Κυριάκος Καζάκος Διαβητολογικό Κέντρο ΑΧΕΠΑ

Παρουσίαση με θέμα: "Κυριάκος Καζάκος Διαβητολογικό Κέντρο ΑΧΕΠΑ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Κυριάκος Καζάκος Διαβητολογικό Κέντρο ΑΧΕΠΑ
Θεραπευτικές προσεγγίσεις που στοχεύουν στο α-κύτταρο και στο γλουκαγόνο Κυριάκος Καζάκος Διαβητολογικό Κέντρο ΑΧΕΠΑ

2 Ο μεταβολισμός ελέγχεται από την ινσουλίνη και το γλουκαγόνο
Παγκρεατικές ορμόνες, ινσουλίνη & γλουκαγόνο ρυθμιστές του μεταβολισμού Ο μεταβολισμός ελέγχεται από την ινσουλίνη και το γλουκαγόνο

3

4 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

5 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

6 Net Hepatic Glucose Production (mg/min)
START INFUSION * 150 (n= 8†) 75%  in HGP 100 Net Hepatic Glucose Production (mg/min) The role of glucagon in glucose homeostasis was evaluated by inducing selective glucagon deficiency in normal men.1 An infusion of 0.9 mg/h somatostatin (to suppress endogenous insulin and glucagon) plus 150 µU/kg/min regular pork insulin (to re-simulate endogenous insulin secretion) was delivered for 2 hours. Circulating insulin levels were maintained at 10 to 14 µU/mL. Euglycemia was maintained by variable-rate intravenous glucose administration. As a result of this infusion Glucagon levels were reduced by more than 50%. Simultaneously, glucose output from the liver fell by 75%. These results reveal that isolated glucagon deficiency is associated with a marked and sustained reduction in hepatic glucose measures, indicating that glucagon plays a key role in hepatic glucose production. Reference 1. Liljenquist JE, Mueller GL, Cherrington AD, et al. Evidence for an important role of glucagon in the regulation of hepatic glucose production in normal man. J Clin Invest. 1977;59:369–374. 50 <.01 < .01 < .01 vs. baseline < .01 < .01 < .01 < .01 < .01 –30 30 60 90 120 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.

7 Ανοσοιστοχημική 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 η έκφραση sst 5 περιορίζεται στη περιφέρεια. Scale bar, 50 μm

8 Έκφραση των sst 1-5 στα β,α,δ και PP κύτταρα
σε μη διαβητικά και διαβητικά ποντίκια

9 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

10 Σύνδεση γλουκαγόνου-υποδοχέα Δράση γλουκαγόνου

11 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

12 Hyperglycemia of diabetic rats decreased by a glucagon receptor antagonist
Johnson, Goebel. Science 1982

13 Δομή του ανταγωνιστή του GR

14 Η επίδραση της IV χορήγησης του GR ανταγωνιστή στη γλυκόζη διαβητικών ποντικών

15 Ανταγωνιστές υποδοχέων του γλουκαγόνου Μη πεπτιδικά μόρια
Ανταγωνιστές υποδοχέων του γλουκαγόνου Μη πεπτιδικά μόρια NNC (3-cyano-4-hydroxybenzoic acid [1-(2,3,5,6-tetramenthylbenzyl)-1H-indol-4-ylmenthylene] hydrazide) Σκυρίνη BAY Petersen and Sullivan, Diabetologia 2001

16

17 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

18 Δράση της Σκυρίνης

19 Eπίδραση της Σκυρίνης στην παραγωγή cAMP σε ηπατοκύτταρα ποντικών.

20 Eπίδραση της Σκυρίνης στην ηπατική παραγωγή γλυκόζης

21 Effects of a novel glucagon receptor antagonist (Bay ) on glucagon-stimulated glucose production in humans Peterson, Sullivan. Diabetologia 2001

22 Μεταβολές των επιπέδων του Bay 27-9955 μετά τη χορήγηση 75 και 200mg από το στόμα

23 Πρωτόκολλο μελέτης χορήγησης Bay 27-9955 σε 14 υγιείς εθελοντές

24 Επίδραση 70 mg Bay vs placebo στην ινσουλίνη (Α), το γλουκαγόνο (Β) και τα επίπεδα γλυκόζης (C) κατά τη διάρκεια υπεργλουκαγοναιμίας

