Download Δείτε τις διαφάνειες

Θεραπευτικές προσεγγίσεις που
στοχεύουν στο α-κύτταρο και στο
γλουκαγόνο
Κυριάκος Καζάκος
Διαβητολογικό Κέντρο ΑΧΕΠΑ
Παγκρεατικές ορμόνες,
ινσουλίνη & γλουκαγόνο
ρυθμιστές του
μεταβολισμού
Ο μεταβολισμός ελέγχεται από την ινσουλίνη και το
γλουκαγόνο
Θεραπευτικές προσεγγίσεις που στοχεύουν
στο α-κύτταρο και στο γλουκαγόνο
• Σωματοστατίνη και ανάλογα σωματοστατίνης
• Ανταγωνιστές υποδοχέων του γλουκαγόνου
– πεπτίδια
– μη πεπτιδικά μικρά μόρια
• Ολιγονουκλεοτιδικοί αναστολείς των
υποδοχέων του γλουκαγόνου
• Μονοκλωνικά αντιγλουκαγονικά αντισώματα
• Ινκρετινικοί παράγοντες GLP1 και αναστολείς
του DPP-4
Σωματοστατίνη και ανάλογα
• Για την αντιμετώπιση του ΣΔ1
Gerich, Diabetologia 1977
• Οκτρεοτίδη για την αντιμετώπιση της
κετοξέωσης
Bosnak, Diabetes Care 2002
• Δεν αποτελεί λογική προσέγγιση στον ΣΔ2
Doyle, Pharmacol Rev. 2003
Το γλουκαγόνο που παράγεται από τα α-κύτταρα είναι
υπεύθυνo για το 75% της ηπατικής παραγωγής γλυκόζης
START INFUSION *
Net Hepatic Glucose
Production (mg/min)
150
(n= 8†)
75%  in HGP
100
50
<.01
–30
0
< .01 < .01
< .01
30
60
< .01 < .01
90
< .01
< .01
vs. baseline
120
Time (min)
HGP= Hepatic Glucose Production
*Somatostatin and insulin were delivered to induce selective glucagon deficiency in healthy, non-obese men aged 18–30
Adapted from Liljenquist JE, et al. J Clin Invest. 1977;39:369–374.
Ανοσοιστοχημι
κή χρώση
των 5 τύπων
υποδοχέων της
σωματοστατίνης (
sst 1-5) σε
διαβητικό NOD
ποντίκι .
sst 1 και 4 ασθενώς
χρωμαστισμένα,
και έντονη
έκφραση των sst 2,3,
και 5.
Η έκφραση sst 1-4
είναι καθολική
στο νησίδιο, ενώ
Έκφραση των sst 1-5 στα β,α,δ και PP κύτταρα
σε μη διαβητικά και διαβητικά ποντίκια
Υποδοχείς σωματοστατίνης
• 5 τύποι υποδοχέων
• Μεγάλη ποικιλία υποδοχέων σε
διάφορα είδη
• Μεγάλη αλληλοεπικάλυψη μεταξύ των
τύπων των υποδοχέων
• Προσπάθειες για ανάλογο με ειδική
αντιγλουκαγονική δράση
Σύνδεση γλουκαγόνου-υποδοχέα
Δράση γλουκαγόνου
Ανταγωνιστές υποδοχέων του γλουκαγόνου
Πεπτίδια ανάλογα του γλουκαγόνου
• [Na-trinitrophenyl-His, homo-Arg 12] glucagon
• [des-His 1, Glu 9] glucagon-NH2
• [des-His 1, des-Phe 6, Glu 9] glucagon-NH2
Hyperglycemia of diabetic rats decreased
by a glucagon receptor antagonist
Johnson, Goebel. Science 1982
Δομή του ανταγωνιστή του GR
Η επίδραση της IV χορήγησης του GR
ανταγωνιστή στη γλυκόζη διαβητικών ποντικών
Ανταγωνιστές υποδοχέων του γλουκαγόνου
Μη πεπτιδικά μόρια
• NNC 25-2504 (3-cyano-4-hydroxybenzoic acid
[1-(2,3,5,6-tetramenthylbenzyl)-1H-indol-4ylmenthylene] hydrazide)
• Σκυρίνη
• BAY 27-9955
Petersen and Sullivan, Diabetologia 2001
Σκυρίνη
• Ανήκει στις δισανθρακινόνες
• Απομονώθηκε από Penicillium sp
• Ανταγωνίζεται τη δράση του γλουκαγόνου
• Παρουσιάζει ειδική δράση για τον υποδοχέα του
γλουκαγόνου
• Δρα σε επίπεδο μετά τον υποδοχέα και αναστέλλει
την ενεργοποίηση της αδενυλκυκλάσης
• Αναστέλλει την γλυκογονόλυση και νεογλυκογένεση
Δράση της Σκυρίνης
Eπίδραση της Σκυρίνης στην παραγωγή
cAMP σε ηπατοκύτταρα ποντικών.
