LE NUOVE TERAPIE DEL DIABETE:
INCRETINO MIMETICI E INIBITORI DEL DPP4
LE INCRETINE:
DALLA FISIOLOGIA ALLA PATOLOGIA
G. Torchio (29/01/2011)
BRAIN GUT AXIS
BRAIN-GUT
A causa della
comune origine embrionale delle
cellule neuroectodermiche
si realizza una
interazione dinamica tra intestino e cervello
( brain-gut axis ):
gli stessi ormoni possono essere presenti
sia
i nell’apparato
ll’
t di
digerente
t
sia nel sistema nervoso centrale
PROORMONI
Molti ormoni peptidici implicati nel
metabolismo intermedio derivano da
precursori strutturalmente
più grandi chiamati
p
proormoni
che vengono scissi in molecole più piccole
per opera di
convertasi p
proormonali (Pcs
(
)
PROORMONI
Da un singolo precursore
si possono formare numerosi
Peptidi
con attività biologiche diverse,
a seconda del tessuto dove avviene la
trasformazione
del precursore
PROORMONI
PROGLUCACONE
Proglucagone
S
GRPP
GLUC
IP-1
GLP-1
IP-2
Dal proglucagone si possono formare 6 polipeptidi:
• Glucagone
• GRPP Glicentin-Related-Polypeptide
Gli
ti R l t d P l
tid
• IP-2 ( intervening Peptide-1 )
• GLP-1
GLP 1 ( Gl
Glucagon –like
lik peptide-1
tid 1 )
• IP-2 (intervening Peptide -2 )
• GLP-2
GLP 2 ( Gl
Glucagon –like
lik P
Peptide-2
id 2 )
GLP-2
PROORMONI:PROGLUCAGONE
Nelle cellule
endocrine intestinali
e
in neuroni di alcune zone
dell’encefalo
il proglucagone
l
viene scisso dalla PCS in
5 differenti peptidi:
PROORMONI:PROGLUCAGONE
Glicentina: inibisce la motilità gastro-intestinale
Oxintomodulina: inibisce la secrezione acida dello
stomaco e la motilità intestinale.
GLP-1:
GLP
1: stimola la secrezione insulinica e inibisce la
secrezione di glucagone. Inibisce la secrezione
acida e lo svuotamento gastrico
GLP-2 : ha effetto trofico sulle cellule della mucosa
intestinale
IP2 : ( intervening peptide-2 )
PROORMONI: PROGLUCAGONE
Quando il proglucagone
viene trasformato dalla PCS a livello
delle cellule α del pancreas
endocrino da origine a:
Glucagone: che ha un ruolo importante nella
contro regolazione della glicemia
MPGF ( Major-proglucagon-fragmenter):attività biologica
sconosciuta
GRP ( Glicentin
Glicentin-Related
Related Polyptide ): attività biologica
sconosciuta
IP-1
IP
1 ( Intervening-Peptide-1):
Intervening Peptide 1): attività biologica sconosciuta
IL SISTEMA DELLE INCRETINE
L introduzione di cibo
L’introduzione
determina il rilascio di numerosi ormoni
gastrointestinali che regolano:
g
g
• la motilità intestinale,,
• la secrezione acida gastrica,
• la secrezione di enzimi pancreatici,
p
,
• la contrazione della colecisti
• l’assorbimento dei nutrienti,,
e
IL SISTEMA DELLE INCRETINE
• ll’assunzione
assunzione di glucosio
attraverso la stimolazione della
secrezione di insulina
da parte delle cellule β ad opera delle
INCRETINE
Definizione di Incretina
– Fattore endocrino (ormone gastrointestinale)
rilasciato dall’intestino
dall intestino in risposta all’assunzione
all assunzione
di nutrienti, specialmente carboidrati
– Aumenta la secrezione di insulina e inibisce il
rilascio di glucagone in modo glucosioglucosio
dipendente
– Gli effetti insulinotropici si manifestano solo in
presenza di valori di glicemia > 90 mg/dL
Adattato da Creutzfeldt Wl. Diabetologia. 1979;16:75-85.