25 Επίδραση 200 mg Bay vs placebo στην ινσουλίνη (Α), το γλουκαγόνο (Β) και τα επίπεδα γλυκόζης (C) κατά τη διάρκεια υπεργλουκαγοναιμίας

26 Μείωση της ηπατικής παραγωγής γλυκόζης μετά τη χορήγηση γλουκαγόνου και Bay 27-9955

27 Ολιγονουκλεοτιδικοί αναστολείς του υποδοχέα του γλουκαγόνου GR
Μείωση έκφρασης γλυκογονολυτικών και νεογλυκογενετικών ενζύμων στο ήπαρ Αύξηση της έκφρασης του GLP-1

28 Η χορήγηση ολιγονουκλεοτιδικού αναστολεα GR (25mg/kg) μειώνει το GR mRNA και τα επίπεδα γλυκόζης

29 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

30 H χορήγηση ολιγονουκλεοτιδικού αναστολέα του GR μειώνει την ικανότητα σύνδεσης του γλουκαγόνου με τον υποδοχέα της ηπατική μεμβράνης.

31 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

32 Αύξηση επιπέδων GLP-I μετά τη χορήγηση ολιγονουκλεοτιδικού αναστολέα GR
Αύξηση των επιπέδων ινσουλίνης Έκφραση νησιδιακών γονιδίων

33 Μονοκλωνικά αντιγλουκαγονικά αντισώματα Glu-mAb
Novoclone Glu-001, Novo Nordisk Bagsvaerd Denmark IgG1 αντίσωμα Παράγεται από υβριδική καλλιέργεια BALB/c κύτταρα σπληνός και XG3-AG8-6.5,3 κύτταρα μυελώματος Ολική ικανότητα σύνδεσης TBC 40nmol/ml

34 Εξουδετέρωση εξωγενούς Γλουκαγόνου (2.86 ml/kg) με
μονοκλωνικά αντισώματα GLU mAb (4 ml/kg)

35 Ινκρετινικοί παράγοντες

36 Εντερο-ινσουλινικός άξονας
Creutzfeldt W. Diabetologia. 1979;16:75-85. Copyright © 1979 Springer-Verlag. Reprinted with permission from Springer-Verlag.

37 GLP-1 και GIP GLP-1: Glucagon-Like Peptide–11
30/31-amino acid peptide N-terminal region GIP: Glucose-Dependent Insulinotropic Peptide2 This slide represents the amino acid sequences of glucagon-like peptide–1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP). Both hormones are from the Secretin-Glucagon family of peptides. The amino acid residues shown in gold are those shared with the structure of glucagon. The second and third amino acids shown in red represent alanine and glutamate, the site at which the enzyme, dipeptidyl peptidase–IV (DPP-4), acts to cleave the N-terminal dipeptide, thus inactivating the hormones (to be discussed subsequently). 42-amino acid peptide N-terminal region 1 Image courtesy of Cyril Sarrauste de Menthière, PhD, Institute of Human Genetics, Montpellier, France ( 2 Available at

38 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] GIP [1-42] This schematic compares the synthesis and secretion of GLP-1 and GIP. Both GLP-1 and GIP are released from the gut in response to nutrient intake—primarily glucose and fat. GLP-1 is synthesized from proglucagon in specialized endocrine L-cells located in the mucosa of the lower intestine. GIP is synthesized in K-cells located in the upper intestinal mucosa. K-Cell (νήστις) GLP-1 [7-36NH2] GLP-1=Glucagon-Like Peptide-1; GIP=Glucose-dependent Insulinotropic Peptide Adapted from Drucker DJ. Diabetes Care. 26:

