I. Peptidehormonen en neurohormonen
1 structuur van peptiden
- Peptiden zijn opgebouwd uit alfa-AZ: ongeveer 2-40
- Zijgroepen bepalen typische eigenschappen van peptide
- 1 of 3 lettercode
2 peptiden als geneesmiddel
Oligopeptiden = flexibel + veel verschillende conformaties verklaart afwezigheid van goede
selectiviteit van verbindingen voor verschillende receptorsubtypen
Nadelen oligopeptiden:
- Beperkte selectiviteit door het evenwicht tussen conformaties
- Korte werkingsduur
- Geringe orale beschikbaarheid
Synthese peptiden:
- Van C naar N
- Koppeling van aminozuren na hydrolyse
- protectie met beschermgroep op N, na deprotectie N vrij voor nucleofiele aanval
- eindigen: door afsplitsen van vaste drager OF volgend AZ invoeren
Nadelen peptiden als therapeutica:
- Geringe metabole stabiliteit door proteolyse
- Slechte orale beschikbaarheid en slechte penetratie door BHB
- Snelle excretie via lever/nieren
- Conformationele flexibiliteit kunnen reageren met verschillende receptoren
- Receptoren vaak wijd verspreid in lichaam
!! toch interesse naar gm Ontwikkelen van agonisten en antagonisten met een niet-
peptidestructuur en die met peptidereceptoren reageren
- Peptiden/proteïnen kwalitatief en kwantitatief belangrijkste boodschapper
- Minder toxisch dan gewone gm
- Modificeren: resistent tegen biodegradatie
- In vitro bindingstesten zijn beschikbaar
Synthese van conformationeel rigide structuur
vanuit standpunt van receptorselectiviteit en om biologisch actieve conformatie thv de
receptor te bepalen
- Hogere receptoraffiniteit dan flexibele peptiden
- Meer selectief
Conformationele vrijheid van peptiden beperkt door:
- cyclische peptiden
- aan elkaar binden van zijketens
- cyclisatie van functionele groepen in zijketens van N en C
- aan elkaar binden van zijketens van 2 aangrenzende AZ
- incorporatie van a,a-digesubstitueerde AZ vorming helixen
1
,pagina 9!
3 peptidomimetica
= afgeleid van peptiden structuur zo gewijzigd dat essentiële kenmerken van individuele AZ
bewaard blijven en nadelen overwonnen worden
Stap 1: kijken welke kortste actieve sequentie is + functie van individuele AZ
Stap 2: bioactieve conformatie bepalen + nabootsen met nieuwe synthetische structuren
Insuline en behandeling van diabetes
Diabetes:
Te hoog glucosegehalte in bloed (hyperglycemie)
Uitscheiding van glucose in urine
Onvermogen om suikers en vetten te gebruiken
overproductie glucagon + tekort insuline
Insuline: principe
- wordt uit pancreas vrijgezet na fusie van granulen met CM
- komt vrij in portaal systeem + door lever naar systeemcirculatie
- lever gebruikt helft van insuline voor eigen cellen, rest gaat naar bloedcirculatie
- stimuleert cellen om glucose op te nemen en energie op te stapelen
- vrijzetting door
o stijging bloedglucosegehalte
o ACTH
o Secretine
- Onderdrukt glucagon-vrijzetting
Insuline: structuur
- 2 polypeptideketens
o A-keten: 21 AZ volledig: biologische activiteit
o B-keten: 30 AZ behoud van activiteit na afsplitsing eindstandige AZ
- Zijketens verbonden met S-bruggen cysteïnes
- A keten heeft ook nog intramoleculaire disulfidebrug
1 insuline(derivaten) als geneesmiddel
= behandeling van diabetes mellitus type 1
hoog gehalte glucose in bloed, uitscheiding glucose, onvermogen van gebruiken van
suikers en vetten
Werkingsduur van verschillende insulines beïnvloeden
- Lange werkingsduur: reduceren van aantal injecties
Belangrijk: glycemie constant houden zorgt voor minder verwikkelingen
Formulering insulinepreparaten
2
,Insuline-zink suspensie
Aanwezigheid van zinkionen en fenol: kristalliseren van insuline als hexameren + bevatten 2
zinkionen per hexameer (op positie 10 van B-keten)
Elk Zn is gebonden aan 3 histidines
Subcutane toediening
1) Fenol verlaat complex
2) Hexameer verandert van vorm
3) Zinkionen komen los
4) Monomeren diffunderen van toedieningsplaats naar bloedbaan
Andere methode : protamine-zink-insuline
Insuline fixeren door neerslaan op proteïne zoals protamine
monomeren komen trager los na subcutane injectie
4 soorten insulinebereidingen
- Snelwerkende insulines
o Heldere oplossingen met laag zinkgehalte
o Intramusculair, intraveneus (wd: 1 uur), subcutaan
o Subcutaan: werking na 15 minuten, max effect na 1-3 uur, effect 6-8 uur
- Intermediair werkende insulines
o Insulinesuspensies en assiociaties van snel- en traagwerkende preparaten
o Niet intraveneus!!