Eπίδραση της Σκυρίνης στην ηπατική
παραγωγή γλυκόζης
Effects of a novel glucagon receptor
antagonist (Bay 27-9955) on glucagonstimulated glucose production in humans
Peterson, Sullivan. Diabetologia 2001
Μεταβολές των επιπέδων του Bay 27-9955 μετά τη
χορήγηση 75 και 200mg από το στόμα
Πρωτόκολλο μελέτης χορήγησης Bay 279955 σε 14 υγιείς εθελοντές
Επίδραση 70 mg Bay 27-9955
vs placebo στην ινσουλίνη (Α),
το γλουκαγόνο (Β) και τα
επίπεδα γλυκόζης (C)
κατά τη διάρκεια
υπεργλουκαγοναιμίας
Επίδραση 200 mg Bay 27-9955
vs placebo στην ινσουλίνη (Α),
το γλουκαγόνο (Β) και τα
επίπεδα γλυκόζης (C)
κατά τη διάρκεια
υπεργλουκαγοναιμίας
Μείωση της ηπατικής παραγωγής γλυκόζης
μετά τη χορήγηση γλουκαγόνου και Bay 279955
Ολιγονουκλεοτιδικοί αναστολείς του
υποδοχέα του γλουκαγόνου GR
• Μείωση της έκφρασης των GR στο ήπαρ
• Μείωση έκφρασης γλυκογονολυτικών και
νεογλυκογενετικών ενζύμων στο ήπαρ
• Αύξηση της έκφρασης του GLP-1
Η χορήγηση ολιγονουκλεοτιδικού αναστολεα GR (25mg/kg)
μειώνει το GR mRNA και τα επίπεδα γλυκόζης
Α. Mείωση του GR mRNA μετά από χορήγηση
ολιγονουκλεοτιδικού αναστολέα του GR σε ZDF ποντίκια
Β. Διακύμανση των επιπέδων γλυκόζης
C. Διακύμανση των επιπέδων ινσουλίνης
H χορήγηση ολιγονουκλεοτιδικού αναστολέα του GR μειώνει την
ικανότητα σύνδεσης του γλουκαγόνου με τον υποδοχέα της
ηπατική μεμβράνης.
A.B. H χορήγηση ολιγονουκλεοτιδικού αναστολέα GR (25mg/kg) επηρεάζει
την έκφραση των γλυκονεογενετικών και γλυκολυτικών ενζύμων
C. Αυξάνει τα επίπεδα του γλυκογόνου στο ήπαρ κατα τη νηστεία
A. Αύξηση επιπέδων GLP-I μετά τη χορήγηση
ολιγονουκλεοτιδικού αναστολέα GR
B. Αύξηση των επιπέδων ινσουλίνης
C. Έκφραση νησιδιακών γονιδίων
Μονοκλωνικά αντιγλουκαγονικά αντισώματα
Glu-mAb
Novoclone Glu-001, Novo Nordisk
Bagsvaerd Denmark
• IgG1 αντίσωμα
• Παράγεται από υβριδική καλλιέργεια
BALB/c κύτταρα σπληνός και XG3-AG86.5,3 κύτταρα μυελώματος
• Ολική ικανότητα σύνδεσης TBC 40nmol/ml
Εξουδετέρωση εξωγενούς Γλουκαγόνου (2.86 ml/kg) με
μονοκλωνικά αντισώματα GLU mAb (4 ml/kg)
Ινκρετινικοί παράγοντες
Εντερο-ινσουλινικός άξονας
Creutzfeldt W. Diabetologia. 1979;16:75-85.
Copyright © 1979 Springer-Verlag. Reprinted with permission from Springer-Verlag.
GLP-1 και GIP
GLP-1: Glucagon-Like Peptide–11
N-terminal
region
30/31-amino
acid peptide
GIP: Glucose-Dependent Insulinotropic Peptide2
N-terminal
region
1
2
42-amino
acid peptide
Image courtesy of Cyril Sarrauste de Menthière, PhD, Institute of Human Genetics, Montpellier, France (www.igh.cnrs.fr).
Available at http://www.imb-jena.de/cgi-bin/ImgLib.pl?CODE=1t5q.
To GLP-1 και το GIP συντίθενται και εκκρίνονται
στο έντερο μετά από τη λήψη τροφής
L-Cell
(ειλεός)
ProGIP
Proglucagon
GLP-1 [7-37]
GLP-1 [7-36NH2]
GLP-1=Glucagon-Like Peptide-1; GIP=Glucose-dependent Insulinotropic Peptide
Adapted from Drucker DJ. Diabetes Care. 26:2929-2940.