L’asse delle incretine in soggetti
con e senza Diabete di Tipo 2
Soggetti di Controllo
Pazienti con Diabete di Tipo 2
(n=8)
(n=14)
0.6
Effetto
Incretinico
80
0.4
0.2
20
0.1
0
0
0
60
120
180
60
0.4
0.3
40
0.2
20
0.1
0
0
0
Tempo (min)
Carico orale di glucosio
0.5
nmol//L
0.3
40
IR Insulina, mU/L
L
60
0.6
L’effetto incretinico
è ridotto
nel Diabete di tipo 2
0.5
nmol//L
IR Insulina, mU/L
80
60
120
180
Tempo (min)
Infusione endovenosa (IV) di glucosio
IR=Immuno-Reattiva.
Adattato da Nauck M et al. Diabetologia. 1986;29:46–52. Copyright © 1986 Springer-Verlag.
13
I livelli di GLP-1 e di GIP circolanti sono
regolati da fattori multipli
• I livelli di GIP e di GLP-1 sono
bassi a digiuno
e
aumentano rapidamente dopo
ll’assunzione
assunzione di cibo
I livelli di GLP-1 e di GIP circolanti sono
regolati da fattori multipli
• Il rilascio di incretine stimolato dal cibo è
mediato da fattori multipli:
1.Neuronali:coinvolgimento del SNC nella
f
fase
cefalica
f li della
d ll secrezione
i
iinsulinica
li i ( lle
incretine raggiungono il picco massimo già
d
dopo
15’
15’-30’
30’ dall’ingestione
d ll’i
ti
di glucosio
l
i e/o
/
lipidi, molto prima che tali substrati siano
presentiti a lilivello
ll iintestinale.
t ti l )
2.Neuroendocrini,,
3.Stimolazione diretta da parte del cibo
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali
incretine prodotte dall’organismo
GLP-1 (glucagon-like peptide 1)
•La forma attiva del GLP-1 ha 30 aminoacidi
• Secreto dalle cellule L del tratto intestinale distale
(ileo e colon) per l’azione
l azione dell’enzima
dell enzima PCS sul
proglucagone
•S
Siti d’azione multipli: cellule β e α, tratto GI,
G CNS,
C S
polmone e cuore
• Le azioni sono mediate da recettori specifici
• Il GLP
GLP-1
1 è responsabile della > parte
dell’effetto incretinico.
17
GLP-1 e GIP sono sintetizzati e secreti
dall’intestino in risposta
p
all’assunzione di cibo
Cellula-L
Cellula
L
(ileo)
ProGIP
Proglucagone
GLP 1 [7
GLP-1
[7-37NH
37NH2]
GLP-1 [[7-36NH2]
GLP-1=Glucagon-Like Peptide-1; GIP=Glucose-dependent Insulinotropic Peptide
Adattato da Drucker DJ. Diabetes Care. 26:2929-2940.
GIP [1-42]
Cellula-K
((digiuno)
g
)
GLP-1 degraded in vivo is via DPP-4
GLP-1 (green) released into intestinal capillaries is
immediately exposed to DPP-4 (red)1
• >50% of secreted GLP-1
i already
is
l
d degraded
d
d d before
b f
it
reaches the general circulation1
• >40% of circulating GLP-1
is already degraded before it
reaches β-cells2
DPP-4=dipeptidyl peptidase-4.
Histochemistry by C. Ørskov, Panum Institute, Copenhagen. Copyright © 1999, The Endocrine Society.
1. Hansen L, et al. Endocrinology. 1999;140:5356–5363; 2. Deacon CF, et al. Am J Physiol. 1996;271(3 pt 1):E458–E464.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
GLP-1
• L’ingestione di un
pasto misto
è il più importante stimolo fisiologico
fisiologico,
ma anche singoli nutrienti come:
glucosio, ac grassi monoinsaturi e fibre solubili
gg attivatori del GLP-1
sono i maggior
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
• Il profilo secretorio
è tipicamente bifasico
con un picco dopo 15 minuti dall’inizio del
pasto
t ed
d un aumento
t prolungato
l
t dopo
d
30/60 minuti
• La secrezione del GLP-1 è favorita anche
dal vago
attraverso recettori muscarinici M1
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
GLP-1
• Stimola la secrezione di insulina in maniera
glucosio-dipendente
• Sopprime la produzione epatica di glucosio
attraverso l’inibizione glucosio-dipendente della
secrezione di glucagone
• Promuove la proliferazione e la sopravvivenza
delle cellule beta in modelli animali ed in colture
di isole pancreatiche umane
Dipeptidil-Peptidasi-4
p p
p
((DPP-4))
C
Membrana Cellulare
Citosol
• Il DPP-4 è una serino-proteasi appartenente alla famiglia
f
enzimatica
delle prolil-oligopeptidasi che esiste in due diverse forme:
– legata alla membrana cellulare (ampiamente espressa)
– solubile (circolante)
Adattato da Evans DM IDrugs 2002;5:577–585; Drucker DJ Expert Opin Investig Drugs 2003;12:87–100; Rasmussen HB et al Nat Struct Biol
2003;10:19–25.