o 2 tot 3 x per dag
o Werking start traag: maximaal na 4-6 uur en duurt 10-16 uur
- Langwerkende insulines
o Insulinesuspensies (kristallijn) met neutrale pH
o In combi met snelwerkende preparaten
o Werking na 2-3 uren, maximaal na 8 uren, duurt 18-24 uren
- Ultratraagwerkende insulines
o Werken 36-48 uur
Insuline analogen
Doelgerichte mutaties in AZ fysicochemische eigenschappen + werkingsduur van insulines
beïnvloeden
Mutaties: (vooral in B-keten)
- Oplosbaarheid veranderen
- Stabiliteit van hexameerkristallen beïnvloeden
Ultrasnelwerkende insuline-analogen
(subcutaan voor of na maaltijd)
Insuline lipro
- Omwisseling van voorlaatste en derde-laatste AZ van B-keten destabilisatie van
hexameerkristallen die vormen met Zn
3
, - Dissociatie tot dimeren en monomeren snel na toediening insuline sneller in bloed
opgenomen dan humaan insuline
Insuline aspart
- Mutatie van derdelaatste AZ van B naar asparaginezuur destabilisatie
hexameerkristallen
- dissociatie snel na toediening
insuline glulisine
- asparagine B3 en lysine B29 vervangen door lysine en glutaminezuur
- formulatie bevat polymeer ipv Zn
- geen kristal maar multimeren! dissociëren snel tot monomeren ultrasnelle werking
insuline-analogen met vertraagde werking
insuline glargine
- aminozuursamenstelling aanpassen zodat iso-elektrisch punt overeenkomt met
fysiologische pH oplosbaarhied dalen werkingsduur langer
- toevoegen van 2 arg aan C-terminus van B
o iso-elektrisch punt stijgt
o bevordert vorming stabiele kristallen die insuline niet meer vrijgeven
- bijkomend glycine aan C van A-keten kristallen iets minder stabiel 1-malige dosis
insuline detimir & insuline degludec
- toevoegen van vetzuren: binding aan albumine bevorderen werkingsduur verlengd
- laatste AZ in B vervangen door vetzuur
o vergemakkelijken vorming di-hexameren + binding albumine
- detimir: C12 op lysine B29
- degludec: via linker aan lysine B29
o na subcutane toediening: vorming filamenten uit hexameren als fenol loskomt
o filamenten vomen depot waaruit insuline vrijkomt en langzaam Zn verlist
o halfwaardetijd van 25 uur
Producten die de vrijgave van insuline thv b-cellen bevorderen
Normaal: C-peptidefragment afgesplitst voordat insuline wordt gesecreteerd door b-cellen
20% van insuline die lever bereikt bevindt zich ovv pro-insuline
!! pro-insuline inhibeert gluconeogenese
Insuline-injecties zijn subcutaan
- enerzijds insuline in lichaam via niet-natuurlijke weg
- anderzijds geen pro-insuline toegediend
Katp kanaal-blokkers (sulfonylureas)
(zie gm transport door CM)
verbindingen die werking van incretines nabootsen of versterken
4
1 structuur van peptiden
- Peptiden zijn opgebouwd uit alfa-AZ: ongeveer 2-40
- Zijgroepen bepalen typische eigenschappen van peptide
- 1 of 3 lettercode
2 peptiden als geneesmiddel
Oligopeptiden = flexibel + veel verschillende conformaties verklaart afwezigheid van goede
selectiviteit van verbindingen voor verschillende receptorsubtypen
Nadelen oligopeptiden:
- Beperkte selectiviteit door het evenwicht tussen conformaties
- Korte werkingsduur
- Geringe orale beschikbaarheid
Synthese peptiden:
- Van C naar N
- Koppeling van aminozuren na hydrolyse
- protectie met beschermgroep op N, na deprotectie N vrij voor nucleofiele aanval
- eindigen: door afsplitsen van vaste drager OF volgend AZ invoeren
Nadelen peptiden als therapeutica:
- Geringe metabole stabiliteit door proteolyse
- Slechte orale beschikbaarheid en slechte penetratie door BHB
