Fővárosi Szent János Kórház, II. Belosztály 1 és Fővárosi Károlyi Sándor Kórház, I. Belosztály 2

Átírás

1 Fővárosi Szent János Kórház, II. Belosztály 1 és Fővárosi Károlyi Sándor Kórház, I. Belosztály 2 A GLUKAGON-SZERŰ PEPTID (GLP)-1 RÉSZVÉTELE A SZÉNHIDRÁT-ANYAGCSERE SZABÁLYOZÁSÁBAN, RECEPTORAGONISTÁI ÉS ANALÓGJAI POTENCIÁLIS HELYE A 2-ES TÍPUSÚ DIABETES MELLITUS JÖVŐBENI TERÁPIÁJÁBAN Winkler Gábor dr., 1 Cseh Károly dr. 2 Összefoglalás Az incretinek, a bél által termelt hormonok élettani szerepe az inzulin-elválasztás serkentése a táplálék vércukorszint-emelő hatásának mérséklése céljából. Eddig két ilyen tényező, a vékonybél fölső szakaszának K- sejtjei által termelt glukózdependens insulinotrop polipeptid (GIP) és az alsó szakaszának L-sejtjeiben képződő glukagon-szerű peptid (GLP)-1 e tulajdonságát, az inzulinszekréció vércukorszint-függő stimulálását mutatták ki. 2-es típusú diabetesben igazolták a GLP-1 csökkent termelődését, valamint parenteralis, infúziós bevitelének inzulintermelést fokozó, a postprandialis -és az éhomi - vércukorszintet csökkentő hatását. Minthogy a természetes GLP-1 felezési ideje igen rövid, klinikai célra csak a lebontásáért felelős dipeptidil-peptidáz (DPP)- IV enzimnek ellenálló variánsok alkalmazása jöhet szóba. Ilyen anyag a Gila monster nevű arizonai gyík nyálában megtalálható GLP-1-receptor-agonista természetű exendin-4 (szintetikusan előállított változata az exenatide), illetve a GLP-1-analóg liraglutide. Előállítottak hatékony DPP-IV-gátló szereket is, amelyek a természetes GLP-1 (és GIP) biológiai hatásának növelésével fejthetik ki vércukorcsökkentő hatásukat. A közlemény az incretin(o)mimeticumok kutatásának jelen helyzetéről ad áttekintést. Kulcsszavak: incretinek, GLP-1, exenatide, liraglutide, DPP-IV-gátló szerek CONTRIBUTION OF THE GLUCAGON LIKE PEPTIDE (GLP)-1 IN THE REGULATION OF THE CARBOHYDRATE METABOLISM, THE POTENTIAL ROLE OF ITS RECEPTOR AGONISTS AND ANALOGUES IN THE TREATMENT OF TYPE 2 DIABETES MELLITUS Summary The physiological role of the so called incretins, hormones produced by the upper gastrointestinal tract is the meal-adapted stimulation of insulin secretion. Two substances have been proved to exert this effect, glucose dependent insulinotrop polypeptide (GIP) secreted by K-cells, and the glukagon-like peptide (GLP)-1 respectively, produced by L-cells of the small intestine, both of them resulting in a glucose-dependent insulin secretion. An absent or decreased meal-induced response of GLP-1 could be verified in type 2 diabetes, whereas infusion of the substance restored - at least partly - the delayed and/or damaged insulin secretion, with a marked improvement in the postprandial as well as in the fasting blood glucose levels. Because the half life time of the natural GLP-1 is very short due to a quick degradation by the ubiquiter enzyme dipeptidyl peptidase (DPP)-IV, for a potential clinical use only derivates resistant to DPP-IV could be applied. Exendin-4, originally isolated from the venom of the lizard Gila monster (Heloderma suspectum), and its synthetic variant, exenatide were proved to be potent GLP-1 receptor agonists in humans, while GLP-1 equivalent properties of a synthetic compound, liraglutide could also be verified. Recently some potent DPP-IV inhibitors were also developed, which exert a blood glucose lowering effect through the potentiation

2 of biological effects of GLP-1 (and possibly of GIP). The article gives an overview of the recent knowledge on this field, outlined also the potential place of these drugs in the future anidiabetic therapy of type 2 diabetes. Key words: incretins, GLP-1, exenatide, liraglutide, DPP-IV inhibitors DIABETOLOGIA HUNGARICA 12. (N 3.) szeptember Rövidítések camp: ciklikus AMP; AVP: arginin-vazopresszin, 2DM: 2-es típusú diabetes mellitus; DPP: dipeptidil-peptidáz (enzim); GIP: glukózdependens insulinotrop polipeptid; GLP-1: glukagon-szerű peptid (glucagon like peptide)-1; GLP-1R: GLP-1-receptor; GLI: glicentin (a korábban bél-glukagonnak nevezett termék, a proglukagon N-terminális részéből lehasadt produktum); GLUT: glukóztranszporter (molekula); GPCR: G-proteinhez kapcsolt receptor szupercsalád (G-protein coupled receptor [superfamily]); GRP: gastrin-releasing peptid, IGF: inzulinszerű növekedési faktor (insulin-like growth factor); K ATP : ATP-függő káliumcsatorna; MAP (kináz): mitogén aktiválta protein (kináz enzim); NCX: Na/Ca cserét szabályozó fehérje (Na/Ca exchanger); PACAP: pituiter adenil-ciklázt aktiváló fehérje (pituiter adenylate cyclase activating polypeptide); PGDP: proglukagon eredetű peptid (proglucagon-derived peptide); pp: postprandialis; PTH: parathormon; VIP: vasoactiv intestinalis polipeptid Régi keletű megfigyelés, hogy azonos mennyiségű, szájon keresztül elfogyasztott glukóz jóval nagyobb inzulinválaszt eredményez az intravénásan, infúzióval bejuttatotthoz képest. A jelenség magyarázata az orális bevitel során elválasztódó incretinek additív inzulinserkentő tulajdonsága. Ez az ún. incretin hatás felelős a létrejövő inzulinválasz 50-70%-áért, s döntően két intestinalisan termelődő hormon, a glukagon-szerű peptid (GLP)-1 és a glukózdependens insulinotrop polipeptid (GIP, korábbi nevén gastric inhibitory polypeptide) inzulinstimuláló tulajdonságának az eredménye. 