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LE NUOVE TERAPIE DEL DIABETE: INCRETINO MIMETICI E INIBITORI DEL DPP4INCRETINO MIMETICI E INIBITORI DEL DPP4
LE INCRETINE:DALLA FISIOLOGIA ALLA PATOLOGIA
G. Torchio (29/01/2011)
BRAIN GUT AXISBRAIN-GUT AXIS
A causa della comune origine embrionale delle
cellule neuroectodermichesi realizza una
interazione dinamica tra intestino e cervello
( brain-gut axis ):( brain-gut axis ):gli stessi ormoni possono essere presenti
i ll’ t di tsia nell’apparato digerente sia nel sistema nervoso centrale
PROORMONIPROORMONI
Molti ormoni peptidici implicati nel metabolismo intermedio derivano da
precursori strutturalmente più grandi chiamatipiù grandi chiamati
proormoni pche vengono scissi in molecole più piccole
per opera diper opera di convertasi proormonali (Pcs )p ( )
PROORMONIPROORMONI
Da un singolo precursore si possono formare numerosisi possono formare numerosi
Peptidicon attività biologiche diverse,
a seconda del tessuto dove avviene laa seconda del tessuto dove avviene la trasformazionedel precursore
PROORMONIPROORMONI
PROGLUCACONEPROGLUCACONE
ProglucagoneProglucagone
Dal proglucagone si possono formare 6 polipeptidi:
S GRPP GLUC IP-1 GLP-1 IP-2 GLP-2
Dal proglucagone si possono formare 6 polipeptidi:• Glucagone
GRPP Gli ti R l t d P l tid• GRPP Glicentin-Related-Polypeptide• IP-2 ( intervening Peptide-1 )
GLP 1 ( Gl lik tid 1 )• GLP-1 ( Glucagon –like peptide-1 )• IP-2 (intervening Peptide -2 )
GLP 2 ( Gl lik P id 2 )• GLP-2 ( Glucagon –like Peptide-2 )
PROORMONI:PROGLUCAGONE
Nelle cellule endocrine intestinali
e in neuroni di alcune zonein neuroni di alcune zone
dell’encefaloil lil proglucagone
viene scisso dalla PCS in5 differenti peptidi:
PROORMONI:PROGLUCAGONEPROORMONI:PROGLUCAGONE
Glicentina: inibisce la motilità gastro-intestinaleOxintomodulina: inibisce la secrezione acida dello
stomaco e la motilità intestinale. GLP-1: stimola la secrezione insulinica e inibisce laGLP 1: stimola la secrezione insulinica e inibisce la
secrezione di glucagone. Inibisce la secrezione acida e lo svuotamento gastricoacida e lo svuotamento gastrico
GLP-2 : ha effetto trofico sulle cellule della mucosa intestinaleintestinale
IP2 : ( intervening peptide-2 )
PROORMONI: PROGLUCAGONEPROORMONI: PROGLUCAGONE
Quando il proglucagone viene trasformato dalla PCS a livello
delle cellule α del pancreasendocrino da origine a:
Glucagone: che ha un ruolo importante nella contro regolazione della glicemiaMPGF ( Major-proglucagon-fragmenter):attività biologica
sconosciutaGRP ( Glicentin Related Polyptide ): attività biologicaGRP ( Glicentin-Related Polyptide ): attività biologica
sconosciutaIP-1 ( Intervening-Peptide-1): attività biologica sconosciutaIP 1 ( Intervening Peptide 1): attività biologica sconosciuta
IL SISTEMA DELLE INCRETINEIL SISTEMA DELLE INCRETINE
L’introduzione di ciboL introduzione di cibodetermina 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 INCRETINEIL SISTEMA DELLE INCRETINE
• l’assunzione di glucosiol assunzione di glucosioattraverso la stimolazione della
secrezione di insulina da parte delle cellule β ad opera delleda parte delle cellule β ad opera delle
INCRETINE
Definizione di IncretinaDefinizione di Incretina
– Fattore endocrino (ormone gastrointestinale) rilasciato dall’intestino in risposta all’assunzionerilasciato dall intestino in risposta all assunzione di nutrienti, specialmente carboidrati
– Aumenta la secrezione di insulina e inibisce il rilascio di glucagone in modo glucosio-rilascio di glucagone in modo glucosiodipendente
