absztrakt
A glükagonszerű peptid-1 (GLP-1) terápia ígéretes kezelést jelent a 2-es típusú cukorbetegségben. Ugyanakkor számos korlátozás vonatkozik a jelenleg piacon lévő vagy fejlesztés alatt álló peptid GLP-1 utánzókra. Ez az érdeklődés folyamatos érdeklődéshez vezetett a nem-peptid GLP-1 receptor (GLP-1R) agonisták keresése iránt. Ebben a cikkben röviden tárgyaljuk a GLP-1R új ciklobután-származékú, nem peptid agonistáinak felfedezését, jellemzését és jelenlegi állapotát, beleértve a Boc5-et és újonnan felfedezett WB4-24 analógját. Bár az ilyen vegyületek orális biohasznosulása még mindig nagy kihívásokat jelent, az eddig elért haladás arra ösztönöz minket, hogy azonosítsunk egy valóban "gyógyszeres" kis molekulájú agonistát a GLP-1R számára.
A 2-es típusú diabetes mellitus (T2DM) számos diszfunkcióval jár, amelyek az inzulinrezisztencia és az elégtelen inzulinszekréció kombinációjából adódnak. Hiperglikémia jellemzi, és mikrovaszkuláris, makrovaszkuláris és neuropátiás szövődményekkel társul. A T2DM okozati összefüggésben van az elhízással is, ami önmagában globális egészségügyi terhet jelent 1. Megfelelő intézkedés hiányában a becslések szerint 2030-ig legalább 350 millió T2DM-es ember él a világon 2. Ezt a helyzetet tovább súlyosbítja az a tény, hogy a jelenleg rendelkezésre álló gyógyszerek, mint például az inzulin, a szulfonilureák és a tiazolidindionok hatékonysága korlátozott, és nem foglalkoznak a két fő problémával, a β-sejtek csökkenő funkciójával és a kapcsolódó elhízással. Ezért a cukorbetegség és a kapcsolódó anyagcserezavarok leküzdésére új gyógyszerek keresése indokoltan intenzív.
A glükagonszerű peptid-1 (GLP-1) terápia alternatív és hatékony megközelítést jelent a T2DM3 kezelésében. A GLP-1 egy gasztrointesztinális peptid, amelyet a proglucagon gén termel a vékonybél L-sejtjeiben tápanyagok hatására. Úgy gondolják, hogy antihiperglikémiás hatással bír az inzulin szekréciójának serkentésével, a gyomor kiürülésének lassításával, a glükagon felszabadulásának gátlásával, a β-sejtek proliferációjának és differenciálódásának stimulálásával, valamint a jóllakottság javításával 4. A GLP-1 ideális és kiegészítő megközelítésnek tűnik a T2DM kezelésében, több okból 3: (i) a glükózfüggő inzulin felszabadulás nem okoz hipoglikémiát; (ii) az élelmiszer-fogyasztás visszaszorítása súlycsökkenéshez vezet; és (iii) a β-sejtek tömegének és működésének védelme csökkenti a T2DM súlyosságát. Ezeknek az előnyöknek a klinikai előnyökre történő kiterjesztésének legfőbb korlátja azonban a GLP-1 in vivo nagyon rövid felezési ideje (kb. 1-2 perc) 5. Ennek tulajdonítható a dipeptidil-peptidáz IV (DPP-IV) által okozott NH2-terminális lebontás és a vese-clearance 6. Ezért jelentős erőfeszítéseket tettek olyan molekulák azonosítására, amelyek a farmakokinetikai tulajdonságokkal rendelkező GLP-1 útvonalat aktiválják.