1 E hormonok élettani körülmények között is részt vesznek az inzulintermelés szabályozásában, a glukózhomeostasis biztosításának fontos tényezői. 2 Minthogy napjainkra a GLP-1 receptora is ismertté vált, 3 sőt sikerült olyan agonistáját előállítani, amely a jelen terápiás lehetőségektől eltérően glukózdependens (=vércukortartalom-függő) inzulinszekréció kiváltását biztosítja, ennek gyógyszerváltozata a közeljövőben várhatóan forgalomba kerül, érdemes a kérdést részletesebben összefoglalni. Az élettani inzulinszekréció Jól ismert, hogy az inzulin gén a 11-es kromoszóma rövid karján, az inzulinszerű növekedési faktor (IGF)-2, a β-globin és a parathyreoidea-hormon (PTH) gén szomszédságában helyezkedik el. Kódoló régiója három exont tartalmaz, egyetegyet a preproinzulin, a B-, illetve az A-lánc s z á m á r a, míg a C-peptid aminosavszekvenciáját a két utóbbi exon közösen kódolja. Az inzulinszintézis a 11,5 kda-os preproinzulin képződésével indul, amely a létrejöttétől számított egy percen belül a durva felszínű endoplasmás reticulumba kerül, ahol enzimatikus hasításon megy keresztül. A 9 kda-os proinzulin a Golgi-apparátusba jut, ahol vesiculumokban tárolódik. Ezek membránja ATP-dependens protonpumpát tartalmaz. Két endopeptidáz - a prohormonkonvertáz-2 és -3 -, valamint egy további enzim, a karboxipeptidáz H közreműködésével hasad le - több lépésben - az inzulin és a C-peptid, amelyek a szekretoros granulumokban együtt tárolódnak, s megfelelő szekréciós ingerre ekvimoláris mennyiségben szabadulnak föl. (A véráramba jutó termék 95%-ban inzulint és C-peptidet, alig 5%- ban proinzulint tartalmaz. 2-es típusú diabetesben [2DM] a proinzulin aránya emelkedik.) A szekréciós granulumok sejten belüli mozgását bonyolult szabályozású, aktin és miozin közvetítésével megvalósuló rendszer szabályozza. További sorsuk, membránhoz rögzült állapotuk, illetve fúziójuk egy multimer protein komplex, az ún. SNARE komplex ellenőrzése alatt áll. Egy csoportjuk, az ún. v-snare fehérjék, a granulumok membránhoz való lehorgonyzását", mások - mint pl. az ún. t- SNARE proteinek - egymással, illetve más elemekkel való fúziójukat, interakcióikat biztosítják. A granulumok fúziójának lényeges iniciátora az intracelluláris Ca ++ -tartalom emelkedése. 4, 5 E homeostasis szabályozásában - a sejtfelszíni Ca-csatornák mellett - központi szerepe van a Ca ++ sejtbe jutását, ezen keresztül a glukóz indukálta membránpotenciál-változást irányító ún. Na/Ca cserét szabályozó fehérjének (Na/Ca exchanger, NCX). 6 A tárolt inzulin szekréciója exocytosis útján valósul meg.

3 Az inzulin-elválasztás élettani ingere a vércukorszint emelkedése. Az ún. glukózszenzor-rendszer közvetítésével (amely mai ismereteink szerint a GLUT-2 glukóztranszporter és a glukokináz enzim együtt) a szérum glukózkoncentrációjával arányos mértékben megemelkedik a β-sejtek glu-kóz-6 foszfát- és ATP-tartalma, amit az ATP-függő káliumcsatorna (K ATP ) záródása, majd további ioncsatornák működésváltozásával kísért membránpotenciál-változás - de-, majd a szekréciós inger megszűntével repolarisatio - követ. 4, 7, 8 Újabban leírták a glukóz K ATP -csatornától független, ún. kerülőutas inzulinstimuláló hatását is (amplifying pathway, szó szerinti fordításban erősítő utat jelent), amelynek pontos mechanizmusa egyelőre nem tisztázott. 9 A glukózhoz hasonló, de annál gyengébb szekréciós stimulust vált ki néhány aminosav, így a leucin, a lizin, valamint az argninin β-sejtbe jutása is. A leucin a már említett kerülőutas rendszeren keresztül, a lizin és az arginin közvetlen membrán- depolarizáló hatással váltja ki az inzulinszekréciót. 4 Az említetteket közös névvel iniciátor típusú inzulin-secretagognak nevezzük, mert önállóan is képesek az inzulin-elválasztás serkentésére. Ismertek olyan tényezők is, amelyek növelik ugyan az inzulin-elválasztást, de e tulajdonságuk nem önmagukban, hanem a glukóz, illetve más szekréciós ingerek hatásának felerősítésén keresztül érvényesül. Ezeket potenciáló típusú secretagogoknak nevezzük. Hatásuk más receptorokon keresztül, többnyire második hírvivő rendszer közvetítésével érvényesül. Egy csoportjuk az intracelluláris Ca ++ - tartalom növelésével, más részük az adenilcikláz aktiválásával és a ciklikus AMP (camp) menynyiségének emelésével, egy harmadik csoportjuk az inozitol-trifoszfát- és a diacilglicerolképződés serkentésével vált ki inzulintermelődést. A GLP-1, a GIP, a glukagon és a pituiter adenilciklázt aktiváló polipeptid (PACAP) a camp-tartalom növelése útján fejti ki hatását. Potenciátor secretagog

