Tratamentul pe termen lung cu analogi acilați ai apelin-13 amide ameliorează diabetul și se îmbunătățește

Roluri Conceptualizare, achiziție de fonduri, supraveghere, scriere - revizuire și editare

lung

Școala de afiliere a științelor biomedicale, Centrul SAAD pentru farmacie și diabet, Universitatea Ulster, Coleraine, Co. Londonderry, Irlanda de Nord, Regatul Unit

Investigarea rolurilor, scrierea - schiță originală

Adresa actuală: Colegiul de Științe ale Vieții și Naturii, Universitatea din Derby, Kedleston Road, Derby, Regatul Unit

Școala de afiliere a științelor biomedicale, Centrul SAAD pentru farmacie și diabet, Universitatea Ulster, Coleraine, Co. Londonderry, Irlanda de Nord, Regatul Unit

Roluri Curarea datelor, Analiza formală, Investigație, Metodologie, Scriere - schiță originală

Școala de afiliere a științelor biomedicale, Centrul SAAD pentru farmacie și diabet, Universitatea Ulster, Coleraine, Co. Londonderry, Irlanda de Nord, Regatul Unit

Roluri Administrare proiect, Supraveghere, Scriere - revizuire și editare

Școala de afiliere a științelor biomedicale, Centrul SAAD pentru farmacie și diabet, Universitatea Ulster, Coleraine, Co. Londonderry, Irlanda de Nord, Regatul Unit

  • Finbarr P. M. O’Harte,
  • Vadivel Parthsarathy,
  • Christopher Hogg,
  • Peter R. Flatt

Cifre

Abstract

Citare: O’Harte FPM, Parthsarathy V, Hogg C, Flatt PR (2018) Tratamentul pe termen lung cu analogi acilați de apelin-13 amidă ameliorează diabetul și îmbunătățește profilul lipidic al șoarecilor hrăniți cu conținut ridicat de grăsimi. PLOS ONE 13 (8): e0202350. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202350

Editor: Christian Holscher, Universitatea din Lancaster, REGATUL UNIT

Primit: 19 martie 2018; Admis: 1 august 2018; Publicat: 29 august 2018

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante sunt prezente în lucrare.

Finanțarea: Departamentul pentru Economie, Irlanda de Nord (https://www.nidirect.gov.uk/articles/department-economy-studentships, anterior DEL-NI) a acordat o diplomă de doctorat CH și FOH pentru a efectua această lucrare. Finanțarea Invest-NI Proof of Concept (https://www.investni.com/support-for-business/proof-of-concept.html, PoC518) a fost asigurată de FOH și PRF. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului. Nu s-a primit nicio finanțare externă suplimentară pentru acest studiu.

Interese concurente: FOH, PRF și Universitatea Ulster dețin brevete pentru exploatarea peptidelor pentru tratamentul obezității-diabet. VP și CH declară că nu au conflicte de interese. În ceea ce privește interesele concurente, putem declara, de asemenea, că cererea de brevet relevantă este în curs de procesare din 2015 și nu este încă acordată (în așteptare): (PCT/EP2015/059288) intitulată „Apelin Analogues”. FOH și PRF sunt inventatorii acestui brevet, iar brevetul a fost inițial depus de Universitatea din Ulster în 2015 și este deținut de Universitatea din Ulster. Acest lucru nu modifică aderarea noastră la politicile PLOS ONE privind schimbul de date și materiale.

Abrevieri: APJ, receptor portocaliu; ASC, zonă integrată sub curbă; BMC, conținut de minerale osoase; DEXA, absorptiometrie cu raze X cu energie duală; GLP-1, peptidă-1 asemănătoare glucagonului; pGlu, piroglutamil; T2DM, diabet zaharat tip 2

1. Introducere

Diabetul zaharat de tip 2 (T2DM) se caracterizează prin reglarea defectuoasă a metabolismului glucidic, lipidic și proteic [1]. Caracteristica biochimică a T2DM este hiperglicemia cronică rezultată din defecte ale secreției și acțiunii insulinei [2,3]. Peste 425 de milioane de oameni din întreaga lume sunt afectați de boală, care va crește la 628 de milioane până în 2045 [4]. Această creștere se datorează speranței de viață îmbunătățite, obezității și creșterii populației grupurilor etnice cu risc mai mare de boală [5]. De exemplu, în Marea Britanie există o predispoziție crescută a bolii la unele populații etnice (de exemplu, sud-asiatici, indieni și pakistanezi) și acest lucru s-ar putea datora deficiențelor nutriționale dietetice și nivelurilor reduse de activitate fizică obișnuită [6,7]. Hiperglicemia necontrolată duce la complicații macrovasculare și microvasculare, cum ar fi bolile cardiovasculare [8] retinopatie, neuropatie și nefropatie [9,10,11]. Schimbările persistente ale stilului de viață și intervenția farmacologică sunt esențiale pentru a obține un control metabolic bun și pentru a reduce riscul de complicații induse de hiperglicemie.