39 Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1)
His Ala Glu Gly Thr Phe Ser Asp Lys Gln Leu Tyr Ile Trp Val Arg 7 36 9 -NH2 Slide Index ARC-GL0003 L: A,B,C DISCUSSION POINTS: GLP-1 is a proglucagon derived peptide. The liberation of GLP-1 in the intestine, but not the pancreas, appears to be due to tissue specific expression of pro-hormone convertase 1/3 in the enteroendocrine cells of the intestines. The major products of the proglucagon molecule in the pancreas are glucagon and major proglucagon fragment (MPGF), while those of the intestine are: glicentin, oxyntomodulin, GLP-1, GLP-2 and intervening peptide. SLIDE BACKGROUND: GRPP Glucagon IP-1 GLP-1 IP-2 GLP-2 1 30 64 69 78 107/8 126 158 123 111 72 61 33 Glicentin MPGF Oxyntomodulin Πάγκρεας Έντερο Glucagon MPGF Glicentin Oxyntomodulin GLP-1 GLP-2 IP-2 Drucker DJ. Mol Endocrinol. 2003;17:

40 Υποδοχείς GLP-1 και GIP -Cell Ac Ac GLP-1 GIP Gs Gs ATP cAMP PKA
Insulin Gs Ac GLP-1 Gs Ac GIP ακαι βκύτταρα Πνεύμονες Εγκέφαλος Ήπαρ Μυικός ιστός Νεφροί Ιστική κατανομή α και β κύτταρα Στόμαχος 12δάκτυλο Λιπώδης ιστός Επινεφρίδια Υπόφυση Adapted from Fehmann H, et al. Endocr Rev. 1995; 16:

41 Πλειοτροπικές δράσεις του GLP-1
ΚΝΣ Προάγει τον κορεσμό και ελαττώνει την όρεξη ΗΠΑΡ Αναστέλλει την ηπατική παραγωγή γλυκόζης ΣΤΟΜΑΧΟΣ Ελαττώνει την κένωση Β-cell Διεγείρει την έκκριση και βιοσύνθεση της ινσουλίνης Προάγει τον πολλαπλασιασμό-επιβίωση Αναστέλλει την απόπτωση α cell Αναστέλλει την έκκριση του γλουκαγόνου GLP-1 εκκρίνεται από τα L-κύτταρα Flint A, et al. J Clin Invest. 1998;101: Larsson H, et al. Acta Physiol Scand. 1997;160: Nauck MA, et al. Diabetologia. 1996; Drucker DJ. Diabetes. 1998;47:159–169

42 Δράση του GLP-1 στο α-κύτταρο
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

43 Το GLP-1 ελαττώνει την έκκριση του γλουκαγόνου σε υγιή άτομα
Stepwise Hyperglycemic Clamp Study (n=8) 35 30 25 20 15 10 5 Glucagon (ng/L) Glucose (mmol/L) Placebo GLP-1* *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:

44 Tο φαινόμενο της ινκρετίνης διαταράσσεται στο ΣΔ2
NGT (n=8) T2DM (n=14) 240 240 180 180 Plasma Glucose (mg/dL) Plasma Glucose (mg/dL) 90 90 60 120 180 60 120 180 30 30 IV Glucose Oral Glucose The so-called incretin effect refers to differences between responses to oral and intravenous glucose that are attributable to factors other than the CNS (so-called cephalic phase response) or to glucose itself (postprandial response).1 In 8 healthy persons receiving an oral glucose load or the equivalent IV glucose infusion (top left), the effect was dramatic (bottom left): the oral dose triggered a significantly greater insulin response (as represented by C-peptide levels).1 In 14 persons with T2DM, the same stimuli produced higher blood glucose levels (top right) but essentially no incretin effect (bottom right).1 That is, no significant difference could be discerned between the responses to oral and matched IV glucose infusion. The contribution of incretin factors to total C-peptide responses was calculated to be 58% in controls but only 8% in persons with T2DM. Thus, the incretin effect is dramatically reduced in people with T2DM, compared with NGT. 1. Nauck M, Stöckmann F, Ebert R, et al. Reduced incretin effect in type 2 (non-insulin-dependent) diabetes. Diabetologia. 1986;29:46-52. 20 20 C-Peptide (nmol/L) * C-Peptide (nmol/L) 10 10 60 120 180 60 120 180 Time (min) Time (min) *P <.05 Adapted from Nauck M, et al. Diabetologia. 1986;29:46-52.