24
GLP-1 : 30 aminoacidi
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
Catabolismo
C
t b li
del
d l GLP-1
GLP 1
• l’enzima Dipeptidil
p p
Peptidasi-4
p
( DPP-4 )
presente sulla membrana di molti organi e nel
plasma agisce su un’alanina
un alanina in posizione 2
nella
sequenza aminoacidica del GLP
GLP-1
1 intatto
trasformandolo in GLP-1 ( 9-36 ) amide
o in GLP-1 ( 9-37 ) amide
che non hanno p
più nessuna attività di stimolo
sulla secrezione di insulina.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
• L’emivita del peptide bioattivo
è di circa 2 minuti
• La clearance è prevalentemente renale
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
Meccanismi molecolari dell’azione del
pancreas endocrino
GLP-1 sul p
Il GLP-1 agisce sulle cellule bersaglio attraverso il legame
con il GLP-1R
Si trova espresso
g
p
pancreatiche,
• nelle isole del Langherans
• nel rene,
• nel polmone,
p
,
• nel cuore
• in numerose regioni
g
del sistema nervoso centrale e
periferico.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
•
•
•
•
All’interno delle isole pancreatiche
il GLP-1R
si trova prevalentemente sulle cellule β,
identificato anche sulle cellule α e ™..
Il legame con il recettore stimola:
l’attività dell’ADENILCICLASI di membrana
formazione di cAMP con
aumento del Ca libero nel citosol
e successiva esocitosi di insulina.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
Il GLP-1
rifornisce le riserve insuliniche
favorendo l’espressione del gene della
PRO INSULINA
PRO-INSULINA
coinvolgendo
co
o ge do l’attività
att tà de
del
fattore di trascrizione Pdx-1
che garantisce la biosintesi e la secrezione
di insulina
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
Il GLP-1 favorisce la differenziazione
di cellule esocrine e duttali del pancreas
e di cellule epiteliali in cultura
verso cellule β
capaci di secernere insulina
dopo stimolo con glucosio
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
Il GLP-1
g
g
inibisce la secrezione di glucagone
da parte delle isole pancreatiche riducendo
i livelli della glicemia.
g
L’azione inibitoria p
può essere:
• Diretta attraverso l’espressione dei recettori del GLP-1
sulle cellule α
• Indiretta attraverso la stimolazione della secrezione
insulinica e della somatostatina.
Effetti fisiologici del GLP-1
SNC
Promuove la sazietà e riduce l’appetito
Fegato
Riduce HGO mediante
inibizione della increzione
di glucagone
Stomaco
Rallenta lo svuotamento
gastrico
ti
Cellula β
Cellula α
Inibisce l’increzione
di glucagone
GLP-1 è secreto dalle cellule L dell’intestino
Stimola la secrezione
insulinica glucosio-dipendente
Promuove la proliferazione/
sopravvivenza
Inibisce l’apoptosi
p p
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.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali
i i li incretine
i
ti prodotte
d tt dall’organismo
d ll’
i
GIP ( Gl
Glucose-dependent
d
d t Insulinotropic
I
li t
i
Polypeptide )
• La forma attiva del GIP ha 42 aminoacidi
• Secreto dalle cellule K del tratto intestinale
prossimale (digiuno)
• Sit
Sito d’azione:
d’ i
prevalentemente
l t
t cellule
ll l
pancreatiche β
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
• Catabolismo del GIP:
ll’enzima
enzima Dipeptidil Peptidasi-4
Peptidasi 4 ( DPP-4
DPP 4 )
presente sulla membrana di molti organi e
nel plasma agisce su un’alanina in
posizione 2 nella sequenza
p
q
aminoacidica
del GIP intatto (1 -42 ) clivandolo in un
frammento NH2 terminale
(3 -42 ) che perde la sua attività biologica.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
• Clearance
Cl
del
d l GIP:
GIP
• il rene ha un ruolo centrale in quanto
q
nell’insufficirenza renale cronica le
concentrazioni del GIP sono elevate e
l’orletto a spazzola delle cellule renali
contiene
co
te eu
una
a
grande quantità di DPP-4.