- Snelle excretie via lever/nieren
- Conformationele flexibiliteit kunnen reageren met verschillende receptoren
- Receptoren vaak wijd verspreid in lichaam
!! toch interesse naar gm Ontwikkelen van agonisten en antagonisten met een niet-
peptidestructuur en die met peptidereceptoren reageren
- Peptiden/proteïnen kwalitatief en kwantitatief belangrijkste boodschapper
- Minder toxisch dan gewone gm
- Modificeren: resistent tegen biodegradatie
- In vitro bindingstesten zijn beschikbaar
Synthese van conformationeel rigide structuur
vanuit standpunt van receptorselectiviteit en om biologisch actieve conformatie thv de
receptor te bepalen
- Hogere receptoraffiniteit dan flexibele peptiden
- Meer selectief
Conformationele vrijheid van peptiden beperkt door:
- cyclische peptiden
- aan elkaar binden van zijketens
- cyclisatie van functionele groepen in zijketens van N en C
- aan elkaar binden van zijketens van 2 aangrenzende AZ
- incorporatie van a,a-digesubstitueerde AZ vorming helixen
1
,pagina 9!
3 peptidomimetica
= afgeleid van peptiden structuur zo gewijzigd dat essentiële kenmerken van individuele AZ
bewaard blijven en nadelen overwonnen worden
Stap 1: kijken welke kortste actieve sequentie is + functie van individuele AZ
Stap 2: bioactieve conformatie bepalen + nabootsen met nieuwe synthetische structuren
Insuline en behandeling van diabetes
Diabetes:
Te hoog glucosegehalte in bloed (hyperglycemie)
Uitscheiding van glucose in urine
Onvermogen om suikers en vetten te gebruiken
overproductie glucagon + tekort insuline
Insuline: principe
- wordt uit pancreas vrijgezet na fusie van granulen met CM
- komt vrij in portaal systeem + door lever naar systeemcirculatie
- lever gebruikt helft van insuline voor eigen cellen, rest gaat naar bloedcirculatie
- stimuleert cellen om glucose op te nemen en energie op te stapelen
- vrijzetting door
o stijging bloedglucosegehalte
o ACTH
o Secretine
- Onderdrukt glucagon-vrijzetting
Insuline: structuur
- 2 polypeptideketens
o A-keten: 21 AZ volledig: biologische activiteit
o B-keten: 30 AZ behoud van activiteit na afsplitsing eindstandige AZ
- Zijketens verbonden met S-bruggen cysteïnes
- A keten heeft ook nog intramoleculaire disulfidebrug
1 insuline(derivaten) als geneesmiddel
= behandeling van diabetes mellitus type 1
hoog gehalte glucose in bloed, uitscheiding glucose, onvermogen van gebruiken van
suikers en vetten
Werkingsduur van verschillende insulines beïnvloeden
- Lange werkingsduur: reduceren van aantal injecties
Belangrijk: glycemie constant houden zorgt voor minder verwikkelingen
Formulering insulinepreparaten
2
,Insuline-zink suspensie
Aanwezigheid van zinkionen en fenol: kristalliseren van insuline als hexameren + bevatten 2
zinkionen per hexameer (op positie 10 van B-keten)
Elk Zn is gebonden aan 3 histidines
Subcutane toediening
1) Fenol verlaat complex
2) Hexameer verandert van vorm
3) Zinkionen komen los
4) Monomeren diffunderen van toedieningsplaats naar bloedbaan
Andere methode : protamine-zink-insuline
Insuline fixeren door neerslaan op proteïne zoals protamine
monomeren komen trager los na subcutane injectie
4 soorten insulinebereidingen
- Snelwerkende insulines
o Heldere oplossingen met laag zinkgehalte
o Intramusculair, intraveneus (wd: 1 uur), subcutaan
o Subcutaan: werking na 15 minuten, max effect na 1-3 uur, effect 6-8 uur
- Intermediair werkende insulines
o Insulinesuspensies en assiociaties van snel- en traagwerkende preparaten
o Niet intraveneus!!