4 természetüknek megfelelően a glukóz indukálta inzulin-elválasztást erősítik. 1, 2,4, 10 Az inzulinszekréciót serkentő tényezőket és mechanizmusokat az 1. táblázatban foglaltuk össze. Csak a teljesség kedvéért említjük - részletezése meghaladja témánk kereteit -, hogy auto-/paracrin, illetve a véráram közvetítésével érvényesülő valódi endocrin hatások révén az inzulin-kibocsátás a fent említetteknél jóval szélesebb neurohumorális szabályozás alatt áll. A már említett glukagon, a cholinerg stimuláció, kolecisztokinin, a gastrin-releasing peptid (GRP), bombezin, a vasoactiv intestinalis polipeptid (VIP) és a PACAP serkenti, míg az inzulin - auto feed-back útján -, szomatosztatin, adrenalin és noradrenalin gátolja azt. 4, 11 E hatások szintén második hírvivő rendszer közvetítésével érvényesülnek (az acetilkolin pl. a diacilglicerol-proteinkináz-c rendszer aktiválásával, valamint a cytosol Ca ++ -tartalmának emelésével fokozza az inzulinszekréciót). 2DM-ben - munkánk az 1-es típusú diabetes mellitus sajátosságaival nem foglalkozik -, sőt, már előállapotában, a károsodott glucoregulatio szakaszában (egyes adatok szerint még korábban) megváltozik az inzulinszekréció. Zavarttá válik a glukózszenzor működés, az incretinek termelődése, az exocytosis folyamata. Mindezek következménye - az esetek döntő többségében - a prandialis inzulinelválasztás korai fázisának késése és elégtelen volta, a postprandialis (pp.) vércukorszint emelkedése, amit egy idő múlva az éhomi vércukorszint emelkedése is követ. A patofiziológiai történések munkánkat érintő részleteire az alábbiakban térünk vissza. A GLP-1 A GLP-1 a proglukagon gén által kódolt, 30 aminosavból felépülő fehérje. E gén jelenléte a pancreas α-sejtjei mellett kimutatható a bélmucosa L-sejtjeiben, valamint az agyban is. 12, 13, 14 Míg azonban a termelődése során létrejövő legkorábbi produktumból, a proglukagonból a pancreasban - a prohormonkonvertáz-2 közreműködésével - glukagon képződik, az L-sejtekben C-terminális részéből - prohormonkonvertáz-1 és -3 hatására - GLP-1 és -2, N-terminális részéből glicentin (GLI) - a korábban bél-glukagonnak nevezett, mai ismereteink szerint inaktív termék - és oxintomodulin, valamint két hormonális hatással nem rendelkező intermedier produktum jön létre. Ezek összességét proglukagon eredetű peptideknek (pro-glucagonderived peptide, PDGP) nevezik. A GLP-1 és -2 aminosavszerkezete 50%-os egyezést mutat a glukagonéval. Az oxintomodulinról újabban leírták gyenge insulinotrop tulajdonságát. (Ez lehet a magyarázata a GLI-vel végzett korábbi vizsgálatoknak, amelyek során a nem kellően tisztított, így feltehetően oxintomodulin reziduumokat tartalmazó termék inzulintermelődést kis mértékben fokozó tulajdonságát észlelték. 1 ) Az agyban is képződik GLI és oxintomodulin. A GLP-1-et és -2-t illetően jelenleg megoszlik az álláspont. Egyesek igazolták jelenlétét, mások vitatják. Receptorait viszont kimutatták. Feltételezések szerint a központi idegrendszeri (agyban található) GLP-1 élettani szerepe - neurotranszmitter mechanizmusok közvetítésével - a jóllakottságérzet fokozása, a táplálékfelvétel következményes mérséklése lehet, emellett felvetik különböző szervek, elsősorban a gastrointestinalis rendszer megbetegedéseit kísérő viselkedési reakciókban való részvételét. Ismételt vagy hosszabb időn át alkalmazott intracerebroventricularis bejuttatása állatokon az étvágy csökkenését, a táplálékfelvétel mérséklődését eredményezte, nagy adagjainak hasonló bevitele az ízlés megváltozásához, addig szívesen fogyasztott táplálék elutasításához vezetett. Receptorai jelenlétét az amygdalában, illetve a n. centralisban igazolták. 3, 14 A humán GLP-1 peptidlánca azonos a patkányban és az egérben előfordulóéval, a GLP-2-é azonban egy (patkány), illetve két (egér) aminosav tekintetében eltér attól. Kezdeti megfigyelések azt mutatták, hogy a GLP-1 két változata, az (1-37), illetve az (1-36)amid metabolikus hatásai eltérnek egymástól, újabb vizsgálatok azonban igazolták, hogy az N-terminális szakaszból levágott hét aminosavval rövidült (N-truncated) molekula, a GLP-1 (7-37), illetve a GLP-1 (7-36)amid in vitro és in vivo egyformán hatékony. 13 A keringésben lévő biológiailag aktív GLP-1 mintegy 80%-át a GLP-1 (1-36)amid képezi. Alkalmazásukra fokozódik a glukózdependens inzulin-elválasztás, a szomatosztatinszekréció, gátlódik a glukagonképződés, a gyomorülülés és a gyomorsav termelődése. Megfigyelték étvágycsökkentő hatását is mind szisztémás, mind - kísérletes körülmények között - intracerebroventricularis alkalmazását követően. A GLP-1 fokozza a sejtproliferációt (növeli a szigetek β-sejt-tömegét) és -differenciálódást (kísérletes körülmények között a pancreas exocrin sejtjeinek endocrin sejtkezdeményekké való konvertálása is bizonyítható volt), a GLP-2-höz hasonlóan gátolja az apoptosist. Előbbi hatásai a β-sejt-specifikus transzkripciós faktor, a PDX-1 génjének expresszióját fokozó tulajdonságára vezethetők vissza. Ez az ún. homebox gén szabályozza az inzulin, a GLUT-2 és a glukoki-