A jelenleg rendelkezésre álló GLP-1 utánzó szerek a 7. ágensek két osztályát foglalják magukban: GLP-1R agonisták (pl. Exenatid és liraglutid), amelyek szerkezetileg kapcsolatban állnak a GLP-1-vel és az orálisan elérhető DPP-IV inhibitorokkal (pl. Sitagliptin, saxagliptin és vildagliptin). . amelyek növelik a keringő GLP-1 koncentrációt az endogén GLP-1 lebomlásának korlátozásával. Különböző humán és állatkísérletek azt mutatják, hogy ezek a terápiás szerek jelentős csökkenést érnek el a hemoglobin A (1c) (HbA1c) szintben anélkül, hogy jelentős hipoglikémiát okoznának. Ezenkívül súlyvesztést figyeltek meg a GLP-1R agonisták mellett, amelyek jótékony hatással voltak az emberi szívműködésre 8. Noha a GLP-1 utánzó szerek piaci kilátásai kedvezőnek tűnnek, bizonyos korlátozások, például a szintetikus peptidekhez szükséges ismételt injekciók és a súlyhiány a DPP-IV inhibitorokkal végzett kezelést követően, megakadályozhatják, hogy teljes mértékben kiaknázzuk a GLP-1 terápiás potenciálját. így az aktív nem peptid GLP-1R agonisták továbbra is ígéretes megközelítést jelentenek az ilyen kihívások kezelésében.
A GLP-1R a B osztályú G-fehérjéhez kapcsolt receptorokhoz (GPCR) tartozik, amelyek hét membrán átívelő doménből állnak, amelyeket három extracelluláris és három intracelluláris hurok köt össze. Általánosan elismert tény, hogy a GPCR-k a terápiás beavatkozás legfontosabb célcsoportja 9. Bár számos példa található az A osztályú GPCR-ekre, amelyeket kis molekulájú agonisták aktiválnak, a B osztályú GPCR-ekhez nagyon kevés nem-peptid ligandumot fedeztek fel. Például csak néhány kicsi, különböző szerkezeti jellemzőkkel és funkcionális szelektivitással rendelkező molekulákkal rendelkező (alacsony ortoszterikus, alloszterikus, pre alloszterikus, inverz vagy részleges/teljes agonisták) kis agonistákat írtak le 10, 11, 12, 13, 14, 15 . Közülük a szubsztituált ciklobután Boc5 olyan, amelyet szisztematikusan vizsgáltak in vitro és in vivo. .
gyógyszertan
Noha a db/db egér a cukorbetegség megfelelő modellje, az emberi T2DM és az elhízás patogenezise nincs teljesen szimulálva. Ezért később megvizsgáltuk a Boc5 terápiás alkalmazhatóságát a diéta által kiváltott elhízás (DIO) egérmodelljében, amelyet általában az új antidiabetikus szerek hatékonyságának értékelésére használnak. Egy hím C57BL/6J egereken végzett dózistartományi kísérleti vizsgálat alapján, ahol a DIO-t a Boc5 szakaszos adagolásával teljesen meg lehetett akadályozni (S1. Ábra), megterveztük és elvégeztük ennek az indikációnak az átfogó vizsgálatát. Hetente háromszor, nem naponta egyszer, a Boc5 ip-injekciói (0, 3, 3 és 1 mg) 12 héten át tipikus dózisfüggő válaszokat eredményeztek az ételbevitel, az adipozitás, a glükóz homeosztázis és az inzulinérzékenység szabályozásában 17, mint számolt be. korábban db/db egerekben 11, 16. Érdekes módon a Boc5 képes volt normalizálni a hasnyálmirigy β-sejt tömegét és a szigetecske méretét azáltal, hogy elnyomta a kompenzációs β-sejtek hiperpláziáját inzulinrezisztens DIO egerekben, diszlipidémia normalizálásával, adipocitokin diszregulációval, adipocita diszfunkcióval és májkárosodással. .
Számos in vitro vizsgálatban (11. luciferáz-riporter és 11. kötési vizsgálat) és rövid távú in vivo (11-es táplálékbevitel, 16 gyomorürítés és 16 inzulinszekréció stimulálása) során olyan vizsgálatokat végeztek, amelyekben GLP-1-et vagy exenatidot használtak pozitív kontrollként. a Boc5 hatása hasonló volt a peptidekéhez, bár ezek körülbelül 3-4 nagyságrenddel erősebbek. Noha a GLP-1R agonisták perifériás beadása által kiváltott anorektikus hatás helye (i) nem világos, számos bizonyíték azt sugallja, hogy az exenatid és a liraglutid táplálékfelvételének gátlását a sub-diaphragmaticus vagálban expresszált GLP-1R aktiválása közvetíti az afferensek mellett az agyban is. Ebben a szakaszban nem tudjuk, hogy a Boc5 átjut-e a vér-agy gáton, korábbi munkánk azt mutatta, hogy a Boc5 6 mg-os dózisban indukált étvágykerülés (CTA) C57BL/6J 16 egerekben, ami mind a perifériás, mind a központi GLP-1 jelátviteli utak.