– Gli effetti insulinotropici si manifestano solo in presenza di valori di glicemia > 90 mg/dLpresenza 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(n=8)
Pazienti con Diabete di Tipo 2(n=14)
L
0.6
0.5
800.6
0.5
80 Effetto Incretinico
L’effetto incretinico è ridotto
nel Diabete di tipo 2
na, m
U/L
nmol/
0.4
0.3
60
40na, m
U/L
nmol/
0.4
0.3
60
40
nel Diabete di tipo 2
IR In
suli /L
0.2
0.120IR
Insu
li
/L
0.2
0.120
00
18060 1200
00
18060 1200
Tempo (min)Tempo (min)
Carico orale di glucosio 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 sonobassi a digiunobassi a digiuno
e aumentano rapidamente dopo
l’assunzione di cibol 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:mediato da fattori multipli:
1.Neuronali:coinvolgimento del SNC nella f f li d ll i i li i ( lfase cefalica della secrezione insulinica ( le incretine raggiungono il picco massimo già d 15’ 30’ d ll’i ti di l i /dopo 15’-30’ dall’ingestione di glucosio e/o lipidi, molto prima che tali substrati siano
ti li ll i t ti l )presenti a livello intestinale. ) 2.Neuroendocrini,,
3.Stimolazione diretta da parte del cibo
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismoincretine prodotte dall’organismo
GLP-1 (glucagon-like peptide 1)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 dell’enzima PCS sul(ileo e colon) per l azione dell enzima PCS sul proglucagoneS β G C S• Siti d’azione multipli: cellule β e α, tratto GI, CNS, polmone e cuore
• Le azioni sono mediate da recettori specifici• Il GLP 1 è responsabile della > parte
17
• Il GLP-1 è responsabile della > parte dell’effetto incretinico.
GLP-1 e GIP sono sintetizzati e secreti dall’intestino in risposta all’assunzione di cibo
Cellula L
p
Cellula-L(ileo) ProGIP
Proglucagone
GLP 1 [7 37NH ]GLP-1 [7-37NH2] GIP [1-42]
GLP-1 [7-36NH2]
Cellula-K(digiuno)[ 2] ( g )
GLP-1=Glucagon-Like Peptide-1; GIP=Glucose-dependent Insulinotropic PeptideAdattato da Drucker DJ. Diabetes Care. 26:2929-2940.
GLP-1 degraded in vivo is via DPP-4GLP-1 (green) released into intestinal capillaries is immediately exposed to DPP-4 (red)1
• >50% of secreted GLP-1 i l d d d d b f itis already degraded before it reaches the general circulation1
• >40% of circulating GLP-1 is already degraded before itis 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 mistoè il più importante stimolo fisiologicoè il più importante stimolo fisiologico,
ma anche singoli nutrienti come:glucosio, ac grassi monoinsaturi e fibre solubili
sono i maggior attivatori del GLP-1gg
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismo
• Il profilo secretorioè tipicamente bifasicoè tipicamente bifasico
con un picco dopo 15 minuti dall’inizio del t d t l t dpasto ed un aumento prolungato dopo
30/60 minuti• La secrezione del GLP-1 è favorita anche
dal vagodal vagoattraverso 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• Sopprime la produzione epatica di glucosio attraverso l’inibizione glucosio-dipendente della secrezione di glucagone
• Promuove la proliferazione e la sopravvivenzaPromuove la proliferazione e la sopravvivenza delle cellule beta in modelli animali ed in colture di isole pancreatiche umanedi isole pancreatiche umane
Dipeptidil-Peptidasi-4 (DPP-4)p p p ( )
C
f
Membrana CellulareCitosol
• Il DPP-4 è una serino-proteasi appartenente alla famiglia enzimatica delle prolil-oligopeptidasi che esiste in due diverse forme:– legata alla membrana cellulare (ampiamente espressa)
24
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 Biol2003;10:19–25.