5 náz gén expresszióját is. 15 A GLP-1 növeli továbbá az intracelluláris Ca ++ -tartalmat, a camp guanin nukleotid faktor-2 működését. Sejtproliferációt és - működést serkentő, apoptosist gátló tulajdonságai révén felvetik a pancreasszövet regenerációjában való részvételét. 13,15 A GLP-1-et termelő L-sejtek a vékonybél alsó szakaszában fordulnak elő nagyobb sűrűségben, de kimutathatók a felsőbb bélszakaszban is (ez az elhelyezkedés eltér a GIP-et szekretáló K-sejtekétől, amelyek túlnyomó részben a vékonybél felső szakaszában, elsősorban a duodenum mucosájában találhatók). Az anatómiai elhelyezkedés eltérései ellenére önkénteseken végzett humán vizsgálatok azt mutatták, hogy szondával a megfelelő bélszakaszba juttatott glukóz hatására a két tényező felszabadulása csaknem azonos, tekintet nélkül arra, hogy a szondát a vékonybél felső vagy alsó szakaszába helyezték-e. Ez a két tényező közötti interakció tényét támasztja alá. Szekréciós ingerét glukóz-, illetve zsírtartalmú táplálék bélbe jutása képezi. Felszabadulása gyors, perceken belül bekövetkező. Plazmaszintje - éhomi állapotban pmol/l 1 - szoros korrelációt mutat a szérum inzulinszintjével, stimulált állapotban két-háromszorosára is emelkedhet. Féléletideje igen rövid - két perc körüli -, mert a szervezetben ubiquiter módon előforduló dipeptidilpeptidáz (DPP) -IV az N-terminális részen hasítja. A keletkező, GLP-1 hatással nem rendelkező metabolit, a GLP-1(9-36)amid felelős a vérben pp. állapotban mért GLP-1-tartalom döntő részéért. E hasítási termék is kötődik a GLP-1-receptorhoz (GLP-1R), s ott - az aktív GLP-1 kötődését gátolva - gyenge antagonista hatást képvisel. 2, 13 A DPP-IV nemcsak az incretinek, hanem számos további anyag - chemokinek (pl. a RANTES), neuropeptidek (pl. a substance-p, bradikinin), növekedési tényezők, citokinek (pl. az interleukin-1), egyéb fehérje természetű anyagok (pl. a tripszinogén) - lebontásában is részt vesz, ily módon fontos szabályozó szerepet betöltve működésükben. A GLP-1R a G-proteinhez kapcsolt receptor szupercsalád (GPCR) 463 aminosavból felépülő tagja. Jelen van a pancreas β-sejtjeinek membránjában is. Aktiválódása az intracelluláris camp-tartalom megemelkedését, majd proteinkináz-a-dependens, valamint -independens jelátviteli utak beindulását eredményezi. E receptoron át érvényesül a GLP-1 secretagog, sejtproliferációt elősegítő, valamint apoptosist gátló hatása is. (A GLP-2 receptorát a szervezet számos szövetében kimutatták, legnagyobb jelentősége azonban a béltraktusban, az enteroendocrin, valamint az enteroepithelialis sejtekben van. Hatása ugyancsak G-protein közvetítette camp-generációt eredményez. 13 ) A GLP-1 az inzulin-elválasztást glukózdependens módon serkenti. Ez azt jelenti, hogy éhomi körülmények között szekréciót stimuláló hatása minimális, a vércukorszint emelkedésével arányosan azonban egyre erőteljesebb. A tárolt inzulin felszabadulását, az inzulin bioszintézisét és génjének expresszióját egyaránt serkenti. Fokozza a glukokináz és a GLUT-2 transzkripcióját is. Mindezen hatások folytán elsősorban a pp. vércukorszintet mérsékli, a hypoglykaemia kockázata gyakorlatilag elhanyagolható. 1, 2, 10, 13, 16 A GIP A vékonybél K-sejtjei által termelt 42 aminosavból álló incretin, amelynek szekréciós ingere - a GLP- 1-ével egyezően - a béllumenbe került táplálék glukóz- és zsírtartalma. Termelődése 153 aminosavból álló prekurzor molekula (pro-gip) formájában indul, ebből hasad le az aktív peptid. A prekurzor élettani szerepe ez idő szerint nem ismert. A GIP ellen termeltetett antitestek nagy része keresztreakcióba lép egy GIP 8000 nevű nagyobb molekulával. Ez utóbbi GIP polimerek mellett glicentint és intermedier peptideket is tartalmaz. Megfelelő szekréciós stimulust követően plazmaszintje - éhomi állapotban pmol/l szoros mértékben emelkedik. A pancreas β- sejtjein saját felszíni receptorral rendelkezik, amelyhez kapcsolódva az intracelluláris camp- és következményesen a Ca ++ -tartalom növekedését eredményezi. E jelátviteli út mellett leírták mitogén aktiválta fehérje (MAP)-kináz, valamint foszfatidilinozitol-3-foszfát úton keresztül érvényesülő hatását j s i,2,i3 A DPP-IV hatására a molekula N- terminális részén a GIP esetében is gyors hasítás következik be - féléletideje 7 min -, ami a biológiai aktivitás elvesztését okozza. 1 A lehasított, inaktivált intermedierek a szervezetből renalis eliminációval távoznak. (A DPP a vérben - keringő formában -és az érpálya endotheliumához kapcsoltan is megtalálható, így a hasítás a vérpályában és az egyes szövetekben, szervekben egyaránt perceken belül végbemegy.) Azt találták, hogy egy fragmentje, a GIP(7-30)amid is kötődik receptorához, s ott antagonista hatást fejt ki. Ennek, valamint receptorellenes antitestek segítségével végzett vizsgálatok igazolták, hogy a GIP-receptor hiánya vagy működészavara enyhe

6

