|
1 zestawy (10 fiolek)
| Ilość: | |
|---|---|
▎ Struktura GLP-3
Źródło: PubChem |
Sekwencja: YA⊃1;QGTFTSDYSI-L⊃2;LDKK⁴AQA⊃1;AFIEYLLEGGPSSGAPPPS⊃3; Wzór cząsteczkowy: C 221H 342N 46O68 Masa cząsteczkowa: 4731 g/mol Numer CAS: 2381089-83-2 Numer identyfikacyjny PubChem: 171390338 Synonimy: LY3437943 |
▎ Badania nad GLP-3
Jakie jest tło badawcze dla GLP-3?
Częstość występowania otyłości i metabolizmu typu 2 na świecie stale rośnie, co stanowi poważne wyzwanie dla zdrowia publicznego. Istniejące leki o jednym lub dwóch celach mają ograniczenia pod względem skuteczności i bezpieczeństwa. W oparciu o teorię wielokierunkowej synergicznej regulacji poprzez żołądkowo-jelitową oś insulinową, badania ujawniły uzupełniające się role GLP-1, GIP i glukagonu w regulacji metabolicznej, zapewniając teoretyczne podstawy do opracowania agonistów wieloreceptorowych.
Opierając się na wcześniejszych doświadczeniach w opracowywaniu leków o podwójnym działaniu, badacze zaprojektowali i zoptymalizowali GLP-3 w oparciu o charakterystykę strukturalną i mechanizmy sygnalizacyjne tych potrójnych receptorów. Aktywując jednocześnie GLP-1R, GIPR i GCGR, osiąga silniejszą kontrolę glikemii i redukcję masy ciała.
Jaki jest mechanizm działania GLP-3?
Agonizm receptorowy
GLP-3 działa jako potrójny agonista receptora, którego celem są receptory GLP-1, GCGR i GIP [1].
Agonizm receptora GLP-1: GLP-1 jest hormonem inkretynowym wydzielanym przez komórki L jelit. Po związaniu się z receptorami GLP-1, GLP-3 promuje wydzielanie insuliny w sposób zależny od stężenia glukozy. Podczas hiperglikemii GLP-3 wiąże się z receptorami GLP-1, aktywując dalsze szlaki sygnałowe, które pobudzają komórki β trzustki do wydzielania insuliny i obniżania poziomu glukozy we krwi. Hamuje także wydzielanie glukagonu i zmniejsza wytwarzanie glukozy w wątrobie, dodatkowo stabilizując poziom glukozy we krwi. Agonizm receptora GLP-1 opóźnia również opróżnianie żołądka, zwiększa uczucie sytości i zmniejsza spożycie pokarmu, pomagając w kontrolowaniu masy ciała [2].
Agonizm receptora GCGR: Glukagon zazwyczaj działa podczas hipoglikemii, podnosząc poziom glukozy we krwi. Działanie agonistyczne GLP-3 na GCGR jest złożone. W tkance tłuszczowej sprzyja lipolizie i nasila utlenianie kwasów tłuszczowych, zwiększając w ten sposób wydatek energetyczny. W wątrobie umiarkowany agonizm GCGR może regulować procesy takie jak glukoneogeneza, optymalizując funkcję metaboliczną wątroby. Zapobiega to nadmiernej glukoneogenezie powodującej hiperglikemię, przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającej stabilności poziomu glukozy we krwi, aby zaspokoić zapotrzebowanie organizmu na energię [1].
Agonizm receptora GIP: GIP, inny hormon inkretynowy, jest wydzielany po posiłkach przez komórki K w dwunastnicy i jelicie czczym. Agonizm receptora GIP GLP-3 zwiększa wydzielanie insuliny, współdziałając z GLP-1 w celu poprawy regulacji glukozy. I odwrotnie, aktywacja receptora GIP może wpływać na metabolizm lipidów i równowagę energetyczną. Badania Brzozowskiej P wskazują, że GIP promuje wychwyt glukozy i syntezę lipidów w adipocytach. Jednakże pod wpływem GLP-3 sygnalizacja GIP jest modulowana w celu optymalizacji wykorzystania energii, a nie wyłącznie promowania magazynowania tłuszczu, pomagając w ten sposób w kontrolowaniu masy ciała [1].
Rycina 1 Mechanizmy działania GLP-3 [3].