45 Το GLP-1 αποκαθιστά την έκκριση της ινσουλίνης και του γλουκαγόνου σε άτομα με ΣΔ2
50 100 150 200 250 300 * –30 30 60 90 120 180 210 240 Time (min) GLP-1 infusion Glucose (mg/dL) (n=10) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 * –30 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) GLP-1 infusion C-peptide (nmol/L) –30 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) 5 10 15 20 25 * GLP-1 infusion Glucagon (pmol/L) In this study, a GLP-1 infusion normalized fasting plasma glucose in patients with poorly controlled T2DM.1 The subjects were 10 patients with T2DM in whom diet and medications had yielded unsatisfactory glycemic control. In the fasting state, they underwent intravenous infusion of saline or GLP-1. After less than 4 hours of GLP-1 treatment, plasma glucose (left) had fallen to normal fasting levels. At first, insulin levels increased significantly (P <.05), as reflected by rising C-peptide levels (middle). With glucose in the normal range, C-peptide levels dropped back toward baseline. Glucose levels remained stable despite continued GLP-1 infusion. Glucagon (right) levels were also significantly reduced (P <.05) during the GLP-1 infusion. Once plasma glucose approached normal fasting levels, glucagon returned to baseline values. These findings suggest not only that GLP-1 normalizes plasma glucose concentrations but also that the reduction in glucagon may itself play a role in this normalization process. Although the direct influence of glucose and the elevation of insulin concentrations can account for some of the effect on glucagon, in patients where insulin and C-peptide increased only slightly glucagon concentrations were still lowered. It is possible then, that the ability of GLP-1 to normalize plasma glucose is at least partially related to its ability to inhibit the -cell secretion of glucagon. Reference 1. Nauck MA, Kleine N, Ørskov C, Holst JJ, Willms B, Creutzfeldt W. Normalization of fasting hyperglycaemia by exogenous glucagon-like peptide 1 (7-36 amide) in type 2 (non–insulin-dependent) diabetic patients. Diabetologia. 1993;36:741–744. *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. GLP-1† Saline

46 Το GLP-1 προκαλεί γλυκοζοεξαρτώμενη αναστολή της έκκρισης του γλουκαγόνου στο ΣΔ2
17.5 15.0 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0.0 * Glucose (mmol/L) GLP-1/PBO infusion -15 60 120 180 240 Time (min) Placebo GLP-1 25 20 15 10 5 Glucagon (pmol/L) Data are mean ± SE. * P < 0.05 Nauck MA, et al. Diabetologia. 1993;36:

47 Η έγχυση GLP-1 ομαλοποιεί τα επίπεδα της γλυκόζης σε άτομα με ΣΔ2
(n=13) 2 4 6 8 10 12 14 16 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 Snack Lunch Breakfast Glucose (mmol/L) Time of Day (hh:mm) Saline (T2DM) GLP-1 (T2DM)* No diabetes *GLP-1(7-36 amide) Adapted from Rachman J, et al. Diabetologia. 1997;40:

48 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: Fineman MS, et al. Diabetes Care. 2003;26:

49 Liraglutide (NN2211) ανάλογο GLP-1 μακράς δράσης
His Ala Thr Ser Phe Glu Gly Asp Val Tyr Leu Gln Lys Ile Trp Arg C-16 fatty acid (palmitoyl) 7 9 37

50 Το GLP-1 διασπάται ταχύτατα από το DPP-4
 A G F S V S L G A H E T T D S Y E Q A 7 9 A K K F R V L G W I E G 37 T½ = 1–2 minutes *Amino acids shown in gold are homologous with the structure of glucagon.

51 Αναστολείς του ενζύμου DPP-4
Vildagliptin Sitagliptin

52 Μεταγευματικές μεταβολές του γλουκαγόνου μετά τη χορήγηση vildagliptin

53 Γλυκαγόνη πλάσματος (pg/ml)
Μελέτη OGTT Μιας Δόσης 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 Sitagliptin also suppressed glucagon levels after OGTT. Plasma glucagon levels were approximately 7% and 14% lower with sitagliptin 25 mg and 200 mg, respectively, after glucose challenge (p=0.02 vs. placebo for sitagliptin 25 mg and p<0.001 vs. placebo for sitagliptin 200 mg).1 Γλυκαγόνη πλάσματος (pg/ml) 60 50 1 2 3 4 5 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) Reference Data on file, MSD ______________________.

54 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.