Az inkretintengelyen ható gyógyszerek pleiotrop előnyei Prof. Dr. Winkler Gábor osztályvezető főorvos Szent János Kórház Budapest, II. sz. Belgyógyászat-Diabetológia, Budapest

Az inkretinek és inkretin hatású szerek pleitróp hatásai Prof. Dr Az inkretinek és inkretin hatású szerek pleitróp hatásai Prof. Dr. Winkler Gábor Debreceni Nephrológiai Napok 2013. május 31.

A pleiotrop hatás fogalma A pleiotropia genetikai fogalomként került a mai orvostu- domány szókincsébe. Egy gén több, látszólag össze nem függő sajátosságot determináló tulajdonságának jelenté - sével Eredete a görög „pleios” (több, sok) és „tropein” (fordít) szavakból származtatható Tágabb értelemben pleiotrop hatásoknak nevezik vala - mely gyógyszer (vegyület) fő hatásától független, kedvező sajátosságait is, amelyek alkalmazásának, használatának további előnyét jelenthetik

Lehetséges pleiotrop előnyök diabetesben A béta-sejt tömeg megőrzése A keringési kockázat mérséklése A myocardyocyták és az endothel közvetlen védelme Testsúlycsökkentés Renoprotectio

Az incretin hormonok kulcsfontosságú szerepet játszanak a glukóz homeosztázisában GLP-1 Az ileum és a colon L-sejtjeiből szabadul fel 1,2 A béta-sejtek glukóz-sensor működését javítja Az inzulin-választ glukóz-dependens mó-don serkenti1 Az alfa-sejtek glukagon-szekrécióját glu-kóz-dependens módon gátolja1 GIP Gátolja a gyomorürülésta,1,2 Csökkenti a táplálékbevitelt és a testsúlyt2 Serkenti a béta-sejtek neogenesisét és gátolja apoptosisát a A hatás csak farmakológiai GLP-1 szint mellett jelentkezik. A duodenum K-sejtjeiből szabadul fel1,2 A béta-sejtek inzulinválaszát glukóz-dependens módon serkenti1 Serkenti a béta-sejtek neogenesisét és gátolja apoptosisát Incretin Hormones Have Key Roles in Glucose Homeostasis GLP-1 and GIP are incretin hormones and have key roles in glucose homeostasis. GLP-1 is released from L cells in the distal gut (ileum and colon), and GIP is released from K cells in the proximal gut (duodenum).1,2 In a glucose-dependent manner, GLP-1 stimulates insulin response from beta cells1 and inhibits glucagon secretion from alpha cells. GLP-1 also inhibits gastric emptying1,2 and reduces food intake and body weight.2 Similar to GLP-1, GIP stimulates insulin response from beta cells in a glucose-dependent manner.1 GIP has no effect on gastric emptying and no significant effects on satiety or body weight. Purpose To describe the 2 main incretins, glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP). Takeaway GLP-1 and GIP have key roles in glucose homeostasis. In a glucose-dependent manner, GLP-1 and GIP stimulate insulin secretion, and GLP-1 inhibits glucagon secretion. 1. Drucker ,DJ: Diabetes Care 26: 2929–2940. 2003; 2. Meier, JJ et al: Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 18: 587–606. 2004. 1. Drucker DJ. Diabetes Care. 2003;26(10):2929–2940. 2. Meier JJ et al. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2004;18(4):587–606.