Un rruolo
olo nella degrada
degradazione
ione del GIP è
svolto anche dal fegato e dal muscolo.
Emivita di 7 minuti
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
Il Recettore
R
tt
umano del
d l GIP
•
•
•
•
•
•
•
è espresso a livello del:
pancreas endocrino
ghiandole come il surrene,, l’ipofisi
p
ei
e di altre g
testicoli,
p
del tessuto adiposo
del cervello,
dell’endotelio
dell
endotelio vascolare
vascolare,
dell’intestino,
dello stomaco
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali
i i li incretine
i
ti prodotte
d tt dall’organismo
d ll’
i
L’attivazione del recettore del GIP
si associa ad un aumento
dell’attività
dell
attività adenilciclasica,
adenilciclasica
con aumento del
CA+ intracellulare
e conseguente esocitosi dell’insulina
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le
principali incretine prodotte dall’organismo
• Stimola la proliferazione delle cellule beta
• Ha azione anti apoptotica verso le cellule beta
• N
Non h
ha alcuna
l
iinfluenza
fl
sulla
ll secrezione
i
d
dell
glucagone nell’uomo
La Fisiopatologia del diabete di tipo 2
include tre difetti fondamentali
Isola pancreatica
Ridotta produzione di
insulina
Pancreas
Cellula α
Eccessiva
produzione
di
glucagone
Glucagone
in eccesso
Ridotta
insulina
Cellula β
Ridotta
produzione
di insulina
Ridotta
insulina
Iperglicemia
Muscoli e
tessuto adiposo
Fegato
Aumentata produzione
epatica di glucosio
Insulino-resistenza (ridotta
captazione di glucosio)
Adattato da Buse JB et al. In Williams Textbook of Endocrinology. 10th ed. Philadelphia, Saunders, 2003:1427–1483; Buchanan TA Clin
Ther 2003;25(suppl B):B32–B46; Powers AC. In: Harrison’s Principles of Internal Medicine. 16th ed. New York: McGraw-Hill, 2005:2152–2180;
Rhodes CJ Science 2005;307:380–384.
41
Fisiologia del pancreas: gli ormoni insulari sono
critici per una normale tolleranza al glucosio
β Cellule
β-Cellule
α-Cellule
Cellule
Insulina
+
Glucagone
–
Glicemia
Utilizzo
periferico
del
glucosio
Adattato da Unger RH. Metabolism. 1974;23:581.
+
Produzione
epatica di
glucosio
Nel diabete mellito di tipo 2 (DMT2) la disfunzione
delle isole pancreatiche causa iperglicemia
Ipertrofia/iperplasia
α-Cellule
massa
β-Cellule
Insufficiente
Insulina
+
↓ Uptake
Inappropriato
Glucagone
g
–
↑ Glucosio
del
glucosio
Adattato da Ohneda A, et al. J Clin Endocrinol Metab.
1978;46:504–510; Gomis R, et al. Diabetes Res Clin Pract. 1989;6:191–198.
+
↑ produzione
epatica
glucosio
l
i
Nel DMT2, l’insulina insufficiente e l’elevata
secrezione di glucagone determinano iperglicemia
mg/dL
400
Pasto a base di carboidrati
300
NGT
T2DM
200
Glucosio
100
mU//mL
0
150
100
Insulina
50
NGT
DMT2
p
pg/mL
0
150
Glucagone
125
NGT
T2DM
100
75
-60
0
Adattato da Muller WA, et al. N Engl J Med. 1970;283:109–115.