7 mutatható (7 mmol/l-es értéknél a GLP-1-é valamivel erősebb a GIP-énél). Mivel termelődésének fokozódása étkezéseket követően már 5-10 perc múlva megindul, a táplálék bélbe jutása mellett elválasztásának centrális szabályozását is fölvetik. A GLP-1 és a GIP fontosabb tulajdonságait a 2. táblázat, a GLP-1-nek a pancreas endocrin működését érintő, állatkísérletekben észlelt hatásait a 3. táblázat foglalja össze. A GLP-1 és a GIP interakciója. Az incretinek működése diabetesben Étkezést követően mind a GLP-1, mind a GIP plazmaszintje megemelkedik. Bár előbbi dominálóan az alsó, utóbbi a felső vékonybélszakaszban termelődik nagyobb részben, mindkét komponens termelődése, kis időeltolódással ugyan, de lényegében egymással szinkron módon megindul. Megfigyelések szerint nagyobb részben gyorsan reabszorbeálódó szénhidrátféleségek - egyszerű cukrok, tejtermékek, gyümölcsök - fogyasztását követően, illetve kisebb volumenű étkezések után elsősorban GIP, inkább komplex szénhidrátokat tartalmazó táplálék, illetve nagyobb volumenű étkezések hatására a GLP-1 termelődik. Ezzel konzisztens megfigyelések születtek a hatását a felső vékonybélszakaszban kifejtő acarbose alkalmazásakor is: csökkent a GIP, de fokozódott a GLP-1 szekréciója. 1, 13 (Az, hogy az acarbose ez utóbbi termelődését serkenti felvetette, hogy hatása jóval összetettebb az eredetileg feltételezettnél: a szénhidrátok felszívódásának csökkentése, az inzulinhatásnak a receptor down-reguláció mérséklődésén és a szérum leptinszintjének csökkenésén alapuló fokozódása mellett az incretin hatás erősödése is összetevője.) Diabetesben ez idő szerint nincs egyértelmű adat az incretintermelődés alakulását illetően. A tanulmányok egy része csökkentnek, más része megtartottnak találta. Az eltérő eredmények egzakt összehasonlítását nehezíti a meghatározáshoz használt assay-k eltérő specificitása, a már említett nagy molekulatömegű, az inaktív metabolitokat is tartalmazó fehérjekomplexekkel való keresztreakciója. Egy újabb, nagy létszámú, változó ismert betegségtartamú és különböző kezelésű 2DM-es betegeken folytatott vizsgálat közel normális éhomi és pp. plazma GIP szintet, míg szignifikáns mértékben csökkent GLP-1-tartalmat és pp. választ mutatott ki. Multiplex regressziós analízis összefüggést igazolt a GLP-1 szintjének csökkenése és az inzulintermelés károsodásának mértéke között. 1, 17 Egy korábbi, 2DM szempontjából discordans egypetéjű ikrek kis csoportján végzett vizsgálat a diabeteszes ikerpár alacsonyabb GLP-1-szintjét és válaszát igazolta az egészséges páréhoz képest. Ez és más hasonló megfigyelések amellett szólnak, hogy a GLP-1-elválasztás károsodása következménye és nem oka a diabetesnek. (A GIP-válasz kiesése viszont nem volt megerősíthető, felvetve, hogy az inzulin elválasztását serkentő hatása alárendelt jelentőségű a GLP-1-éhez képest.) Diabeteszes és egészséges személyekből származó GLP-1 és GIP szerkezetében nem találtak eltérést, miként a termelődésüket irányító gének mutációit sem sikerült 2DM-ben igazolni. Állatkísérletekben és in vitro megfigyelésekben nem találtak eltérést a GIP-, illetve GLP-1-receptor szerkezetében és/vagy működésében sem. Ez idő szerint tehát nem ismert, hogy mi az oka 2DM-ben az incretin hatás (a fentiekben leírtak szerint: a GLP-1-válasz) gyengüléséért, bizonyos azonban, hogy GLP-1 - kisebb mértékben GIP - nagy dózisú, infúziós alkalmazásával sikerült a károsodott inzulinszekréciót jelentős mértékben javítani. 1, 13 A GLP-1 hatékonynak bizonyult a gluko-, illetve lipotoxicitás okozta β-sejt-pusztulás mérséklésében is. 14 E megfigyelések vezettek az inzulintermelés incretin hatáson alapuló serkentése terápiás alkalmazásának gondolatához. A GIP és a GLP-1 között talált különbségek alapján elsősorban ez utóbbi felhasználhatóságát tanulmányozták. A DPP-IV

8 okozta gyors eliminálódása folytán három út tűnt járhatónak: az egyik - a hatástartam megnövelése érdekében - a természetes hormon infúziós pumpában való alkalmazása, 18 a másik a DPP-IV-nek ellenálló GLP-1-receptor-agonista, illetve GLP-1- analóg vegyület kifejlesztése, 1, 3, 19,20, 21, 22 a harmadik a DPP-IV gyógyszeres gátlása. 23 Az elsőként felismert GLP-1-receptor-agonista - újabb keletű szóhasználattal incretin(o)mimeticum - tulajdonságú szer egy természetesen előforduló hormon, az exendin-4, illetve ennek jelenleg fázis III. stádiumú klinikai vizsgálati fázisban szereplő szintetikus formája, az exenatide volt. 1, 3, 13, 20 Újabban előállították a GLP-1 szintetikus analógját is, a liraglutideot. 21, 22 Előrehaladott stádiumba került a DPP-IVgátlók első származékainak kifejlesztése is. 23 GLP-1-agonisták és -analógok: exenatide, liraglutide A természetes exendin-4-et egy arizonai gyík, a Heloderma suspectum (Gila monster) nyálából izolálták, amely ott a keringésben étkezéseket követően emelkedett koncentrációban fordul elő, az anyagcsere fontos szabályozó tényezője, s aminosavszekvenciája az emlősök GLP-1-ével 53%-os egyezést mutat. (Pusztán filogenetikai érdekességű, de tény, hogy az említett gyíkban megtalálható a GLP-1 is, a két tényező anyagcsere-szabályozó szerepe párhuzamos, képződésüket egymástól független, önálló gének szabályozzák.) Felvetődik természetesen, hogy hogyan került a képbe e gyíkfajta, s miért terelődött a figyelem