GLP-1 receptor mediálta pleiotróp hatások Meier JJ. Nat.Rev.Endocrinol. 2012 Sept.; doi:10.1038/nrendo.2012.140

Incretin alapú kezelési lehetőségek Humán GLP-1: csak infúzióban GLP-1 mimeticumok (ez idő szerint parenteralis alkalmazás- sal) – farmakológiai GLP-1 hatás - GLP-1 agonisták: liraglutid, albi-, dula-, semaglutid - GLP-1 receptor agonisták: exenatid, exenatid qw, li- xisenatid GLP-1 hatásfokozók (DPP-4 gátlók) – élettani GLP-1 válasz - kompetitív antagonisták (sita-, alo-, linagliptin) - kovalensen kötődő (szubsztrát típusú) gátlók (vilda-, saxagliptin)

GLP-1 receptor mediálta pleiotróp hatások Meier JJ. Nat.Rev.Endocrinol. 2012 Sept.; doi:10.1038/nrendo.2012.140

GLP-1 receptorok a cardiovascularis rendszer szöveteiben Szívizomsejtek Microvascularis endothelium; Koszorúér simaizom Endocardium Arteria mesenterica (intima media simaizom sejtek) GLP-1-receptorok: zöld Ér/szív simaizomsejtek: vörös Sejtmagok: kék Ban et al; Circulation 2008 9

A GLP-1 értágító hatású és javítja az endothel funkciót Alkar vasodilatatio Egészséges egyének 2-es típusú cukorbetegek (stabil szívkoszorúér-betegséggel) 25 20 15 10 5 FMD (%) változása a kiindulási értékről Kontroll (sóoldat) GLP-1 (2 pmol/kg/min) 1 2 3 5 6 7 4 GLP-1 előtt GLP-1 után (1.2 pmol/kg/perc) * * Áramlás /ml/100 ml/perc) 0 2 4 6 8 Acetilkolin infúzió (μg/100 ml/min) FMD = Flow-mediálta vasodilatatio Basu, et al : AJP 2007 Nystrom, et al: Am J Physiol Endocrinol Metab 2004 10

A DPP-4 gátlás javítja az endothel-dependens vasodilatatiót 2-es típusú diabéteszes betegekben 4 hetes keresztezett vizsgálat (n=16) 15 10 5 alkar véráram változása (ml/dl/perc) p = 0.01 0 0.5 2.0 8.0 Acetilkolin infúzió (μg/dl/perc) Endothel függő véráramlás 15 10 5 alkar véráram változása (ml/dl/perc) p = ns 0 0.06 0.20 0.60 Nátrium-nitroprusszid infúzió (μg/dl/perc) Endothel független véráramlás Vildagliptin (50 mg bid) Acarbose (100 mg tid) van Poppel et al; Diabetes Care [Epub ahead of print]

A GLP-1 csökkenti a hyperglykaemia-indukálta oxidatív stresszt és javítja az endothel funkciót Egészséges egyének 2-es típusú diabéteszes betegek * 1.2 0.8 0.4 120 80 40 *† 16 12 8 4 (μmol/l) (pg/ml) (%) 1.2 0.8 0.4 * *† Nitrotirozin (μmol/l) * 120 80 40 *† 8-iso PGF2α (pg/ml) 16 12 8 4 Flow-mediált vazodilatáció (%) *† *† * * Kiindulás 1h 2h Plazma glukóz 4.5 8.5 5.0 (mmol/l) Kiindulás 1h 2h 7.8 15.0 12.8 (mmol/l) Placebo GLP-1 (0.4 pmol/kg/perc) Placebo GLP-1 (0.4 pmol/kg/perc) *, p<0.05 a kiinduláshoz képest †, p<0.05 a placebóhoz képest Ceriello et al; Diabetes Care 2011

Az exendin-4 csökkenti az intima megvastagodását arteria femoralis sérülés után egerekben Sóoldat Exendin-4 (24 nmol/kg/nap) Sóoldat Ex-4 * 0.030.020.010 Intima (mm2) Sóoldat Ex-4 0.012 0.008 0.004 Media (mm2) 4 3 2 1 Sóoldat Ex-4 Intima/media arány (mm2) * Az állatokat 7 nappal a sérülés előtt kezdték kezelni, majd 28 napig folytatták a kezelést Goto, K et al: Biochem Biophys Res Commun 2011