Kompleksowa regulacja procesów metabolicznych
Regulacja cukrzycy energetycznej: Aktywując trzy wymienione powyżej receptory, GLP-3 kompleksowo reguluje metabolizm energetyczny. Promuje lipolizę, zwiększając wnikanie kwasów tłuszczowych do mitochondriów w celu β-oksydacji i zwiększając wydatek energetyczny. Zmniejsza lipogenezę poprzez hamowanie wychwytu kwasów tłuszczowych i syntezy trójglicerydów w adipocytach, zmieniając w ten sposób równowagę magazynowania energii i wydatków organizmu, ułatwiając utratę wagi. W odpowiednich badaniach na zwierzętach i próbach klinicznych przeprowadzonych przez Jastreboff AM, podawanie GLP-3 zwiększało wydatek energetyczny i stopniowo zmniejszało zawartość tkanki tłuszczowej u osób otyłych [4].
Regulacja cukrzycy: GLP-3 moduluje poziom glukozy we krwi wieloma drogami. Oprócz stymulacji wydzielania insuliny poprzez aktywację receptorów GLP-1 i GIP, wpływa na metabolizm glukozy w wątrobie poprzez regulację GCGR. Hamuje nadmierną glukoneogenezę w wątrobie, zmniejsza wytwarzanie glukozy, a jednocześnie zwiększa wychwyt i wykorzystanie glukozy w tkankach obwodowych, utrzymując w ten sposób prawidłowy poziom glukozy we krwi. Jest to szczególnie istotne u pacjentów otyłych z metabolizmem typu 2, skutecznie regulujących poziom glukozy we krwi i poprawiających stan cukrzycowy [2]..
Regulacja metabolizmu wątroby: W wątrobie GLP-3 nie tylko moduluje metabolizm glukozy, ale także wpływa na metabolizm lipidów. Zmniejsza syntezę i akumulację triglicerydów w wątrobie, poprawia stłuszczenie wątroby i ma potencjalną wartość terapeutyczną w przypadku niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby (NAFLD). W badaniach klinicznych z udziałem uczestników cierpiących na stłuszczeniową chorobę wątroby związaną z dysfunkcją metaboliczną (MDAFLD), GLP-3 znacząco zmniejszył zawartość tłuszczu w wątrobie, wykazując jego pozytywny wpływ regulacyjny na metabolizm wątrobowy [5].
Wpływ na czynność przewodu pokarmowego
GLP-3 opóźnia opróżnianie żołądka poprzez aktywację receptorów GLP-1. Wolniejsze opróżnianie żołądka wydłuża czas przebywania pokarmu w żołądku, powodując długotrwałe uczucie sytości i ograniczając późniejsze przyjmowanie pokarmu. Jednocześnie może wpływać na wydzielanie hormonów jelitowych i motorykę jelit, dodatkowo regulując trawienie w przewodzie pokarmowym i procesy wchłaniania składników odżywczych, tym samym kompleksowo wpływając na spożycie energii i masę ciała [2].
Jaki jest mechanizm synergistyczny pomiędzy agonistycznym działaniem GLP-3 na receptory GLP-1, GCGR i GIP?
Synergia w regulacji cukrzycy energetycznej
Zwiększony wydatek energetyczny: Aktywacja GCGR sprzyja glikogenolizie i glukoneogenezie w celu podniesienia poziomu glukozy we krwi. Zwiększa także wydatek energetyczny poprzez zwiększenie metabolizmu lipidów i hamowanie przyjmowania pokarmu poprzez centralne uczucie sytości. Agoniści GLP-1R stymulują wydzielanie insuliny oraz wywierają działanie kardioprotekcyjne i neuroprotekcyjne, jednocześnie zmniejszając pobór energii poprzez opóźnienie opróżniania żołądka i tłumienie apetytu. Podczas gdy aktywacja GIPR w tkance tłuszczowej sprzyja akumulacji lipidów, jego centralna aktywacja zmniejsza spożycie pokarmu i łagodzi przyrost masy ciała. GLP-3 jednocześnie celuje w te trzy receptory, ustanawiając nową równowagę pomiędzy poborem i wydatkowaniem energii. Dzięki temu skuteczniej osiągamy deficyt energetyczny, ułatwiając tym samym utratę wagi.