Boc5 és WB4-24 szerkezetek.
Teljes méretű kép
Javulás
A GLP-1R agonisták ezen osztályának szerkezete és aktivitása közötti kapcsolat megértése érdekében szimmetrikus kémiai erőfeszítéseket tettek a mag optimalizálására, Boc5-től nyugatra és keletre (1. ábra). Az előállított több tucat analóg közül a WB4-24 erősebb bioaktivitást mutatott, mint a Boc5 in vitro (GLP-1R és cAMP kötődés) és in vivo (a táplálékfelvétel gátlása) 19. Ezekkel az eredményekkel egy sor kísérletet terveztünk és hajtottunk végre a vegyület jellemzésére a fent leírt egér DIO modell segítségével. Először a WB4-24 hatását tanulmányoztuk az energia-anyagcserére. Amint a 2A. És 2B. Ábra mutatja, a WB4-24 időszakos adagolása (ip, hetente háromszor) jelentős dózisfüggő súlyvesztést eredményezett az első 12 hetes kezelési periódus alatt. A maximális súlyveszteség körülbelül 31,8% volt (P
A WB4-24 hatása a glükóz homeosztázisra DIO egerekben. A kísérleteket az 1. ábrán leírtak szerint hajtottuk végre, és az intraperitoneális glükóz tolerancia (IPGTT) vizsgálatokat a kezdeti teszt után a 0. (A), 4. (B), 12. (C), 20. (D) és 28. (E) héten végeztük. . a WB4–24 kezelése. Minden egér (F) esetében kiszámítottuk a glükózszintet a 0 és 120 perc közötti integrált görbe alatt (AUC 120). A statisztikai elemzést GraphPad Prism szoftver segítségével egyirányú ANOVA-val, majd Bonferroni post hoc analízissel végeztük. Az értékeket átlag ± SEM értékként jelentjük. n = 6-9 csoportonként. bP e P f P 0.05, 4. ábra). A szérum jóllakottsági hormonok ilyen alkalmazkodását elhízott állapotban 20 előtt dokumentálták. Ezzel szemben mind a WB4-24, mind a Boc5 kezelése szignifikánsan csökkentette a szérum inzulinszintjét (P 21, A glükagon szekréció szuppressziója a Boc5 és a WB4-24 szubkrónikus beadása után) tovább alátámasztja dogmánkat, miszerint ez a molekulacsoport valóban aktiválja a GLP- 1 hatás (1. táblázat).
A plazma antitest-titerek és a terápiás hatékonyság összefüggése WB4-24-vel kezelt DIO egerekben. A WB4-24 antitest titereknek nem volt statisztikailag szignifikáns korrelációjuk a testtömeggel (r = 0,7758, P = 0,698, n = 6; A) vagy az AUC 120 IPGTT-vel (r = 0,5627, P = 0,245, n = 6; C). A B oszlop vonala a WB4-24 antitesttiterek és a napi táplálékfelvétel közötti pozitív korrelációt jelzi (r = 0,8227, P = 0,0444, n = 6). A statisztikai elemzést a GraphPad Prism Pearson korrelációs elemző szoftver segítségével végeztük.
Teljes méretű kép
következtetés
A szerző közreműködése
A kutatást Ming-wei WANG, Da-wei MA, Da-fang ZHONG, Chuan LI és Ling YANG tervezte; A kísérleteket min. HE, Ni GUAN, Wei-wei GAO, Guang-bo GE, Qing LIU, Xiao-yan WU és Xiao-yan CHEN; Az adatokat Ming-wei WANG, Da-fang ZHONG, Guang-bo GE, Chuan LI és Ling YANG elemezték; és Min HE és Ming-wei WANG írtak közleményt.
További információ
Word dokumentumok
További 1. ábra
A Boc5 intraperitoneális injekciójának megelőző hatása étrend okozta elhízott (DIO) egerekben
További 2. ábra
A Boc5 szubkután beadásának hatása a HbA1c-re diabéteszes> i/i egerekben