GIP [1-42]
K-Cell
(νήστις)
Glucagon-like
Peptide-1
(GLP-1)
1
30
64
His Ala Glu Gly ThrPheThr SerAsp
Val
7
9
Ser
Lys Ala Ala Gln Gly GluLeu Tyr Ser
Glu
36
Phe
Ile Ala Trp Leu Val Lys Gly Arg -NH2
Gly
69
GRPP Glucagon IP-1
33
61
Glicentin
78
107/8
GLP-1
7
2
Glucagon
MPGF
Drucker DJ. Mol Endocrinol. 2003;17:161-171.
IP-2
111
158
GLP-2
123
MPGF
Oxyntomodulin
Πάγκρεας
126
Έντερο
Glicentin
Oxyntomodulin
GLP-1
GLP-2
IP-2
158
Υποδοχείς GLP-1 και GIP
-Cell
ATP
GLP-1
ATP
Ac
Ac
Gs
cAMP cAMP
GIP
Gs
PKA
Ιστική κατανομή
Ιστική κατανομή
•
•
•
•
•
•
ακαι βκύτταρα
Πνεύμονες
Εγκέφαλος
Ήπαρ
Μυικός ιστός
Νεφροί
Adapted from Fehmann H, et al. Endocr Rev. 1995; 16:390-410.
Insulin
•
•
•
•
•
•
•
α και β κύτταρα
Στόμαχος
12δάκτυλο
Λιπώδης ιστός
Επινεφρίδια
Εγκέφαλος
Υπόφυση
Πλειοτροπικές δράσεις του GLP-1
ΚΝΣ
Προάγει τον κορεσμό και
ελαττώνει την όρεξη
ΗΠΑΡ
Αναστέλλει την
ηπατική παραγωγή
γλυκόζης
α cell
Αναστέλλει την
έκκριση του
γλουκαγόνου
ΣΤΟΜΑΧΟΣ
Ελαττώνει την
κένωση
Β-cell
Διεγείρει την έκκριση και
βιοσύνθεση της ινσουλίνης
Προάγει τον
πολλαπλασιασμό-επιβίωση
Αναστέλλει την απόπτωση
GLP-1 εκκρίνεται από τα L-κύτταρα
Flint A, et al. J Clin Invest. 1998;101:515-520. Larsson H, et al. Acta Physiol Scand. 1997;160:413-422. Nauck MA, et al.
Diabetologia. 1996;1546-1553. Drucker DJ. Diabetes. 1998;47:159–169
Δράση του GLP-1 στο α-κύτταρο
• Το GLP-1 αναστέλλει την έκκριση του γλουκαγόνου
• Δράση γλυκοζοεξαρτώμενη
• Συμβάλλει στη μείωση των επιπέδων της γλυκόζης
• Δράση άμεση ή έμμεση
• Σημαντική η δράση αυτή για τα άτομα με ΣΔ1*
•*Diabetes Care 1997, Greutzfeldt & Nauck
Το GLP-1 ελαττώνει την έκκριση του
γλουκαγόνου σε υγιή άτομα
Stepwise Hyperglycemic Clamp Study
(n=8)
35
30
Placebo
GLP-1*
Glucagon (ng/L)
25
20
15
10
5
0
5.0
6.0
7.0
Glucose (mmol/L)
*GLP-1(7–36 amide) (0.33 pmol/kg/min) or saline infused for 30-min period per glucose level, with 1 hr "washout" between infusions
Adapted from Dunning BE, et al. Diabetologia 2005;48:1700-1713.
Tο φαινόμενο της ινκρετίνης
διαταράσσεται στο ΣΔ2
Plasma Glucose (mg/dL)
240
180
90
0
0
C-Peptide (nmol/L)
T2DM
(n=8)
60
120
30
IV Glucose
Oral Glucose
20
10
*
* *
*
* *
*
*
0
(n=14)
240
180
90
0
180
0
60
120
180
0
60
120
Time (min)
180
30
C-Peptide (nmol/L)
Plasma Glucose (mg/dL)
NGT
20
10
0
0
60
120
Time (min)
180
*P <.05
Adapted from Nauck M, et al. Diabetologia. 1986;29:46-52.
Το GLP-1 αποκαθιστά την έκκριση της ινσουλίνης
και του γλουκαγόνου σε άτομα με ΣΔ2
(n=10)
Glucose (mg/dL)
300
30
3.0
GLP-1 infusion
GLP-1 infusion
GLP-1 infusion
250
2.5
200
2.0
150
1.5
25
*
*
*
*
20
*
*
15
*
*
*
*
100
Glucagon (pmol/L)
C-peptide (nmol/L)
10
1.0
*
*
*
0
–30 0
*
*
50
*
5
0.5
*
*
*
30 60 90 120 150 180 210 240
0.0
–30 0
Time (min)
*P <.05
†GLP-1(7-36 amide) infused at 1.2 pmol/kg/min for 240 min
Adapted from Nauck MA, et al. Diabetologia. 1993;36:741–744.