Regulacja metabolizmu lipidów: agonizm GCGR nasila metabolizm lipidów, natomiast aktywacja GIPR w tkance tłuszczowej wpływa również na metabolizm lipidów. Agoniści GLP-1R mogą pośrednio wpływać na metabolizm lipidów poprzez mechanizmy takie jak poprawa wrażliwości na insulinę. Ich synergiczne działanie lepiej reguluje syntezę, rozkład i transport tłuszczu, ograniczając jego gromadzenie i poprawiając dystrybucję tkanki tłuszczowej. Na przykład badania na otyłych pacjentach wykazały, że po pewnym okresie stosowania GLP-3 procent tkanki tłuszczowej w organizmie spadł, a profile lipidowe w pewnym stopniu uległy poprawie, co sugeruje jego synergistyczny wpływ na regulację metabolizmu tłuszczów [6]..
Efekty synergistyczne w regulacji glukozy
Zwiększone wydzielanie insuliny: Agoniści GLP-1R obniżają poziom glukozy we krwi poprzez wiązanie się z receptorami GLP-1 i promowanie wydzielania insuliny. GIP podobnie stymuluje komórki β trzustki do wywoływania efektów wydzielania insuliny podobnych do tych wywoływanych przez spożycie z dietą. GLP-3, który jednocześnie aktywuje GLP-1R i GIPR, znacząco nasila wydzielanie insuliny, dzięki czemu skuteczniej obniża poziom glukozy we krwi. Chociaż GCGR jest zwykle kojarzony z podwyższonym poziomem glukozy we krwi, jego działanie – takie jak promowanie wydatku energetycznego – może pośrednio przyczyniać się do stabilności glukozy, gdy działa synergistycznie z receptorami takimi jak GLP-1R. Co więcej, łączne zastosowanie GLP-1 i GCGR selektywnie przeciwdziała ryzyku hiperglikemii wywołanemu przez GCGR, umożliwiając bardziej precyzyjną i skuteczną regulację poziomu glukozy.
Regulacja homeostazy glukozy: Synergiczna aktywacja tych trzech receptorów wykracza poza zwykłe wydzielanie insuliny i obejmuje kompleksową regulację homeostazy glukozy. Wpływając na wychwyt, wykorzystanie i magazynowanie glukozy w wielu tkankach, w tym w wątrobie, mięśniach i tkance tłuszczowej, GLP-3 utrzymuje poziom glukozy we krwi na stosunkowo stabilnym poziomie, zapobiegając znaczącym wahaniom. W badaniu Nicholls S z udziałem pacjentów z metabolizmem typu 2 podawanie GLP-3 spowodowało istotne obniżenie stężenia hemoglobiny glikowanej, co wskazuje na jego pozytywny wpływ na długoterminową kontrolę glikemii i wykazuje synergistyczne działanie trzech receptorów w regulacji homeostazy glukozy [6]..
Synergistyczna aktywacja szlaków przekazywania sygnału
Aktywacja wspólnego szlaku sygnałowego: GLP-1R, GCGR i GIPR przekazują sygnał głównie poprzez białka G (Gαs). Kiedy GLP-3 działa na te trzy receptory, łączy się, aktywując wspólne dalsze szlaki, takie jak szlak cAMP-PKA. Ta wspólna aktywacja szlaku zwiększa skuteczność i siłę przekazywania sygnału, wzmacniając wpływ regulacyjny na metabolizm komórkowy i funkcje fizjologiczne.
Koordynowanie odrębnych ścieżek: dzieląc wspólne ścieżki, każdy receptor aktywuje również unikalne sieci sygnalizacyjne. GLP-3 moduluje te odrębne szlaki synergistycznie podczas aktywacji receptora, umożliwiając skoordynowaną regulację metaboliczną.
Synergistyczna regulacja funkcji przewodu pokarmowego
Wpływ na wydzielanie hormonów żołądkowo-jelitowych: Agoniści GLP-1R stymulują wydzielanie GLP-1, podczas gdy agoniści GIPR regulują uwalnianie GIP. Te hormony żołądkowo-jelitowe odgrywają kluczową rolę w modulowaniu motoryki, trawienia i wchłaniania przewodu pokarmowego. Aktywując jednocześnie oba receptory, GLP-3 zapewnia pełniejszą regulację wydzielania hormonów żołądkowo-jelitowych, wpływając tym samym na pracę przewodu pokarmowego. Może zmniejszać szybkie wchłanianie składników odżywczych poprzez modulowanie szybkości opróżniania żołądka i motoryki jelit, pomagając w kontroli masy ciała i poziomu glukozy we krwi.