nyálának összetevőire. Megfigyelték, hogy ez az állat egy évben mindössze néhány alkalommal táplálkozik. Ahhoz, hogy e ritka gyakoriságú étkezés testtömegének állandóságát és energiaszükségletét biztosítsa, igen jó táplálékhasznosítással kell rendelkeznie. Így kezdték tanulmányozni emésztését. Azt találták, hogy nyálában olyan anyagok termelődnek, amelyek a pancreasnak mind külső-, mind belső elválasztású részét befolyásolják. Ez a megfigyelés adta e fehérjecsoport nevét: ex and in (cretin) természetű anyagok. Közülük a 4-es számú bizonyult GLP-1-receptoragonista hatásúnak. Subcutan adva emlősökben - emberben is - DPP- IV-ellenállónak bizonyult, féléletideje jóval hoszszabb a humán GLP-1-énél. Alkalmazása glukózdependens inzulinszekréciót eredményezett, ami azonban csak a normális értéket meghaladó vércukorszint mellett következett be. Hyperinsulinaemiás, euglykaemiás clamp vizsgálatokban hatékonyan szupprimálta a glukagon-elválasztást. Experimen- tális vizsgálatokban fokozta a perifériás szövetek inzulinérzékenységét. Állatkísérletekben, hatheti, napi 2-szer 3 µg/kg dózisban történő sc. alkalmazását követően megfigyelték a β-sejtek tömegének szignifikáns mértékű gyarapodását. E kedvező, döntően a pp. vércukorszintet mérséklő tulajdonságai révén előállították szintetikus analógját is, amely az exenatide nevet kapta. 1, 3, 10,20,23 Ez utóbbi fő hatástani sajátosságai megegyeznek, néhány tulajdonság tekintetében azonban eltérnek a természetes humán GLP-1-étől. Az eltérőek közé tartozik, hogy alkalmazására nem csökken a gyomornedv termelődése, intraportalis adása - experimentális körülmények között - nem okoz vagusizgalmat, inzulinhatás-érzékenyítő természete viszont a GLP-1-énél fokozottabb. A teltségérzetet és a táplálékfelvételt mérséklő hatás a két vegyület esetében azonosnak mutatkozott. 3 A pp. vércukorszint csökkenése mellett tartós adása során megfigyelték az éhomi vércukorszint mérséklődését is. Ennek pontos mechanizmusa még nem tisztázott, nem kizárt, hogy a glukagon-elválasztás szupprimálásával függ össze. 23 A glukagon-szupprimáló, a diabetes kezelését kísérő esetleges hypoglykaemiák ellenregulációs folyamatait befolyásoló tulajdonsága szempontjából fontos, hogy a készítmény glukagont érintő hatása is glukózdependensnek bizonyult, s egyéb contrainsularis hormonok elválasztásában sem mutatkozott különbség az élettanitól. Állatkísérletekben nem találtak toxikus dózist, a terápiásnak tartott adag kettő-négyszázszorosa sem okozott túladagolást. Vizsgálták a vegyület antitestképző tulajdonságát is, és azt figyelték meg, hogy tartós alkalmazás során sem képződött számottevő mértékben antitest. Fázis I. stádiumú, alkalmazásának biztonságos voltát vizsgáló tanulmányokban 0,1-0,3 µg/kg sc. bevitele csak az esetek elenyésző részében járt mellékhatásokkal (fejfájás, émelygés, hányinger, hányás). Az inzulinszekréció fokozódása már a legkisebb adag alkalmazásakor kimutatható volt, és a bekövetkező szekrécióváltozás dózisfüggőnek bizonyult. A mellékhatások előfordulási gyakorisága is valamivel nagyobb volt a magasabb dózistartományban. 3, 20, 24 Humán vizsgálatokban napi kétszer 0,4 µg/m 2, illetve négyszer 0,2 µg/m 2 dózist alkalmaztak napi négyszeri, standard szénhidráttartalmú étkezés mellett, mások 0,1-0,3 µg/kg-os adagban adták. Az inzulinszekréció dózisfüggő fokozódása minden esetben megerősíthető volt. 23, 24 Az exenatide 1- és 2DM-es betegeken egyaránt eredményesnek bizonyult, előbbi esetben inzulin adása mellett. 1DM-ben a pp. vércukor-emelkedés

9 mérséklődését - amely a kontrollszemélyekéhez képest e betegségformában is megerősíthető volt - a gyomorürülést lassító és a glukagon felszabadulást csökkentő természetével magyarázzák. A hatás 2DM-ben kifejezettebb volt, és a készítmény önmagában való - a korábbi orális antidiabetikus kezelés kihagyását követő -, illetve sulfanylureával és/vagy metforminnal együttes alkalmazásakor egyaránt igazolható volt. 24 Az inzulinhatás javulását egyik alkalmazási formában sem követte érdemi súlygyarapodás, sőt néhány tanulmány - 2DM-ben - szerény mértékű súlycsökkenésről számolt be. Megvizsgálták, hogy a súlycsökkenés az esetleges mellékhatásként jelentkező nausea következményee, és azt találták, hogy az émelygést/hányingert/hányást panaszoló és az e tünetektől mentes csoportokban az elért súlycsökkenés megközelítően azonos mértékű volt. (A teljesség kedvéért említjük, hogy korábban a GLP-1-et is adták infúzióban mind monoterápiában, mind a metformin kiegészítéseként, és mindkét kezelési formában az anyagcserét érintő hatás hasonló eredményességét igazolták. 