60
120
Tempo (min)
180
240
La funzione beta-cellulare
risulta alterata nel diabete di tipo 2
• Si riscontra la presenza di una serie di anomalie funzionali
quali:
– Alterazioni della pulsatilità del rilascio di insulina
– Aumentati livelli di proinsulina
– Perdita della prima fase di secrezione insulinica
– Anomalie della seconda fase di secrezione insulinica
– Perdita progressiva della massa funzionale beta-cellulare
Adattato da Buchanan TA Clin Ther 2003;25(suppl B):B32–B46; Polonsky KS et al N Engl J Med 1988;318:1231–1239; Quddusi S et al Diabetes
Care 2003;26:791–798; Porte D Jr, Kahn SE Diabetes 2001;50(suppl 1):S160–S163.
45
β-cell area (%)
β-cell mass is reduced in
patients
ti t with
ith T2DM
Controls
T2D
Butler et al. Diabetes 2003; Meier et al. Diabetologia 2005; Meier. Diabetologia 2008
Nel DMT2, la massa di β-cellule è ridotta
significativamente
Controllo
DMT2
35% α-cellule
65% β-cellule
52% α-cellule
α cellule
48% β-cellule
P <0.01
Adattato da Deng S, et al. Diabetes 2004; 53:624–632.
Apoptos
sis
([cells/is
slet)/(% β -cell arrea)]
β-cell apoptosis is increased in T2DM
1.00
LEAN
OBESE
*
0.75
*
0.05
0.02
0.00
ND
T2D
ND
T2D
Butler et al. Diabetes 2003; Meier et al. Diabetologia 2005
Le β-cellule diminuiscono con la progressione del DMT2
R2= 0.4079
0 4079
7 000
7,000
6,000
*
IEq/g di PW
5,000
*
4,000
*
*
3,000
*
2 000
2,000
*
*
*
*
*
1,000
*
*
*
4
5
*
0
0
1
2
3
6
7
Durata della malattia diabetica (anni)
IEq= Isole Equivalenti; PW= Peso pancreatico
Adattato da Deng S, et al. Diabetes 2004; 53:624–632.
8
9
Loss of early insulin secretory
response in T2DM
Healthy controls
Type 2 Diabetes
M.A. Pfeifer et al. Am J Med 70: 579-588, 1981
UKPDS 16
100
10
9
75
HbA
A1c (%)
Fun
nzione be
eta-cellula
are (%)
Il declino della funzione beta-cellulare è associato al
peggioramento dell’iperglicemia
50
25
Dieta/Terapia convenzionale (n=110)
Metformina (n
(n=159)
159)
Sulfonilurea (n=511)
0
0
1
2
3
4
5
A i
Anni
Funzione beta-cellulare
valutata con indice HOMA
6
8
7
6
Dieta/Terapia convenzionale (n=297)
Metformina (n
(n=251)
251)
Insulina o sulfonilurea (n=695)
5
0
1
2
3
4
5
6
A i
Anni
HbA1c in pazienti obesi
UKPDS=United Kingdom Prospective Diabetes Study; HbA1c=Emoglobina glicosilata
Adattato da UKPDS Group Diabetes 1995;44:1249–1258.
52
Studio su una popolazione di Indiani Pima obesi
La disfunzione beta-Cellulare occupa un ruolo
centrale nello sviluppo del diabete di tipo 2
Sensibilità all’Insulina
Funzione Beta-cellulare
2.5
250
2.0
200
Effetto
complessivo
nel tempo
p<0.001
1.5
10
1.0
AIR
R (µU/ml)
M-low (mg
M
g/kg EMBS/min)
p<0.05
0 05
Effetto
complessivo
nel tempo
p<0.0001
100
50
0
0
IGT DiabeteT2
p<0.01
150
0.5
NGT*
p<0.05
NGT
IGT Diabete T2
*Insulino resistenza già presente
*Insulino-resistenza
M-low=eliminazione di glucosio indotta da insulina; EMBS= Estimated Metabolic Body Size (Attività metabolica stimata dell’organismo);
AIR=Acute Insulin Response (Risposta secretoria insulinica acuta); NGT=normal glucose tolerance (Normale tolleranza al glucosio);
IGT=impaired glucose tolerance (Alterata tolleranza al glucosio)
N=17
N
17 Indiani Pima in cui la tolleranza al glucosio è progredita da NGT a IGT e a Diabete di Tipo 2 nell
nell’arco
arco di 5.1±1.5 anni; AIR rilevata in 11
soggetti
M-low è risultata inizialmente molto bassa in coloro che progredivano verso la malattia, eccedendo raramente la produzione di glucosio
endogeno al basale. Ulteriori riduzioni di M-low sono risultate pertanto necessariamente limitate in questo gruppo.