– solubile (circolante)
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismo
C t b li d l GLP 1Catabolismo del GLP-1• l’enzima Dipeptidil Peptidasi-4 ( DPP-4 ) p p p ( )
presente sulla membrana di molti organi e nel plasma agisce su un’alanina in posizione 2plasma agisce su un alanina in posizione 2
nellasequenza aminoacidica del GLP 1 intattosequenza aminoacidica del GLP-1 intatto
trasformandolo in GLP-1 ( 9-36 ) amide o in GLP-1 ( 9-37 ) amide
che non hanno più nessuna attività di stimolo psulla secrezione di insulina.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismo
• L’emivita del peptide bioattivoè di circa 2 minutiè 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 GLP-1 sul pancreas endocrinop
Il GLP-1 agisce sulle cellule bersaglio attraverso il legame con il GLP-1R
Si trova espresso • nelle isole del Langherans pancreatiche, g p• nel rene,• nel polmone, p ,• nel cuore • in numerose regioni del sistema nervoso centrale e g
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 ™.identificato anche sulle cellule α e .Il legame con il recettore stimola:
l’attività dell’ADENILCICLASI di membrana• l’attività dell’ADENILCICLASI di membrana• formazione di cAMP con• aumento del Ca libero nel citosol• e successiva esocitosi di insulina.e successiva esocitosi di insulina.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismo
Il GLP-1rifornisce le riserve insulinicherifornisce le riserve insuliniche
favorendo l’espressione del gene della PRO INSULINAPRO-INSULINA
coinvolgendo l’attività del co o ge do att tà defattore 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 differenziazionedi cellule esocrine e duttali del pancreasdi cellule esocrine e duttali del pancreas
e di cellule epiteliali in culturaverso cellule β
capaci di secernere insulinacapaci di secernere insulina dopo stimolo con glucosio
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismo
Il GLP-1inibisce la secrezione di glucagoneg gda parte delle isole pancreatiche riducendo
i livelli della glicemia.g
L’azione inibitoria può essere:p• 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-1SNCPromuove la sazietà e riduce l’appetito
StomacoRallenta lo svuotamento
t i
FegatoRiduce HGO mediante
inibizione della increzione gastricodi glucagone
Cellula αCellula βStimola la secrezione Cellula α
Inibisce l’increzionedi glucagone
insulinica glucosio-dipendentePromuove la proliferazione/ sopravvivenzaInibisce l’apoptosi
Flint A et al. J Clin Invest. 1998;101:515-520Larsson H et al. Acta Physiol Scand. 1997;160:413-422Nauck MA et al., Diabetologia 1996, 1546-1553Drucker DJ. Diabetes. 1998;47:159–169.
p p
GLP-1 è secreto dalle cellule L dell’intestino
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le i i li i ti d tt d ll’ iprincipali incretine prodotte dall’organismo
GIP ( Gl d d t I li t iGIP ( Glucose-dependent Insulinotropic Polypeptide )
• La forma attiva del GIP ha 42 aminoacidi
• Secreto dalle cellule K del tratto intestinale prossimale (digiuno)prossimale (digiuno)
Sit d’ i l t t ll l• Sito d’azione: prevalentemente cellule pancreatiche β
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismo
• Catabolismo del GIP: l’enzima Dipeptidil Peptidasi-4 ( DPP-4 )l enzima Dipeptidil Peptidasi 4 ( DPP 4 )
presente sulla membrana di molti organi e nel plasma agisce su un’alanina in
posizione 2 nella sequenza aminoacidica p qdel GIP intatto (1 -42 ) clivandolo in un
frammento NH2 terminaleframmento NH2 terminale (3 -42 ) che perde la sua attività biologica.
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le principali incretine prodotte dall’organismo
Cl d l GIP• Clearance del 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 una co t e e u agrande quantità di DPP-4.
Un r olo nella degrada ione del GIP èUn ruolo nella degradazione 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 R tt d l GIPIl Recettore umano del GIPè espresso a livello del:
• pancreas endocrino• e di altre ghiandole come il surrene, l’ipofisi e i g , p
testicoli,• del tessuto adiposop• del cervello,• dell’endotelio vascolaredell endotelio vascolare,• dell’intestino,• dello stomaco• dello stomaco
Incretine: GLP-1 e GIP rappresentano le i i li i ti d tt d ll’ iprincipali incretine prodotte dall’organismo
L’attivazione del recettore del GIP si associa ad un aumentodell’attività adenilciclasicadell attività adenilciclasica,
con aumento delCA+ 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 betaHa azione anti apoptotica verso le cellule beta
N h l i fl ll i d l• Non ha alcuna influenza sulla secrezione del glucagone nell’uomo
La Fisiopatologia del diabete di tipo 2 include tre difetti fondamentaliinclude tre difetti fondamentali
Ridotta produzione di insulina
Isola pancreaticainsulina
Pancreas Cellula αEccessiva produzione
Cellula βRidotta
Glucagone in eccesso
Ridottainsulina
produzione di glucagone
Ridotta produzione di insulina
IperglicemiaMuscoli e
tessuto adiposo
Ridottainsulina
Fegato
Aumentata produzione Insulino-resistenza (ridotta captazione di glucosio)
41
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.