o 2 tot 3 x per dag
o Werking start traag: maximaal na 4-6 uur en duurt 10-16 uur
- Langwerkende insulines
o Insulinesuspensies (kristallijn) met neutrale pH
o In combi met snelwerkende preparaten
o Werking na 2-3 uren, maximaal na 8 uren, duurt 18-24 uren
- Ultratraagwerkende insulines
o Werken 36-48 uur
Insuline analogen
Doelgerichte mutaties in AZ fysicochemische eigenschappen + werkingsduur van insulines
beïnvloeden
Mutaties: (vooral in B-keten)
- Oplosbaarheid veranderen
- Stabiliteit van hexameerkristallen beïnvloeden
Ultrasnelwerkende insuline-analogen
(subcutaan voor of na maaltijd)
Insuline lipro
- Omwisseling van voorlaatste en derde-laatste AZ van B-keten destabilisatie van
hexameerkristallen die vormen met Zn
3
, - Dissociatie tot dimeren en monomeren snel na toediening insuline sneller in bloed
opgenomen dan humaan insuline
Insuline aspart
- Mutatie van derdelaatste AZ van B naar asparaginezuur destabilisatie
hexameerkristallen
- dissociatie snel na toediening
insuline glulisine
- asparagine B3 en lysine B29 vervangen door lysine en glutaminezuur
- formulatie bevat polymeer ipv Zn
- geen kristal maar multimeren! dissociëren snel tot monomeren ultrasnelle werking
insuline-analogen met vertraagde werking
insuline glargine
- aminozuursamenstelling aanpassen zodat iso-elektrisch punt overeenkomt met
fysiologische pH oplosbaarhied dalen werkingsduur langer
- toevoegen van 2 arg aan C-terminus van B
o iso-elektrisch punt stijgt
o bevordert vorming stabiele kristallen die insuline niet meer vrijgeven
- bijkomend glycine aan C van A-keten kristallen iets minder stabiel 1-malige dosis
insuline detimir & insuline degludec
- toevoegen van vetzuren: binding aan albumine bevorderen werkingsduur verlengd
- laatste AZ in B vervangen door vetzuur
o vergemakkelijken vorming di-hexameren + binding albumine
- detimir: C12 op lysine B29
- degludec: via linker aan lysine B29
o na subcutane toediening: vorming filamenten uit hexameren als fenol loskomt
o filamenten vomen depot waaruit insuline vrijkomt en langzaam Zn verlist
o halfwaardetijd van 25 uur
Producten die de vrijgave van insuline thv b-cellen bevorderen
Normaal: C-peptidefragment afgesplitst voordat insuline wordt gesecreteerd door b-cellen
20% van insuline die lever bereikt bevindt zich ovv pro-insuline
!! pro-insuline inhibeert gluconeogenese
Insuline-injecties zijn subcutaan
- enerzijds insuline in lichaam via niet-natuurlijke weg
- anderzijds geen pro-insuline toegediend
Katp kanaal-blokkers (sulfonylureas)
(zie gm transport door CM)
verbindingen die werking van incretines nabootsen of versterken
4