Adattato da Weyer C et al J Clin Invest 1999;104:787–794.
53
Studio Belfast Diet
Nel diabete di tipo 2 la funzione beta-cellulare si riduce progressivamente
nel tempo mentre l’insulino-resistenza resta stabile
Sensibilità all’insulina
all insulina
Funzione beta-cellulare
beta cellulare
80
HOM
MA % betta
HOMA % sensib
bilità
60
40
20
60
40
20
0
0
0
2
4
A i dalla
Anni
d ll diagnosi
di
i
6
0
2
4
6
A i dalla
Anni
d ll diagnosi
di
i
Dati derivanti dai primi 6 anni del follow-up a 10 anni dello studio Belfast Diet: dati relativi a 67 pazienti con diabete di tipo 2 neog
(N=432)
(
) nei quali si è resa necessaria una terapia ipoglicemizzante
g
orale o insulinica in seguito
g
al fallimento del regime
g
diagnosticati
dietetico nell’arco di tempo compreso tra gli anni 5 e 7 dello studio
HOMA=Homeostasis Model Assessment; dati espressi in percentuali rispetto ai valori riscontrati in una popolazione di riferimento di
soggetti non diabetici magri
Adattato da Levy J et al Diabet Med 1998;15:290–296.
54
Nel diabete di tipo 2 l’ ”effetto incretinico” dopo carico
orale di glucosio è ridotto
Diabetici di tipo 2 (n=14)
15
10
5
0
–10 –5
80
60
120
180
Effetto incretinico
normale
40
20
0
–10 –5
*
Glucosio EV
20
15
10
5
0
–10 –5
60
120
180
120
180
80
60
* *
Liv
velli ematic
ci di glucosiio
(mmo
ol/L)
Glucosio orale ((50 g
g/400 ml))
20
Insu
ulina IR (mU
U/L)
Iinsu
ulina IR (mU
U/L)
Liv
velli ematic
ci di glucosiio
(mmo
ol/L)
Soggetti sani (n=8)
* * *
*
60
40
Effetto incretinico
ridotto
* *
20
*
0
60
120
180
T
Tempo
(minuti)
( i ti)
–10 –5
60
T
Tempo
(minuti)
( i ti)
*p≤0.05 vs. corrispettivo valore dopo carico orale
IR=(Insulina) ImmunoReattiva
Adattato da Nauck M et al Diabetologia 1986;29:46–52.
Asse delle incretine: Infusione Orale vs. infusione Endovenosa di Glucosio
55
Studio con Test di Tolleranza al Pasto
I livelli di GLP-1
GLP 1 sono ridotti nel diabete di tipo 2
NGT ((n=33)
33)
Diabetici di tipo 2 (n=54)
20
GLP-1 ((pmol/L)
*
15
*
*
*
*
*
*
10
5
0
0
60
120
180
240
Tempo (minuti)
*p<0
p<0.05,
05 diabetici di tipo 2 vs.
vs NGT
NGT=Normal Glucose Tolerance (Normale Tolleranza al Glucosio)
Il pasto è stato assunto al tempo 0 ed è stato terminato in 10–15 minuti
Adattato da Toft-Nielsen M-B et al J Clin Endocrinol Metab 2001;86:3717–3723.
56
L’infusione di GLP-1 normalizza la glicemia nei
pazienti con DMT2
(n=13)
16
14
Glucosio ((mmol/L)
12
10
8
6
sol. Salina (DMT2)
4
GLP-1 (T2DM)*
no diabete
2
Colazione
Pranzo
08:00
12:00
Spuntino
0
00:00
04:00
Orario del g
giorno (ora:minuti)
(
)
*GLP-1(7-36 amide), infuso per 19 ore.
Adattato da Rachman J, et al. Diabetologia. 1997;40:205-211.