GLP-1 receptor mediálta pleiotróp hatások Meier JJ. Nat.Rev.Endocrinol. 2012 Sept.; doi:10.1038/nrendo.2012.140

A GLP-1 GLP-1R dependens és -inde-pendens szívhatásai GLP-1R dependens hatások  Pozitív inotrop hatás  Perfusio NO-dependens ser- kentése (vasodilatatio)  Cardiomyocyták glukóz fel- vételének serkentése  Infarcerálódott terület nagy- ságának csökkentése (állat - modellen)  Pozitív chronotrop hatás (?) GLP-1R független hatások  Infarcerálódott terület nagyságá- gának csökkentése (állatmodellen) NO-independens vasodilatatio (?)

Sitagliptin hatása a szívizom kontraktilitására A sitagliptin javítja a myocardium dobutamin-stresszre adott válaszát koszorúér betegekben DPP-4 Inhibition by Szitagliptin Improves the Myocardial Response to Dobutamine Stress and Mitigates Stunning in a Pilot Study of Patients With Coronary Artery Disease Read, PA et al: Circ Cardiovasc Imaging 3: 195-201. 2010.

Sitagliptin 100 mg (vagy placebó) Study design Sitagliptin 100 mg (vagy placebó) Lab. GLP-1 Glukóz Inzulin FFA Nyugalmi echo 75 mg glukóz per os Dobutamin 10-40 μg/kg/min Csúcs echo Visszatérési echo 120 perc 30 perc N=14 CAD-s betegek DPP-4 Inhibition by Sitagliptin Improves the Myocardial Response to Dobutamine Stress and Mitigates Stunning in a Pilot Study of Patients With Coronary Artery Disease Philip A. Read et al. Circ Cardiovasc Imaging 2010;3;195-201

A sitagliptin javítja a dobutamin stresszre adott myocardium választ coronaria betegekben Ejekciós frakció (%) Dobutamin stressz echocardiographiával igazoltan 100 mg sitagliptin javí-totta a stressz után a globális és regionális bal kamra funkciót coronaria betegekben DPP-4 Inhibition by Szitagliptin Improves the Myocardial Response to Dobutamine Stress and Mitigates Stunning in a Pilot Study of Patients With Coronary Artery Disease; Read, PA et al: Circ Cardiovasc Imaging 3: 195-201. 2010.

Infarktusos terület aránya (%) A liraglutid csökkenti az infarktusos terület méretét – farmakológiai kondícionálás 7 napos liraglutid kezelés után egereken koronária lekötéssel okoztak MI-t. Az ábra 28 nap múlva mutatja a infarktusos terület nagyságát. Liraglutid Placebo 30 p<0.05 20 Infarktusos terület aránya (%) Állatkísérletes adat alapján igazolható volt, hogy liraglutid kezelés csökkentheti a szívizom infarktus méretét. Referencia: Noyan-Ashraf et al. Diabetes 2009;58:975–83 10 Noyan-Ashraf, et al: Diabetes 58: 975–983. 2009.

A DPP-4-gátlóval történt előkezelés GLP-1-dependens mechanizmuson keresztül csökkenti az infarktus méretét patkányszívben ex vivo Ex vivo patkányszivek (iszkémia/reperfúzió protokoll) * 20 40 60 80 +/- exendin 9-39 Infarktus-rizikó zóna arány (%) Kontroll Sita- Vilda- Vilda- + ex9-39 Sita- + Vilda = vildagliptin (2 hetes előkezelés in vivo) Sita = Sitagliptin (2 hetes előkezelés in vivo) Exendin 9-39 = GLP-1 receptor antagonista Hausenloy et al, Heart (2010), abstract FC1

University of Munich – Grosshadern Dual stem cell comprising administration of G-CSF and sitagliptin improves stem cell homing, cardiac function and survival after MI in mice Hans D Theiss, Lisa Krieg, Marcus Vallaster, Josef Mueller-Hoecker and Wolfgang-M Franz Medical Department I University of Munich – Grosshadern Germany Theiss, HD et al: Cell Stem Cell 4: 313-323, 2009.

