GLUCAGON-LIKE PEPTIDE 1: STUDI PRECLINICI
GLP-1, in entrambe le forme molecolari (7-37) e (7-36amide), è liberato dal proglucagone attraverso l’elaborazione post-traslazionale ed è secreto dalle cellule endocrine intestinali in modo dipendente dai nutrienti.139 Sebbene le cellule L enteroendocrine siano distribuite lungo tutto il tratto gastrointestinale dallo stomaco al retto, il maggior numero di cellule L si trova nell’ileo terminale e nel colon prossimale. Il rapido aumento del GLP-1 plasmatico in seguito all’ingestione di cibo ha favorito l’interesse per l’esistenza di un ciclo prossimale-distale, per cui i nutrienti che entrano nel duodeno e nel digiuno prossimale promuovono uno o più segnali endocrini e/o neurali che attivano la secrezione di GLP-1 dal piccolo intestino distale.140 Gli studi sui ratti hanno identificato il GIP come un componente putativo di tale sistema di segnalazione. I meccanismi di segnalazione specifici utilizzati dai nutrienti per la stimolazione della secrezione di GLP-1 negli esseri umani non sono completamente compresi.
La regolazione della bioattività del GLP-1 dipende in larga misura dal tasso di degradazione e di eliminazione del GLP-1 in vivo. Sia GLP-1 che GLP-2 contengono un residuo di alanina in posizione 2, rendendo queste molecole substrati per l’inattivazione enzimatica da parte della dipeptidil peptidasi-4 (DPP-4). La DPP-4 espressa localmente nell’intestino prossimale ai siti di sintesi del GLP-1 scinde il GLP-1 circolante per produrre GLP-1 (9-37/9-36amide).141 Sebbene il GLP-1 (9-37/9-36amide) mostri una debole affinità di legame per il recettore del GLP-1 e sia teoricamente un antagonista circolante dell’azione del GLP-1, l’infusione di GLP-1 (9-36amide) ha modesti effetti insulino-indipendenti sulla tolleranza al glucosio e sulla secrezione di insulina in soggetti umani.142,143 Tuttavia, una quantità sostanziale dell’immunoreattività totale del GLP-1 circola come GLP-1 (9-37/9-36amide), e i saggi che non distinguono tra GLP-1 intatto e GLP-1 scisso (9-37/9-36amide) sovrastimano le concentrazioni circolanti di GLP-1 bioattivo. Studi più recenti indicano che il GLP-1 (9-36) ammide può migliorare la funzione cardiaca in studi preclinici144,145 e può inibire la produzione epatica di glucosio in soggetti umani obesi.146
In gran parte a causa della rapida inattivazione mediata dalla DPP-4 del GLP-1, il
di GLP-1 bioattivo intatto in circolazione è molto breve, generalmente meno di 1 minuto. Questi risultati hanno incoraggiato gli sforzi per sviluppare analoghi del GLP-1 più potenti ad azione prolungata resistenti all’inattivazione mediata da DPP-4. In alternativa, sono stati identificati inibitori dell’enzima DPP-4 che abbassano la glicemia nei soggetti con diabete di tipo 2.147-149
Il GLP-1 esercita diverse azioni complementari che controllano l’escursione glicemica postprandiale, compresa la stimolazione della secrezione di insulina glucosio-dipendente e l’inibizione della secrezione di glucagone e dello svuotamento gastrico (Fig. 35-2). Gli agonisti del GLP-1R regolano anche la crescita e lo sviluppo del pancreas endocrino.150 L’attivazione del recettore GLP-1 promuove la sopravvivenza cellulare nelle cellule β attraverso un aumento dei livelli di cAMP, che porta all’attivazione di CREB, a una maggiore attività di IRS-2 e, infine, all’attivazione di Akt. Queste azioni del GLP-1 si riflettono nell’espansione della massa delle cellule β e nella maggiore resistenza alle lesioni delle cellule β dimostrata in diversi modelli sperimentali di diabete in vivo. Inoltre, i topi Glp1r-/- presentano modesti difetti nella formazione di grandi isole e una maggiore suscettibilità al danno apoptotico.151 Di potenziale rilevanza per l’uso terapeutico del GLP-1 è la dimostrazione che le colture primarie di isole umane mostrano una migliore secrezione di insulina glucosio-dipendente e una maggiore sopravvivenza dopo un’esposizione a breve termine al GLP-1 in vitro.152 Allo stesso modo, l’uso dell’agonista GLP-1R exenatide è allo studio in soggetti umani con diabete di tipo 1 in seguito al trapianto di isole.153
L’inibizione dello svuotamento gastrico rappresenta una parte significativa delle azioni di riduzione del glucosio del GLP-1, soprattutto nei pazienti con diabete di tipo 1. Sensazioni di maggiore sazietà e diminuzione dell’appetito sono comuni dopo l’infusione di GLP-1 in soggetti umani,154 e il GLP-1 probabilmente diminuisce l’appetito attraverso effetti centrali sui nuclei ipotalamici coinvolti nell’alimentazione e attraverso effetti periferici sullo svuotamento gastrico. Sebbene la somministrazione di GLP-1 e dei suoi analoghi ai roditori comporti anche una diminuzione dell’assunzione di acqua, queste azioni non sembrano essere clinicamente significative negli studi sull’uomo.
GLP-1 esercita le sue azioni attraverso l’attivazione di un recettore accoppiato alla proteina G che è strutturalmente correlato alla superfamiglia dei recettori di glucagone/secretina.155 GLP-1 trasmette il suo segnale attraverso vie sia cAMP che calcio-dipendenti. Sebbene sia un potenziale gene candidato per il diabete, il recettore GLP-1 (GLP-1R) localizzato nel 6p21 umano non è stato associato a famiglie con diabete di tipo 2. Allo stesso modo, non sono state identificate mutazioni del GLP-1R in individui con diabete, né sono state descritte mutazioni attivanti del GLP-1R in soggetti umani.
La prova dell’importanza fisiologica del GLP-1 nel controllo del glucosio deriva da studi che utilizzano antagonisti del GLP-1 per inibire l’azione del GLP-1 in vivo. L’infusione dell’antagonista del GLP-1 exendin (9-39) nei ratti o nell’uomo ha aumentato la glicemia in associazione a una diminuzione dei livelli di insulina stimolata dal glucosio.156,157 Analogamente, l’immunoneutralizzazione dell’attività del GLP-1 mediante antisiero GLP-1 ha aumentato le escursioni glicemiche legate al digiuno e ai pasti nei babbuini.158 Inoltre, i topi Glp1r-/- presentano un diabete lieve, con anomalie nella glicemia a digiuno e postprandiale e livelli subnormali di insulina stimolata dal glucosio.159