Obezitatea viscerală este cel mai frecvent factor de risc asociat cu T2DM și alte boli cronice, inclusiv ateroscleroza, hipertensiunea arterială [12]. Dieta occidentală modernă, combinată cu un stil de viață sedentar, a dus la o pandemie de obezitate, care este acum o problemă severă de sănătate publică [13,14]. Agenții farmaceutici cu acțiuni duale pentru a corecta hiperglicemia și a promova greutatea sunt puțini și există doar între agoniști ai receptorilor GLP-1 care se dovedesc eficienți [15,16]. Chiar și atunci, efectele secundare, cum ar fi greața, pancreatita și posibilul risc de cancer, le limitează utilitatea [17,18,19]. Astfel, există o nevoie semnificativă pentru dezvoltarea de noi agenți farmaceutici cu mai multe fațete, care induc pierderea în greutate și scad atât hiperglicemia, cât și complicațiile asociate, fără a provoca efecte adverse.

Apelin este o peptidă adipokină și circulantă produsă și secretată de adipocite [20]. Mai multe peptide bioactive ale apelinelor, inclusiv apelin-12, -13, -16, -17, -19 și -36 sunt produse ale genei APLN, localizate pe cromozomul 11q12 [21], cu apelin-13 și apelin-36 fiind cele mai abundente și forme biologic active [22]. Receptorul uman de apelină, APJ, este prezent omniprezent în țesuturi [21,23], iar sistemul apelinergic sa dovedit a fi implicat în multiple procese metabolice, inclusiv controlul homeostaziei glucozei [24,25,26].

Degradarea rapidă și perioada de înjumătățire scurtă a izoformelor apelinelor native (4-7 min) împiedică grav exploatarea farmacologică a peptidelor apelinice [27]. Pentru a depăși această problemă, am dezvoltat analogi derivați de acizi grași rezistenți la enzime ale apelin-13 și anume (Lys 8 GluPAL) apelin-13 amidă și pGlu (Lys 8 GluPAL) apelin-13 amidă [28]. În special, acești analogi au același fragment de acid gras conjugat cu Lys 8 utilizând același linker chimic ca și liraglutida mimetică GLP-1 [29]. Acești analogi stabili de apelină au stimulat secreția de insulină din celulele beta pancreatice clonale, cultura primară a celulelor izolate ale insulelor de șoarece fiind cea mai puternică dintr-o serie de analogi studiați [30]. În studiul de față, efectele metabolice și de reducere a greutății administrării cronice o dată pe zi a amidei apelin-13 (Lys 8 GluPAL) și a apelinei-13 amide pGlu (Lys 8 GluPAL) au fost comparate direct cu liraglutida mimetică GLP-1 utilizând un -sobezitate alimentată cu grăsime obezitate-diabet (DIO).

2. Materiale și metode

2.1. Peptide

Toți analogii apelinului utilizați în studiu au fost personalizați de EZ Biolabs (Carmel, IN, SUA) cu puritate> 95%. Puritatea peptidelor a fost verificată prin RP-HPLC și identitatea structurală a fost confirmată prin spectrometrie de masă cu ionizare electrospray așa cum s-a descris anterior [28]. Pe scurt, modificările peptidei apelin-13 native au fost efectuate pentru a conferi rezistență enzimatică pentru a prelungi activitatea biologică. Mai mult, un distanțier gamma-glutamil cu adjuvant de palmitat (GluPAL) a fost adăugat la lanțul lateral al apelin Lys 8 pentru a promova legarea la proteinele plasmatice și a reduce clearance-ul renal, extinzând astfel bioactivitatea in vivo. Se știe că aceste peptide se leagă și activează receptorul APJ, iar timpul de înjumătățire in vitro a fost> 24 h [28].

2.2. Animale experimentale

Șoarecii masculi elvețieni NIH (Harlan UK Ltd., Blackthorne, Marea Britanie) au fost adăpostiți individual într-o cameră cu aer condiționat (22 ± 2 ° C) cu umiditate relativă de 51 ± 5% și un ciclu de lumină: întuneric de 12 ore (08:00 –20: 00 h). Apa potabilă era disponibilă gratuit. Animalele au fost menținute cu o dietă bogată în grăsimi (45% grăsimi, 20% proteine, 35% carbohidrați; procentul din energia totală 26,15 kJ/g; Dietex International Ltd., Witham, Marea Britanie) de la vârsta de 8 săptămâni pentru un total de 150 de zile pentru a evoca obezitatea-diabetul (DIO) indusă de dietă. Un alt grup de șoareci a fost menținut pe o dietă standard de rozătoare (10% grăsimi, 30% proteine, 60% carbohidrați; procent din energia totală 12,99 kJ/g, Trouw Nutrition, Cheshire, Marea Britanie) și utilizat ca model de controale normale. Dietele bogate în grăsimi similare, care conțin un procent mare de energie din grăsimi, sunt utilizate în mod obișnuit în cercetarea obezității-diabetului [31-33].