Poprawa środowiska metabolicznego przewodu pokarmowego: Regulując wydzielanie hormonów żołądkowo-jelitowych, GLP-3 poprawia również środowisko metaboliczne w przewodzie pokarmowym. Promuje wzrost i metabolizm pożytecznych bakterii jelitowych oraz moduluje funkcję bariery jelitowej. Zmiany te mogą dodatkowo wpływać na ogólny stan metaboliczny organizmu. Działając synergicznie z wpływem na metabolizm energetyczny i regulację poziomu glukozy we krwi, mechanizmy te wspólnie przyczyniają się do efektów terapeutycznych w walce z otyłością i powiązanymi zaburzeniami metabolicznymi.
Jakie są zastosowania GLP-3?
Leczenie otyłości
Znaczące skutki utraty wagi: Liczne badania kliniczne wykazują skuteczność GLP-3 w leczeniu otyłości. W podwójnie ślepym, randomizowanym, kontrolowanym placebo badaniu fazy II przeprowadzonym przez Jastreboff AM z udziałem 338 dorosłych, uczestnicy otrzymywali co tydzień GLP-3 w różnych dawkach lub placebo przez 48 tygodni. Wyniki wykazały, że w 24. tygodniu w grupie otrzymującej 1 mg uzyskano średnią utratę masy ciała o 7,2%, w grupie otrzymującej leczenie skojarzone 4 mg – o 12,9%, w grupie otrzymującej leczenie skojarzone 8 mg – o 17,3%, a w grupie otrzymującej 12 mg – o 17,5%, podczas gdy w grupie otrzymującej placebo – tylko o 1,6%. Do 48. tygodnia w grupie otrzymującej 1 mg uzyskano średnią utratę masy ciała o 8,7%, w grupie otrzymującej skojarzenie 4 mg o 17,1%, w grupie otrzymującej skojarzenie 8 mg o 22,8%, w grupie 12 mg o 24,2%, a w grupie placebo o 2,1%. Wśród uczestników otrzymujących 4 mg, 8 mg i 12 mg GLP-3, 92%, 100% i 100% osiągnęło odpowiednio 5% lub większą utratę masy ciała. 75%, 91% i 93% osiągnęło 10% lub większą utratę wagi. a 60%, 75% i 83% osiągnęło 15% lub większą utratę masy ciała w porównaniu z 27%, 9% i 2% w grupie placebo. Dane te jednoznacznie wykazują skuteczność GLP-3 w redukcji masy ciała u otyłych pacjentów [4].
Leczenie cukrzycy typu 2
Skuteczność kontroli glikemii: badania przeprowadzone przez Lopez DC i in. wskazują, że GLP-3 pozytywnie wpływa na kontrolę glikemii u pacjentów z metabolizmem typu 2. W badaniu z udziałem 353 uczestników GLP-3 obniżył poziom hemoglobiny glikowanej (HbA1c) o 1,64% w porównaniu z placebo. Świadczy to o skuteczności GLP-3 w obniżaniu poziomu glukozy we krwi u pacjentów z metabolizmem typu 2, przyczyniając się w ten sposób do poprawy wyników klinicznych [7].
Zaleta mechanizmu kombinowanego: GLP-3 działa na wiele receptorów, oferując wyjątkową przewagę nad agonistami pojedynczego receptora dzięki połączonemu mechanizmowi agonistycznemu. Nie tylko obniża poziom glukozy we krwi poprzez stymulację wydzielania insuliny, ale także zwiększa wrażliwość na insulinę, umożliwiając komórkom organizmu skuteczniejsze wykorzystanie insuliny w celu kompleksowej kontroli glikemii. Jego działanie zmniejszające masę ciała dodatkowo poprawia stan metaboliczny u pacjentów z metabolizmem typu 2, ponieważ otyłość jest istotnym czynnikiem ryzyka tej choroby, a utrata masy ciała ułatwia lepszą kontrolę poziomu glukozy we krwi [5]..