30 60 90 120 150 180 210 240
0
–30
0
30 60 90 120 150 180 210 240
Time (min)
Time (min)
GLP-1†
Saline
Το GLP-1 προκαλεί γλυκοζοεξαρτώμενη αναστολή
της έκκρισης του γλουκαγόνου στο ΣΔ2
Glucose (mmol/L)
Glucagon (pmol/L)
17.5
25
GLP-1/PBO infusion
15.0
Placebo
GLP-1
GLP-1/PBO infusion
20
12.5
10.0
*
*
7.5
15
*
*
*
5.0
*
*
*
*
*
5
2.5
0.0
-15 0
*
10
0
60
120
180
240
Time (min)
Data are mean ± SE. * P < 0.05
Nauck MA, et al. Diabetologia. 1993;36:741-744.
-15 0
60
120
Time (min)
180
240
Η έγχυση GLP-1 ομαλοποιεί τα επίπεδα
της γλυκόζης σε άτομα με ΣΔ2
(n=13)
16
14
Glucose (mmol/L)
12
10
8
6
Saline (T2DM)
GLP-1 (T2DM)*
No diabetes
4
2
Breakfast
Lunch
Snack
0
00:00
04:00
08:00
12:00
Time of Day (hh:mm)
*GLP-1(7-36 amide)
Adapted from Rachman J, et al. Diabetologia. 1997;40:205-211.
16:00
Εξενατίδη = Ινκρετινομιμητικό
• Eξενατίδη (Exendin 4)
– Συνθετική ουσία της πρωτότυπης που
απομονώθηκε στο σίελο της σαύρας Gila
Monster (heloderma suspectum)
– 53% ομοιότητα με το ανθρώπινο GLP-1
– Συνδέεται με τους γνωστούς υποδοχείς
GLP-1 στο β-κύτταρο
– Ανθεκτική στο DPP-4
Amino Acid Sequences:
*
Adapted from Nielsen LL, et al. Regulatory Peptides. 2004;117:77-88. Fineman MS, et al. Diabetes Care. 2003;26:2370-2377.
Liraglutide (NN2211) ανάλογο GLP-1
μακράς δράσης
7
9
His
Ala
Glu
Gly
Thr Phe Thr
Ser Asp
Val
C-16 fatty acid (palmitoyl)
Ser
Glu
Lys
Ala
Ala
Gln
Gly
Glu Leu
Tyr
Ser
Glu
37
Phe
Ile
Ala
Trp
Leu
Val
Arg
Gly
Arg
Gly
Το GLP-1 διασπάται ταχύτατα από το
DPP-4
DPP-4

H
7
A
E
9
G
T
F
T
G
37
S
R
D
V
S
K V
G
S
L
L W A
T½ = 1–2 minutes
*Amino acids shown in gold are homologous with the structure of glucagon.
Y
E
I
G
F
Q
E
A
A
K
Αναστολείς του ενζύμου
DPP-4
• Vildagliptin
• Sitagliptin
Μεταγευματικές μεταβολές του γλουκαγόνου
μετά τη χορήγηση vildagliptin
Μελέτη OGTT Μιας Δόσης
Γλυκαγόνη πλάσματος (pg/ml)
Μία Δόση Σιταγλιπτίνης Κατέστειλε τη
Γλυκαγόνη Μετά από OGTT
80
Σιταγλιπτίνη 25 mg (n=56)
Σιταγλιπτίνη 200 mg (n=56)
Placebo (n=56)
OGTT
70
60
50
0
1
2
3
4
Ώρες μετά τη δόση
~7% και 14% μειώσεις με τη σιταγλιπτίνη 25 mg και 200 mg, αντίστοιχα, vs. placebo
(p=0.02 για 25 mg, p<0.001 για 200 mg)
5
Συμπεράσματα
• Η υπεργλυκαιμία στο ΣΔ2 οφείλεται στη διαταραχή
της ισορροπίας ινσουλίνης και γλουκαγόνου
“bihormonal hypothesis”, Urger, Orci 1977
• Οι περισσότερες θεραπευτικές προσπάθειες
στοχεύουν στην βελτίωση της έκκρισης ή της
δράσης της ινσουλίνης
• Απαιτείται καλύτερη κατανόηση της
παθοφυσιολογίας των α-κυττάρων στον ΣΔ
• Ανταγωνιστές της έκκρισης ή της δράσης του
γλουκαγόνου αποτελούν μελλοντικές θεραπευτικές
προσεγγίσεις.