epatica di glucosio captazione di glucosio)
Fisiologia del pancreas: gli ormoni insulari sono critici per una normale tolleranza al glucosio
β Cellule Cellule
critici per una normale tolleranza al glucosio
β-Cellule α-Cellule
Insulina Glucagone–+ +
GlicemiaUtilizzo Produzione Utilizzo
periferico del
glucosio
epatica di glucosio
glucosio
Adattato da Unger RH. Metabolism. 1974;23:581.
Nel diabete mellito di tipo 2 (DMT2) la disfunzione delle isole pancreatiche causa iperglicemiadelle isole pancreatiche causa iperglicemia
massaβ-Cellule
Ipertrofia/iperplasia α-Cellule
InsufficienteInsulina
Inappropriato Glucagoneg
–+ +
↑ Glucosio↓ Uptake
del
↑ produzione epatical idel
glucosio 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.
Nel DMT2, l’insulina insufficiente e l’elevata secrezione di glucagone determinano iperglicemiasecrezione di glucagone determinano iperglicemia
Pasto a base di carboidrati
300
400
NGTT2DM
Glucosio100
200300
mg/
dL
0
100
150
/mL
NGT
1500
Insulina50mU
/ NGTDMT2
Glucagone
100
125
pg/m
L
NGT
75
100p
-60 0 60 120 180 240
NGTT2DM
Adattato da Muller WA, et al. N Engl J Med. 1970;283:109–115.
Tempo (min)
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 insulinicaPerdita della prima fase di secrezione insulinica
– Anomalie della seconda fase di secrezione insulinica
– Perdita progressiva della massa funzionale beta-cellulare
45
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.
β-cell mass is reduced in ti t ith T2DMpatients with T2DM
area
(%)
β-c
ell
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
DMT2Controllo
significativamente
35% α-cellule 52% α cellule35% α-cellule65% β-cellule
52% α-cellule48% β-cellule
P <0.01
Adattato da Deng S, et al. Diabetes 2004; 53:624–632.
β-cell apoptosis is increased in T2DMβ-cell apoptosis is increased in T2DM
LEANOBESE1.00
rea)
]
*0.75
sis β -
cell
ar *
0.05
Apopto
ssl
et)/
(% β
*
0.02
([ce
lls/i
s
T2DT2DND ND0.00
Butler et al. Diabetes 2003; Meier et al. Diabetologia 2005
Le β-cellule diminuiscono con la progressione del DMT2
7 000 R2 0 40797,000
6,000*
R2= 0.4079
5,000
4,000
*
PW
3,000
2 000
*
***
***
IEq/
g di
2,000
1,000*
***
*
*
00 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Durata della malattia diabetica (anni)
IEq= Isole Equivalenti; PW= Peso pancreaticoAdattato da Deng S, et al. Diabetes 2004; 53:624–632.
Loss of early insulin secretory response in T2DMHealthy controls Type 2 Diabetes
M.A. Pfeifer et al. Am J Med 70: 579-588, 1981
UKPDS 16
Il declino della funzione beta-cellulare è associato al peggioramento dell’iperglicemia
are
(%) 100
75
10
9
eta-
cellu
la 75
50 A1c
(%)
8
nzio
ne b
e
Dieta/Terapia convenzionale (n=110)Metformina (n 159)
25
HbA
Dieta/Terapia convenzionale (n=297)Metformina (n 251)
7
6
Fun
A i0 1 2 3 4 5 6
Metformina (n=159)Sulfonilurea (n=511)
00 1 2 3 4 5 6
A i
Metformina (n=251)Insulina o sulfonilurea (n=695)
5
Anni Anni
Funzione beta-cellulare valutata con indice HOMA
HbA1c in pazienti obesi
52
UKPDS=United Kingdom Prospective Diabetes Study; HbA1c=Emoglobina glicosilataAdattato da UKPDS Group Diabetes 1995;44:1249–1258.