Leczenie niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby
Zmniejszanie zawartości tłuszczu w wątrobie: GLP-3 wykazał zdolność do zmniejszania zawartości tłuszczu w wątrobie u pacjentów ze stłuszczeniową chorobą wątroby związaną z dysfunkcją metaboliczną (MDAFLD) i zawartością tłuszczu w wątrobie ≥10%. W randomizowanym, podwójnie ślepym badaniu kontrolowanym placebo 98 uczestników zostało losowo przydzielonych do otrzymywania cotygodniowych podskórnych zastrzyków GLP-3 (1 mg, 4 mg, 8 mg lub 12 mg) lub placebo przez 48 tygodni. Wyniki wykazały, że w 24. tygodniu średnia zmiana zawartości tłuszczu w wątrobie w porównaniu z wartością wyjściową wyniosła -42,9% w grupie 1 mg, -57,0% w grupie 4 mg, -81,4% w grupie 8 mg i -82,4% w grupie 12 mg w porównaniu z +0,3% w grupie placebo. Odkrycia te wskazują, że GLP-3 znacząco zmniejsza zawartość tłuszczu w wątrobie, wykazując potencjalną wartość terapeutyczną w leczeniu niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby [8].
Poprawa funkcji metabolicznej wątroby: GLP-3 poprawia funkcję metaboliczną wątroby poprzez regulację metabolizmu energii i lipidów. Wspomaga utlenianie i rozkład tłuszczów wątrobowych, zmniejsza gromadzenie się tłuszczu w wątrobie, moduluje reakcje zapalne i poziom stresu oksydacyjnego w wątrobie oraz wywiera pewien wpływ hamujący na postęp NAFLD, chroniąc w ten sposób zdrowie wątroby pacjentów.
Wniosek
Jako potrójny agonista receptora GLP-1R/GIPR/GCGR, GLP-3 wywiera metaboliczne działanie regulacyjne poprzez wielokierunkowy mechanizm synergiczny. Jego działanie obejmuje aktywację GLP-1R w celu tłumienia apetytu i opóźnienia opróżniania żołądka, zmniejszając w ten sposób spożycie energii; aktywacja GIPR w celu zwiększenia wydzielania insuliny i poprawy wrażliwości na insulinę; oraz aktywację GCGR w celu promowania lipolizy i wydatku energetycznego przy jednoczesnej regulacji glukozy w wątrobie i metabolizmu lipidów w celu zmniejszenia gromadzenia się tłuszczu. Ta potrójna synergia zapewnia kompleksowe efekty, w tym silną kontrolę glikemii, znaczną utratę wagi oraz poprawę metabolizmu lipidów i tłuszczów w wątrobie. Jego podstawowa wartość polega na leczeniu otyłości, osiąganiu zależnej od dawki redukcji masy ciała z maksymalną utratą 24,2% w ciągu 48 tygodni. W przypadku metabolizmu typu 2 skutecznie obniża poziom hemoglobiny glikowanej i poprawia homeostazę glikemiczną. W stłuszczeniowej chorobie wątroby związanej z dysfunkcją metaboliczną znacznie zmniejsza zawartość tłuszczu w wątrobie, wykazując silną skuteczność w leczeniu wielu zaburzeń metabolicznych.
O Autorze
Wszystkie wyżej wymienione materiały zostały zbadane, zredagowane i opracowane przez Cocer Peptides.
Autor czasopisma naukowego
Arun J. Sanyal jest hepatologiem i badaczem specjalizującym się w chorobach wątroby, zwłaszcza niealkoholowej stłuszczeniowej chorobie wątroby (NAFLD) i niealkoholowym stłuszczeniowym zapaleniu wątroby (NASH). Jest związany z Virginia Commonwealth University School of Medicine, gdzie jest członkiem wydziału od 1989 roku. Sanyal jest autorem około 1000 publikacji w wiodących czasopismach, takich jak Cell Diabetes, Nature Medicine, The New England Journal of Medicine i The Lancet. Jego prace były cytowane ponad 104 000 razy, co odzwierciedla jego znaczący wpływ na dziedzinę hepatologii. Od 1995 roku otrzymuje finansowanie od Narodowego Instytutu Zdrowia i jest głównym badaczem w czterech aktywnych grantach NIH. Sanyal został również doceniony za wiodącą rolę w badaniach klinicznych i wkład w rozwój strategii terapeutycznych chorób wątroby. Arun J. Sanyal jest wymieniony w odnośniku cytatu [5].