A kettős őssejtkezelés (G-CSF és DPP-4 gátló) hipotézise Infarktus területe G-CSF Az infarktus területén SDF-1 kemokinek jelennek meg Az SDF-1 kemokint a DPP-4 enzim hasítja → DPP-4 gátló (sitagliptin) alkalmazásával a kemokin stabilizálható A CXCR-4 kemokin receptor az őssejtek SDF-1 felé történő kitapadását segíti elő Direkt szívhatás: Szívizomsejt apoptosis ↓ SDF-1 Az őssejtek célba jutása javul az SDF-1 grádiens felé Túlélés ↑ Szív funkció ↑ Remodeling ↓ Neovaszkularizáció ↑ KP SDF-1 3-68 (Genetikai/farmakológiai) DPP-4 gátlás Őssejtek mobilizálása a csontvelőből a vérkeringésbe → SDF-1 stabilizálódik DPP-4 KP=lizin,prolin *Zaruba M, *Theiss H et al & Franz WM. Cell Stem Cell 2009

Őssejtszám változása a különböző kezelések mellett CD 45-/CD34-/Sca-1+ (szív) MI + Sóoldat MI + G-CSF MI + Sitagliptin + G-CSF MI + Sitagliptin Sejtek (%) * Theiss, HD, et al: Cell Stem Cell 4: 313-323, 2009.

Az infarktusos terület méretének változása a 6. és 30. napon (MI után) A sitagliptin +/- G-CSF csökkenti az infarktus terület kiterjedését 30 nappal az infarktus után Infarktus terület kiterjedése (6. nap) Infarktus terület kiterjedése (30. nap) MI + Sóoldat MI + G-CSF MI + Sitagliptin + G-CSF MI + Sitagliptin infarktus terület (%) infarktus terület (%) Theiss, HD et al: Cell Stem Cell 4: 313-323, 2009.

A halálozás alakulása a 30. napon MI + Sóoldat MI + G-CSF MI + Sitagliptin + G-CSF MI + Sitagliptin Túlélés (%) Infarktus után eltelt napok Theiss, HD et al: Cell Stem Cell 4: 313-323, 2009.

GLP-1 receptor mediálta pleiotróp hatások Atherosclerosis Meier JJ. Nat.Rev.Endocrinol. 2012 Sept.; doi:10.1038/nrendo.2012.140

Az incretinek összetett hatása a postprandiális lipidszintekre Ansar, A et al: Cardiovasc Diabetol 10: 61-66. 2011.

A sitagliptin kezelés csökkentette a postprandialis hyperlipidaemiát Plazma TG és Apo-B48 szint változása oralis lipid terhelésre 6 hetes placebo vagy 100 mg/nap sitagliptin kezelést követően 2-es típusú diabéteszesekben (N=36) Plazma TG (mmol/l) Apo-B48 (ng/ml) - 9,4%* p=0,006 6 hetes szitagliptin kezelés szignifikánsan csökkentette a trigliceridben gazdag lipoproteinek postprandialis plazmaszintjét valamint a görbe alatti terület 2-es típusú diabéteszes betegek körében. Apolipoprotein B (APOB or ApoB) is the primary apolipoprotein of Alacsony-density lipoproteins (LDL or "bad koleszterin"), which is responsible for carrying koleszterin to tissues. While it is unclear exactly what functional role APOB plays in LDL, it is the primary apolipoprotein component and is absolutely required for its formation. What is clear is that the APOB on the LDL particle acts as a ligand for LDL receptors in various cells throughout the body (i.e. less formally, APOB "unlocks" the doors to cells and thereby delivers koleszterin to them). Through a mechanism that is not fully understood, Magas levels of APOB can lead to plaques that cause vascular disease (atherosclerosis), leading to heart disease. There is considerable evidence that levels of APOB are a better indicator of heart disease risk than total koleszterin or LDL. However, primarily for historic reasons, koleszterin, and more specifically, LDL-koleszterin, remains the primary lipid test for the risk factor of atherosclerosis. - 7,8%** p=0,03 Idő (h) Idő (h) *Plazma TG AUC mg/ml/h **Plazma Apo-B48 AUC ng/ml/h Tremblay, AJ et al: Diabetes Obes Metab 13: 366–373. 2011. 28