18, 25 ) Egy 377, sulfanylurea-kezelésben részesülő - és ezt a vizsgálati periódus alatt is folytató - 2DM-es betegen 30 héten át folytatott multicentrikus, háromkarú, hármas vak vizsgálatban - amelyben placebo, naponta 2-szer 5, illetve 2-szer 10 µg exenatide hatását vetették össze - azt találták, hogy a placebocsoporthoz képest mindkét aktív ágon csökkent a vércukorszint, a 10 µ -οί kapókban mérséklődött a korábban eltolódott proinzulin:inzulin arány is. 26 Egy másik munkacsoport igazolta, hogy az exenatide glukózdependens módon serkentette a prandialis inzulin-elválasztás mindkét - korai és késői - fázisát, a hatás azonban a korai fázis stimulálása tekintetében kifejezettebb volt. 27 Az exenatide (miként természetben előforduló változata, az exendin-4) nem GLP-1-analóg, hatástani sajátosságai folytán GLP-1-receptor-agonistának tekinthető. Előállítottak azonban GLP-1-analóg vegyületet is. Ennek első változata, egy acetilált zsírsav komponenst tartalmazó GLP-1-származék liraglutide-ként (NN2211) vált ismertté. Állatkísérletekben a humán GLP-1 élettani tulajdonságaival egyező hatásúnak bizonyult. 22 Igazolták, hogy a szervezetbe jutva felszívódását követően albuminhoz kapcsoltan található, ez a magyarázata a DPP-IV-gyel szembeni ellenállóságának. Humán vizsgálatban, önként vállalkozó 2DM-es betegeken (n=13) egy héten keresztül napi 6 µg/kg egyszeri dózisban, sc. alkalmazásával a napszakos vércukorértékek jelentős mérséklődését figyelték meg. A vércukorcsökkenés a prandialis és az éjszakai értékek esetében egyaránt megfigyelhető volt. 21 Más vizsgálatokban felezési idejét 12 órásnak találták, vércukorcsökkentő hatása reggeli, illetve lefekvéskori alkalmazásakor egyaránt jelentkezett. 25, 28, 29 Egy másik, a molekula N- terminálisának 7-es hisztidinjén modifikált molekula, az N-piroglutamil-GLP-1 ugyancsak biológiai tulajdonságait megtartónak, hosszú hatásúnak, és DPP-IV-rezisztensnek bizonyult. Minthogy a már említett liraglutide is az N- terminálison létrehozott szerkezetmódosítás eredménye, úgy tűnik, ez a járható út a leghatékonyabb, egyszersmind DPP-IV-rezisztens vegyület előállításához. 19, 25 A DPP-IV-gátlók közül többel jelenleg is folynak humán fázis I- III stádiumú kutatások. A legtöbb adat az LAF237 jelű változattal kapcsolatban áll rendelkezésre. Eredményesen adták enyhe" - a természetes lefolyás korai szakaszában lévő - diabeteszeseknek, illetve rendezett anyagcsere-állapotú 2DM-es személyeknek. Egyszeri bevitele 12 óra tartamra - reverzíbilis jelleggel - teljes mértékben felfüggesztette az enzim aktivitását. Placebóval kezeltekhez képest a pp. vércukorszint jelentősen csökkent a készítményt kapókban, a vércukorcsúcs átlagosan 30%-kal csökkent a kezeletlen személyekéhez képest. A szer szedését számottevő mellékhatás nem kísérte, néhány esetben nausea és enyhe vércukoresés következett be. 24 A 2004-es ADA Kongresszuson egy másik hasonló tulajdonságú készítmény, az MK DM-es betegekben tapasztalt ugyancsak kedvező hatásáról számoltak be. 30 Az incretin(o)mimeticumok potenciális helye a diabetes jövőbeni kezelésében A GLP-1-receptor-agonista, GLP-1-analóg, illetve DPP-IV-gátlók kezelésben való pontos helye ma még nem jelölhető meg egyértelműen. Bár - amint arra fent már utaltunk - egyes esetekben 1DM-ben is voltak alkalmazásukkal bíztató tapasztalatok, szerepük elsősorban a 2DM terápiájában lehet jelentős. Legnagyobb előnyüket az inzulin-elválasztás glukózfüggő serkentése jelentheti, amely a pp. inzulin-elválasztás javulását a hypoglykaemia kockázatának számottevő emelkedése nélkül biztosíthatja. További kedvező tulajdonságot képvisel a glukagonszekréció szupprimálása (ezen keresztül a hepaticus glukóztermelés mérséklése), valamint a gyomorürülés lassítása is. A jövő kérdése még, hogy melyik kezelési lépcsőnél kapcsolódhatnak be a 2DM kezelési algoritmusába, monoterápiás vagy kombinált alkalmazásuk lesz-e az elsődlegesen preferálandó - önmagukban, illetve inzulinhatást erősítő orális antidiabeticummal együttes adásuk

10 mellett egyaránt sorakoztathatók fel érvek -, s hogy a jelenleg vizsgálat alatt álló vagy továbbfejlesztett változataik kerülnek-e majd klinikai használatba. Irodalom 1. Vilsb0ll, T, Holst, JJ: Incretins, insulin secretion and type 2 diabetes mellitus. Diabetologia 47: , Vahl, TP, D'Alessio, DA: Gut peptides in the treatment of diabetes mellitus. Expert Opin Investig Drugs 13: , Nielsen, LL, Baron, AD: Pharmacology of exenatide (synthetic exendin-4) for the treatment of type 2 diabetes. Curr Opoin Investig Drugs 4: , Persaud, SJ, Howell, SL: The biosynthesis and secretion of insulin. (In: Pickup, JC, Williams, G /ed./: Textbook of diabetes. 3 rd Ed., Vol. 1, Blackwell Sci. Publ. House, Malden-Oxford-Carlton South-Berlin, 2003.) pp Lang, J: Molecular mechanisms and regulation of insulin exocytosis as a paradigm of endocrine secretion. Eur J Biochem 259: 3-17, André, H, Diaz-Horta, O, Van Eylen, F: Na/Ca exchange in function, growth and demise of β-cells. Ann N Y Acad Sci 976: , Ashcroft, FM, Gribble, FM: Tissue specific effects of sulphonylureas. Lessons from studies on cloned KATP channels. J Diab Compl 14: , Winkler G, Cseh K: A differenciált sulfanylureakezelés elméleti alapjai és gyakorlati lehetőségei. Diabetol Hung 10: , Henquin, JC: Triggering and amplifying pathways of regulation of insulin secretion by glucose. Diabetes 49: , Wagner, JA: Early clinical development of pharmaceuticals for type 2 diabetes mellitus: from preclinical models to human investigation. J Clin Endocrinol Metab 87: , Gilon, P, Henquin, JC: Mechanisms and physiological significance of the cholinergic control of pancreatic β-cell function. Endocr Rev 22: , Drucker, DJ: Glucagon-like peptides: regulators of cell proliferation, differentiation and apoptosis. Molecul Endocrinol 17: , Vahl, T, D'Alessio, DA: Enteroinsular signaling: perspectives on the role of the gastrointestinal hormones glucagon-like peptide 1 and glucose-dependent insulinotropic polypeptide in normal and abnormal glucose metabolism. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 6: , Druce, MR, Small, CJ, Bloom, SR: Minireview: gut peptides regulating satiety. Endocrinology 145: , Buteau, J, El-Assaad, W, Rhodes, CJ, Rosenberg, L, Joly, E, Prentki, M: Glucagon-like peptide-1 prevcents beta-cell glucolipotoxicity. Diabetologia 47: , Vahl, T, D'Alessio, DA: Glucagon-like peptide 1: Incretin and glucose regulatory hormone. Part I. Medscape Diabetes & Endocrinology 6 (1): ( viewarticle/474086) 17. Toft-Nielsen, MB, Damholt, MB, Madsbad, S, Hilsted, LM, Hughes, TE, Michelsen, BK, Holst, JJ: Determinants of the impaired secretion of glucagonlike peptide-1 in type 2 diabetic patients. J Clin Endocrinol Metab 86: , Zander, M, Taskiran, M, Toft-Nielsen, MB, Madsbad, S, Holst, JJ: Additive glucose-lowering effects of glucagon-like peptide-1 and metformin in type 2 diabetes. Diabetes Care 24: , Green, BD, Mooney, MH, Gault, VA, Irwin, N, Bailey, CJ, Harriott, P, Greer, B, O'Harte, FP, Flatt, PR: N- terminal His(7)-modification of glucagon-like peptide- 1(7-36) amide generates dipeptidyl peptidase IV-stable analogues with potent antihyperglycaemic activity. J Endocrinol 180: , Fineman, MS, Bicsak, TA, Shen, LZ, Taylor, K, Gaines, E, Varns, A, Kim, D, Baron, AD: Effect of glycemic control of exenatide (synthetic exendin-4) additive to existing metformin and/or sulphonylurea treatment in patients with type 2 diabetes. Diabetes Care 26: , Degn, KB, Juhl, CB, Sturis, J, Jakobsen, G, Brock, B, Chandramouli, V, Rungby, J, Landau, BR, Schmitz, O.: One week's treatment with the long acting glucagon-like peptide-1 derivative liraglutide (NN2211) markedly improves 24-h glycemia and alpha- and beta-cell function and reduces endogenous glucose release in patients with type 2 diabetes. Diabetes 53: , Sturis, J, Gotfredsen, CF, Romer, J, Rolin, B, Ribel, U, Brand, CL, Wilken, M, Wassermann, K, Deacon, CF, Carr, RD, Knudsen, LB: GLP-1 derivative liraglutide in rats with beta-cell deficiencies: influence on metabolic state and beta-cell mass dynamics. Br J Pharmacol 140: , Kolterman, O, Buse, J, Fineman, M, Gaines, Heintz, S, Bicsak, T, Taylor, K, Kim, D, Aisporna, M, Wang, Y, Baron, A: Synthetic exendin-4 (exenatide) significantly reduces postprandial and fasting glucose in subjects with type 2 diabetes. J Clin Endocrinol Metab 88: , McIntyre, JA: Exenatide. Treatment of type 2 diabetes with a GLP-1 receptor agonist. Drugs of the Future 29: 23-31, Vahl, TP, D'Alessio, DA: Glucagon-like peptide I: Incretin, glucose regulatory hormone, and diabetes treatment, Part II. Medscape Diabetes & Endocrinology 6(1): 5-8, Buse, J, Henry, R, Han, J, Kim, DD, Fineman, M, Baron, A: Effect of exenatide (exendin-4) on glycemic control and safety over 30 weeks in sulfonylurea-treated patients with type 2 diabetes (abstract). Diabetes 52 (Suppl. 2): 352-OR (A82), 2004.

11 27. Fehse, FC, Trautmann, ME, Holst, JJ, Halseth, AE, Fineman, M, Kim, D, Nauck, MA: Effects of exenatide on first and second phase insulin secretion in response to intravenous glucose in subjects with type 2 diabetes (abstract). Diabetes 52 (Suppl. 2): 351.OR (A82), Bjerre Knudsen, L, Agerso, H, Bjenning, C, Bregenholt, S, Carr, RD, Godtfredsen, C, Hoist, JJ, Huusfeldt, PO, Larsen, MO, Larsen, PJ, Nielsen, PF, Ribel, U, Rolin, B, Romer, J, Sturuis, J, Wilken, M, Kristensen, P: GLP-1 derivatives as novel compounds for the treatment of type 2 diabetes: selection of NN2211 for clinical development. Drugs of the Future 26: , Madsbad, S, Schmitz, O, Ranstam, J, Jakobsen, G, Matthew DR on behalf of the NN International Study Group: Improved glycemic control with no weight increase in patients with type 2 diabetes after once-daily treatment with the long-acting glucagon-like peptide 1 analog liraglutide (NN2211). A 12-week, double-blind, randomized, controlled trial. Diabetes Care 27: , Herman, GA, Zhao, P-L, Dietrich, B, Golor, G, Schrodter, A, Keymeulen, B, Lassetter, KC, Kipnes, MS, Hilliard, D, Tanen, M, De Lepeleire, I, Cillisen, Q Stevens, Q Tanaka, W, Gottesdiener, KM: The DPP-IV inhibitor MK-0431 enhances active GLP-1 and reduces glucose following an OGTT in type 2 diabetics (abstract). Diabetes 52 (Suppl. 2): 353-OR (A82), Közlésre érkezett: június 22. Közlésre elfogadva: augusztus 3. Levelezési cím: Dr. Winkler Gábor Fővárosi Szent János Kórház, II. Belosztály 1125 Budapest, Diós árok winkler.gabor@axelero.hu