Studio su una popolazione di Indiani Pima obesiLa disfunzione beta-Cellulare occupa un ruolo
Sensibilità all’Insulina Funzione Beta-cellulare0 05
centrale nello sviluppo del diabete di tipo 2
2.0
2.5
S/m
in)
200
250p<0.05
p<0.05
R (µ
U/m
l)
1.5
g/kg
EM
B
1 0
150
100
p<0.01Effetto
complessivo nel tempo
Effetto complessivo
nel tempo
AIR
M-lo
w (m
g 1.0
0.5
100
50
p<0.001 p<0.0001
00
M
NGT* DiabeteT2 IGT NGT Diabete T2IGT
*Insulino resistenza già presente
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 Indiani Pima in cui la tolleranza al glucosio è progredita da NGT a IGT e a Diabete di Tipo 2 nell’arco di 5.1±1.5 anni; AIR rilevata in 11
*Insulino-resistenza già presente
53
N 17 Indiani Pima in cui la tolleranza al glucosio è progredita da NGT a IGT e a Diabete di Tipo 2 nell 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.
Studio Belfast DietNel diabete di tipo 2 la funzione beta-cellulare si riduce progressivamente
nel tempo mentre l’insulino-resistenza resta stabile
8060 Funzione beta cellulareSensibilità all’insulina
tabilit
à
60
8060 Funzione beta-cellulareSensibilità all insulina
MA
% b
et
% s
ensi
b
40
40
HO
M
HO
MA
2020
A i d ll di iA i d ll di i
00 2 4 6
00 2 4 6
Anni dalla diagnosi
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 neo-diagnosticati (N=432) nei quali si è resa necessaria una terapia ipoglicemizzante orale o insulinica in seguito al fallimento del regime
Anni dalla diagnosi
54
g ( ) g g gdietetico nell’arco di tempo compreso tra gli anni 5 e 7 dello studioHOMA=Homeostasis Model Assessment; dati espressi in percentuali rispetto ai valori riscontrati in una popolazione di riferimento di soggetti non diabetici magriAdattato da Levy J et al Diabet Med 1998;15:290–296.
Nel diabete di tipo 2 l’ ”effetto incretinico” dopo carico orale di glucosio è ridottoorale di glucosio è ridotto
Glucosio orale (50 g/400 ml) Glucosio EV io
Soggetti sani (n=8) Diabetici di tipo 2 (n=14)
io ( g )
10
15
20
ci d
i glu
cosi
ol/L
)
10
15
20
ci d
i glu
cosi
ol/L
)
0
10
velli
em
atic
(mm
o
5
0
10
5
velli
em
atic
(mm
o
Effetto incretinico normale
0–10
Liv
60 120 180
80
U/L
)
0
80
U/L
)
–5 –10 60 120 180–5
Liv
Effetto incretinicoridotto
40
60
ulin
a IR
(mU
40
60
ulin
a IR
(mU
* * * * * * *
T ( i ti)
0
Iinsu 20
T ( i ti)
0
Insu 20
–10 60 120 180–5 –10 60 120 180–5
** * * * *
55
*p≤0.05 vs. corrispettivo valore dopo carico orale IR=(Insulina) ImmunoReattivaAdattato da Nauck M et al Diabetologia 1986;29:46–52.
Tempo (minuti) Tempo (minuti)
Asse delle incretine: Infusione Orale vs. infusione Endovenosa di Glucosio
I livelli di GLP 1 sono ridotti nel diabete di tipo 2
Studio con Test di Tolleranza al Pasto
I livelli di GLP-1 sono ridotti nel diabete di tipo 2
NGT ( 33)20
* * **
NGT (n=33)Diabetici di tipo 2 (n=54)
15
20
*
**
10
15
(pm
ol/L
)
5
10
GLP
-1 (
0
5
*p<0 05 diabetici di tipo 2 vs NGT
0 60 120 180 240
Tempo (minuti)
56
p<0.05, diabetici di tipo 2 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 minutiAdattato da Toft-Nielsen M-B et al J Clin Endocrinol Metab 2001;86:3717–3723.
