lower insulin and pro-insulin levels and higher glucagon levels and increased systolic carotid diameter and blood flow. Neither metformin nor glimepiride affected endothelial-dependent or endothelial-independent vasodilation of the brachial artery. CONCLUSIONS: Glimepiride and metformin were effective in improving glucose and lipid profiles and norepinephrine levels. Metformin afforded more protection against macrovascular diabetes complications, increased systolic carotid artery diameter and total and systolic blood flow, and decreased insulin levels. As both therapies increased plasminogen levels but reduced t-PA activity, a coagulation process was likely still ongoing.

Synthese, 11 C- und 18 F-Markierung und Evaluierung von Repaglinid-Derivaten zur Quantifizierung der pankreatischen beta-Zell-Masse in vivo mittels PET

Diabetes mellitus umfasst eine heterogene Gruppe von Stoffwechselfunktionsstörungen, die durch hohe Blut-Glukose-Werte gekennzeichnet sind. Zwei Haupttypen von Diabetes mellitus wurden definiert: Typ 1- und Typ 2-Diabetes. Repaglinid ist ein neuer, schnell wirksamer, bei Typ 2-Diabetikern eingesetzter prandialer Glukose-Regulator mit einer kurzen Plasmahalbwertszeit (<1 Stunde) und der erste Vertreter der Carbamoylmethylbenzoesäure Familie, der in klinischen Studien getestet wurde. Die 18F- und 11C-markierten Repaglinid-Derivate (S)-2-(2-[18F]Fluorethoxy)-4-((3-methyl-1-(2-piperidin-1-yl-phenyl)-butylcarbamoyl)-methyl)-benzoesäure ([18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinid) und (S)-2-([11C]Methoxy)-4-([3-methyl-1-(2-piperidin-1-yl-phenyl)-butyl-carba-moyl]-benzoesäure ([11C]Methoxy-desethoxy-Repaglinid) wurden als potentielle Tracer für die nicht-invasive Quantifizierung des Sulfonylharnstoffrezeptor-Typ1-Status (SUR-1) der Insulin-sezernierenden -Zellen mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) synthetisiert. [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinide konnte in einer radiochemischen Ausbeute (RCA) von 20% nach 135 Minuten mit einer radiochemischen Reinheit >98% unter Verwendung des sekundären Markierungsvorläufers 2-[18F]Fluorethyltosylat erhalten werden. Die spezifische Aktivität lag im Bereich von 50-60 GBq/µmol. Für die radioaktive Synthese des [11C]Methoxy-desethoxy-Repaglinids wurde der sekundäre Markierungsvorläufer [11C]Methyliodid verwendet. Der 11C-Radiotracer wurde in einer RCA von 35% (bezogen auf [11C]CO2) mit einer spezifischen Aktivität von 40-70 GBq/µmol erhalten. Um die Eigenschaften des fluorierten sowie des methoxylierten Repaglinids zu charakterisieren, wurde die Affinität beider Verbindungen zum humanen SUR-1 evaluiert. [19F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinid und Methoxy-desethoxy-Repaglinid induzierten Verdrängungskurven mit Hill-Koeffizienten nahe 1 und ergaben Dissotiationskonstanten (KD) von 142 nM beziehungsweise 83 nM - vergleichsweise geringe Verluste relativ zu Original-Repaglinid. Die biologische Aktivität wurde mittels Insulin-Sekretionstests an isolierten Ratten-Inselzellen gezeigt und war ebenfalls mit der des Repaglinids vergleichbar. Schließlich wurde die Biodistribution des [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinids in gesunden Sprague-Dawley-Ratten durch Messung der Konzentration der Verbindung in verschiedenen Organen nach intravenöser Injektion untersucht. Das pankreatische Gewebe zeigte im Zeitintervall zwischen 10 und 30 Minuten nach Injektion eine stabile Akkumulation von etwa 0.12% der injizierten Dosis. 50% dieser Tracer-Akkulmulation konnten durch zusätzliche Injektion von nicht-radioaktiv-markiertem Repaglinid verdrängt werden, was auf eine mögliche Eignung des [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinids für in vivo-Untersuchungen mittels PET schließen lässt. Eine erste humane PET-Studie zeigte zwar ebenfalls eine stabile, allerdings nur geringere Akkumulation von [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinid im Pankreas und eine überproportional hohe Aktivitätsanreicherung in der Leber. Die Radioaktivitäts-akkumulation im Blut fiel nach wenigen Minuten unter die des Pankreas.