16:00
Studio con Clamp Iperglicemico
L’azione del GIP risulta ridotta nel diabete di tipo 2
20
18
Infusione di GIP (lenta)a
Infusione di GIP (rapida)b
15
p=0.047d
10
5
0
7.7
p=0.14c
4
3
NGT (n=9)
( 9)
Di b t di Tipo
Diabete
Ti 2 (n=9)
( 9)
aLenta=0.8
pmol kg–1 min–1
pmol kg
g–1 min–1
cvs. gruppo NGT a infusione rapida
dvs. gruppo NGT a infusione rapida
bRapida=2.4
NGT= Normal Glucose Tolerance (Normale Tolleranza al Glucosio)
Adattato da Nauck MA et al J Clin Invest 1993;91:301–307.
58
Riepilogo
p g degli
g studi: GLP-1 e GIP nel diabete di tipo
p 2
Pazienti con diabete di tipo 2
Livelli di incretine
GLP-1
Ð (p<0.05 vs. NGT)
GIP
Intatte*
Azioni delle incretine
Intatte
Ð (p=0.047 vs. NGT)
*Se corretto in base a sesso e BMI
NGT= Normal Glucose Tolerance (Normale Tolleranza al Glucosio)
Adattato da Toft-Nielsen M-B et al J Clin Endocrinol Metab 2001;86:3717–3723; Nauck MA et al J Clin Invest 1993;91:301–307.
59
Glucos
sio
(mmoll/L)
Gli effetti del GLP-1 su insulina e glucagone
sono g
glucosio-dipendenti
p
nel diabete di tipo
p 2
Placebo
Infusione di GLP-1
15.0
12.5
10 0
10.0
7.5
5.0
*
*
*
*
*
*
*
G
Glucagon
ne
(pmol/L))
Ins
sulina
(pm
mol/L)
Infusion
250
200
150
100
50
*
*
*
*
In p
presenza di iperglicemia
p g
il GLP-1 stimola il rilascio di
Insulina e sopprime il glucagone
*
*
*
*
20
15
10
5
*
0
60
*
*
120
*
180
Quando i livelli di
glicemia ritornano verso
la norma, i livelli di
i
insulina
li sii riducono
id
e la
l
soppressione di
glucagone si interrompe
240
Tempo (minuti)
N=10 pazienti con diabete di tipo 2.
2 I pazienti sono stati esaminati in due occasioni.
occasioni Nell’intervallo tra l’infusione di GLP-1
GLP 1
e quella di placebo, è stata consentita per 1 giorno sia l’assunzione di un pasto regolare che delle terapie in atto
*p<0.05 GLP-1 vs. placebo
Adattato da Nauck MA et al Diabetologia 1993;36:741–744.
60
Trascrizione del gene dell’insulina promossa dal GLP-1
In Vitro
GLP-1 attivo
Analisi di blot
hybridization
Prove ripetute
tre volte
Unità den
nsitometric
che
Traccia di bande
di mRNA
dell’insulina
Zona om
mbreggiata = tre peptiidi
GLP-1 distinti
1.0
0.5
0
1 2
3
Controllo
1
2
3
1 37
1–37
Adattato da Drucker DJ et al Proc Natl Acad Sci USA 1987;84:3434–3438.
1
2
3
7 37
7–37
1
2
3
1 36
1–36
61
Il GLP-1 aumenta la proliferazione e inibisce l’apoptosi delle
beta-cellule nei ratti diabetici Zucker
P lif
Proliferazione
i
beta-cellulare
b t
ll l
Apoptosi beta-cellulare
2.5
30
2.0
25
15
1.5
20
Aumento di
1.4-volte
1.4
volte
(p<0.05)
Riduzione
di 3.6-volte
(p<0.001)
15
1.0
10
0.5
5
0
0
Controllo
GLP-1
trattati
Controllo
GLP-1
trattati
Studio condotto in ratti diabetici Zucker che hanno ricevuto un’infusione di GLP-1 o soluz. salina per 2 giorni
e, a seguire, un test di tolleranza al glucosio. Sono state raccolte sezioni di pancreas per misurare la massa
insulare, la proliferazione β-cellulare, e l’apoptosi.
Adattato da Farilla L et al Endocrinology 2002;143:4397–4408.
62
Il GLP-1 preserva la morfologia
delle isole pancreatiche umane In Vitro
Controllo
Cellule trattate con GLP-1
Giorno 1
Isole pancreatiche
trattate con GLP-1
in coltura hanno
conservato intatta
Giorno 3
la loro morfologia
per un periodo di
tempo più lungo
Giorno 5
Adattato da Farilla L et al Endocrinology 2003;144:5149–5158.
63