Sitagliptin (100 mg/nap ) terápia mellett szignifikáns javulás a lipoprotein paraméterekben Keresztezett 6 hetes vizsgálat ; Sitagliptin (100mg/die) vs. placebo n=36 éhomi postprandialis 2.0 -2.0 -4.0 -6.0 -8.0 -10.0 -9.4% -7.8% -5.1% -7.6% * -9.3% Változás vs placebo (%) VLDL-koleszterin Plazma FFA Plazma ApoB Plazma ApoB-48 Plazma TG Plazma koleszterin Plazma ApoB-48 Plazma ApoB Plazma TG Plazma FFA LDL-koleszterin 2.0 -2.0 -4.0 -6.0 -8.0 -10.0 ns +1.7% -2.0% ns Változás vs placebo (%) -3.9% * -4.7% -5.1% -5.2% * * * *p=0.003-0.06 Effect of Sitagliptin therapy on postprandial lipoprotein levels in patients with type 2 diabetes Tremblay, AJ et al: Diabetes Obes Metab 13: 366-373. 2011.

A natív GLP-1 és GIP csökkentik a macrophag infiltrációt és az atherosclerotikus laesio növekedését apolipoprotein E-deficiens egerekben Kontroll Peptid Peptid + antagonista 4. hét Atherosclerotikus felszín területe Macrophag infiltráció 5 4 3 2 1 * * 60 40 20 * * Area (mm2) (%) GLP-1 Kontroll GLP-1 GLP-1 + Ex 9-39 Kontroll GLP-1 GLP-1 + Ex 9-39 5 4 3 2 1 * * 60 40 20 * * Area (mm2) (%) GIP GIP GIP + Pro3-GIP Kontroll GIP GIP + Pro3-GIP Kontroll Ex 9-39 = GLP-1 receptor antagonista Pro3-GIP = GIP receptor antagonista Nagashima , M et al: Diabetologia 54: 2649–2659. 2011.

A DPP-4 gátlás csökkenti az atherosclerotikus laesiókat diabéteszes Apo E-deficiens egerekben 30 25 20 15 10 5 Intima lézió mérete (a plakk %-ában) Diabetes Alogliptin p <0.01 – – + + – + – + Nem diabéteszes Diabéteszes Vehiculum Alogliptin Intima léziók Ta, et al: J Cardiovasc Pharmacol, 2011 [Epub ahead of print]

A sitagliptin csökkenti a proinflammatorikus citokinek expresszióját apolipoprotein E-deficiens egerekben IL:interleukin TNF-α:tumor necrosis factor-α MCP:macrophag chemoattractant protein VCAM-1:vascular cell adhesion molecule-1 *p<0.05 16 hetes kezelés A Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitor, Des-Fluoro-Szitagliptin, Improves Endothelial Function and Reduces Atherosclerotic Lesion Formation in Apolipoprotein E–Deficient Mice Junichi Matsubara et Al. Journal of the American College of Cardiology Vol. 59, No. 3, 2012