L’infusione di GLP-1 normalizza la glicemia nei pazienti con DMT2
16
pazienti con DMT2
(n=13)
12
14
8
10
(mm
ol/L
)
6
8
Glu
cosi
o (
sol. Salina (DMT2)
2
4
SpuntinoPranzoColazione
GLP-1 (T2DM)*no diabete
000:00 04:00 08:00 12:00 16:00
Orario del giorno (ora:minuti)
*GLP-1(7-36 amide), infuso per 19 ore.Adattato da Rachman J, et al. Diabetologia. 1997;40:205-211.
g ( )
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
10
15
p=0.047d
5
10
43
7.7
p=0.14c
NGT ( 9) Di b t di Ti 2 ( 9)0
3
aLenta=0.8 pmol kg–1 min–1
bRapida=2.4 pmol kg–1 min–1
NGT (n=9) Diabete di Tipo 2 (n=9)
58
gcvs. gruppo NGT a infusione rapidadvs. gruppo NGT a infusione rapidaNGT= Normal Glucose Tolerance (Normale Tolleranza al Glucosio) Adattato da Nauck MA et al J Clin Invest 1993;91:301–307.
Riepilogo degli studi: GLP-1 e GIP nel diabete di tipo 2p g g p
Pazienti con diabete di tipo 2
Livelli di incretine Azioni delle incretine
GLP-1 (p<0.05 vs. NGT) Intatte
GIP Intatte* (p=0.047 vs. NGT)
59
*Se corretto in base a sesso e BMINGT= 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.
Gli effetti del GLP-1 su insulina e glucagone sono glucosio-dipendenti nel diabete di tipo 2g p p
sio
l/L) 15.0
12.510 0
PlaceboInfusione di GLP-1
*
In presenza di iperglicemia
Glu
cos
(mm
ol 10.07.55.0
* * * * * * *Infusion p p g
il GLP-1 stimola il rilascio di Insulina e sopprime il glucagone250
200150su
lina
mol
/L)
ne )
10050
20
Ins
(pm
** * * * * **
Quando i livelli di glicemia ritornano verso la norma, i livelli di i li i id l
Glu
cago
n(p
mol
/L) 20
15105
** * *
insulina si riducono e la soppressione di glucagone si interrompe
N=10 pazienti con diabete di tipo 2 I pazienti sono stati esaminati in due occasioni Nell’intervallo tra l’infusione di GLP 1
G
Tempo (minuti)
0 60 120 180 240
60
N=10 pazienti con diabete di tipo 2. I pazienti sono stati esaminati in due occasioni. Nell’intervallo tra l’infusione di 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. placeboAdattato da Nauck MA et al Diabetologia 1993;36:741–744.
Trascrizione del gene dell’insulina promossa dal GLP-1 In Vitro
GLP-1 attivo
Analisi di blot hybridization
1.0ch
e
Zona om
0.5nsito
met
ric
mbreggiata G
LP-1 dis0.5
Traccia di bande di mRNA U
nità
den = tre pepti
tinti
0
Controllo 1 37 7 37 1 361 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
dell’insulina
idi
Prove ripetute tre volte
61
Controllo 1–37 7–37 1–36
Adattato da Drucker DJ et al Proc Natl Acad Sci USA 1987;84:3434–3438.
Il GLP-1 aumenta la proliferazione e inibisce l’apoptosi delle beta-cellule nei ratti diabetici Zuckerbeta-cellule nei ratti diabetici Zucker
P lif i b t ll l Apoptosi beta-cellulare
302.5
Proliferazione beta-cellulare
25
20
2.0
1 5Aumento di
1.4-volte Riduzione
10
151.0
1.5 1.4 volte(p<0.05)
Riduzione di 3.6-volte(p<0.001)
0
5
0
0.5
Controllo GLP-1trattati
Controllo GLP-1 trattati
62
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.
Il GLP-1 preserva la morfologia delle isole pancreatiche umane In Vitrodelle isole pancreatiche umane In Vitro
Cellule trattate con GLP-1Controllo
Isole pancreaticheGiorno 1
Isole pancreatiche trattate con GLP-1 in coltura hanno
Giorno 3conservato intatta la loro morfologia per un periodo di tempo più lungo
Giorno 5
63Adattato da Farilla L et al Endocrinology 2003;144:5149–5158.