Az incretin alapú kezelések javítják a kardiovaszkuláris rizikó biomarkereit Liraglutid metaanalízis (1.8 mg naponta egyszer 26 hétig) Vildagliptin (50 mg naponta kétszer; hozzáadott th. 1 évig –11.9 –30 –20 –10 BNP hs-CRP ** –23.1 *** TNFα hs-CRP Adiponektin %-os változás a kiinduló értékről * –50 –25 +25 –26.8 –50.0 –38.9 –7.5 +7.5 +21.8 ns %-os változás a kiinduló értékről Patients aged 18 years with type 2 diabetes and HbA1c between 7.5 and 10.0% (diet) or 7.0 and 9.5% (mono–oral antidiabetes drug) were randomised. Fasting Plazma glukóz (FPG) at randomization was 7–13 mmol/l.1 If FPG was 15 mmol/l during the study, the patient was withdrawn. One hundred and sixty five patients were randomised in this double-blind, randomized (1:1:1:1), placebo-Kontrollled trial using three doses of liraglutide (0.65, 1.25, or 1.90 mg). Liraglutide or placebo was administered in the evening as once-daily subcutaneous injections in the abdomen or tMagas. The study demonstrated sustained effect of the long-acting GLP-1 analog liraglutide on glycemic Kontroll in patients with type 2 diabetes without any major or minor hypoglycemic episodes. At the Magasest dose, liraglutide monotherapy reduced the estimated average HbA1c levels by 1.74% from an average HbA1c of 8.5%, when compared with placebo. In spite of improved glycaemic Kontroll, which is often associated with an increase in body weight , a dose dependent decrease in body weight was seen. Adverse events related to the gastrointestinal system and headaches were the most frequently reported adverse events. The effect of liraglutide on biomarkers for CV risk in patients with type 2 diabetes, was investigated as an exploratory endpoint from the Vilsbøll et al. 2007 clinical study.2 A significant decrease in PAI-1 and BNP levels were observed folAlacsonying treatment with liraglutide. There was a non-significant, but dose dependent reduction in hs-CRP levels. There were no treatment effects on adiponectin, leptin, IL-6 and TNF-α levels with liraglutide. References: 1. Vilsbøll T, et al. Liraglutide, a long-acting human glucagon-like peptide-1 analog, given as monotherapy significantly improves glycemic Kontroll and Alacsonyers body weight without risk of hypoglycemia in patients with type 2 diabetes. Diab Care. 2007;30:1608-10. 2. Courrèges J-P, et al. Diab Med. 2008; “Postprint”; doi: 10.1111/j.1464-5491.2008.02484.x Liraglutid (1.9 mg naponta egyszer 14 hétig) –20 –38 –25 –40 –30 –10 PAI-1 BNP hs-CRP * ** ns + pioglitazon + glimepirid Vildagliptin %-os változás a kiinduló értékről PAI-1 = Plazminogén aktivátor inhibitor-1 BNP = B-típusú natriuretikus peptid hs-CRP = Magas szenzitivitású C-reaktív protein TNFα = Tumor nekrózis faktor α Plutzky et al; EASD 2009, Poster 762; Courrèges et al; Diabet Med 2008 Derosa et al; Horm Metab Res 2010 33

Indirekt vagy direkt CV hatású DPP4 szubsztrátok Ussher, JR, Drucker, DJ: Endocr Rev 33: 187-215. 2012.

GLP-1 receptor mediálta pleiotróp hatások Meier JJ. Nat.Rev.Endocrinol. 2012 Sept.; doi:10.1038/nrendo.2012.140

Lehetséges pleiotrop előnyök diabetesben és az incretinek pleiotrop sajátosságai A béta-sejt tömeg megőrzése Keringési kockázat mérséklé-se Testsúlycsökkentés Renoprotectio Incretinek pleiotrop hatásai Béta-sejtek neogenesisének serkentése / apoptosisának gátlása (GLP-1, GIP) Endothelvédelem - NO-függő és –független vasodilatatio - neointima képzés serkentés Szív pumpafunkciójának javítása Dyslipidaemia mérséklése Hypertensio csökkentése Testsúlycsökkentés Vesevédelem

Köszönöm a figyelmet !