Тривале лікування ацильованими аналогами аміду апеліну-13 покращує діабет та покращує стан

Ролі Концептуалізація, придбання фінансування, нагляд, написання - огляд та редагування

Партнерська школа біомедичних наук, SAAD Центр фармації та діабету, Ольстерський університет, Coleraine, Co. Лондондеррі, Північна Ірландія, Великобританія

Розслідування ролей, написання - оригінальний проект

Поточна адреса: Коледж життя і природничих наук, Університет Дербі, Кедлстон-роуд, Дербі, Великобританія

Ролі Куратор даних, формальний аналіз, дослідження, методологія, написання - оригінальний проект

Ролі Адміністрація проекту, нагляд, написання - огляд та редагування

Finbarr P. M. O’Harte,
Вадівел Партрасарат,
Крістофер Хогг,
Пітер Р. Флатт

Цифри

Анотація

Цитування: O’Harte FPM, Parthsarathy V, Hogg C, Flatt PR (2018) Тривале лікування ацильованими аналогами аміду апеліну-13 покращує діабет та покращує ліпідний профіль мишей, що харчуються жиром. PLoS ONE 13 (8): e0202350. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202350

Редактор: Крістіан Хольшер, Університет Ланкастера, ВЕЛИКОБРИТАНІЯ

Отримано: 19 березня 2018 р .; Прийнято: 1 серпня 2018 р .; Опубліковано: 29 серпня 2018 р

Наявність даних: Усі відповідні дані містяться в статті.

Фінансування: Департамент економіки, Північна Ірландія (https://www.nidirect.gov.uk/articles/department-economy-studentships, раніше DEL-NI) надав докторантуру CH та FOH для виконання цієї роботи. Інвестиційне підтвердження концепції фінансування (https://www.investni.com/support-for-business/proof-of-concept.html, PoC518) було забезпечене FOH та PRF. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису. Додаткове зовнішнє фінансування для цього дослідження не отримано.

Конкуруючі інтереси: FOH, PRF та Ольстерський університет мають патенти на експлуатацію пептидів для лікування ожиріння-діабету. ВП та СН заявляють, що у них немає конфлікту інтересів. Що стосується конкуруючих інтересів, ми також можемо заявити, що відповідна заявка на патент триває з 2015 року і досі не надана (на розгляді): (PCT/EP2015/059288) під назвою „Аналоги апеліну”. FOH і PRF є винахідниками цього патенту, і патент спочатку був поданий Університетом Ольстера в 2015 році і належить Університету Ольстера. Це не змінює нашої дотримання політики PLOS ONE щодо обміну даними та матеріалами.

Скорочення: APJ, рецептор апеліну; AUC, інтегрована площа під кривою; BMC, вміст мінеральних речовин у кістках; DEXA, двоенергетична рентгенівська абсорбціометрія; GLP-1, глюкагоноподібний пептид-1; pGlu, піроглутаміл; T2DM, цукровий діабет 2 типу

1. Вступ

Цукровий діабет 2 типу (T2DM) характеризується вадами регуляції вуглеводного, ліпідного та білкового обміну [1]. Біохімічною ознакою T2DM є хронічна гіперглікемія, що виникає внаслідок дефектів секреції та дії інсуліну [2,3]. Понад 425 мільйонів людей у всьому світі уражені хворобою, яка до 2045 року зросте до 628 мільйонів [4]. Це збільшення зумовлене покращеною тривалістю життя, ожирінням та збільшенням кількості етнічних груп, що мають підвищений ризик захворювання [5]. Наприклад, у Великобританії спостерігається підвищена схильність до захворювань у деяких етнічних груп населення (наприклад, південноазіатські, індійські та пакистанські), і це може бути пов'язано з дефіцитом харчових продуктів та/або зниженням рівня звичної фізичної активності [6,7]. Неконтрольована гіперглікемія призводить до макросудинних та мікросудинних ускладнень, таких як серцево-судинні захворювання [8], ретинопатія, нейропатія та нефропатія [9,10,11]. Постійні зміни способу життя та фармакологічне втручання необхідні для досягнення належного метаболічного контролю та зменшення ризику ускладнень, спричинених гіперглікемією.

Вісцеральне ожиріння є найпоширенішим фактором ризику, пов’язаного з T2DM та іншими хронічними захворюваннями, включаючи атеросклероз, артеріальну гіпертензію [12]. Сучасна західна дієта в поєднанні з малорухливим способом життя призвела до пандемії ожиріння, яке сьогодні є серйозною проблемою охорони здоров’я [13,14]. Фармацевтичні засоби, що мають подвійну дію для корекції гіперглікемії та підвищення ваги, є небагато, і лише агоністи рецепторів GLP-1 виявляються ефективними [15,16]. Навіть тоді такі побічні ефекти, як нудота, панкреатит та можливий ризик раку, обмежують їх корисність [17,18,19]. Таким чином, існує значна потреба у розробці нових багатогранних фармацевтичних засобів, які спричиняють втрату ваги і зменшують як гіперглікемію, так і пов'язані з нею ускладнення, не викликаючи негативних наслідків.

Апелін - це адипокін і циркулюючий пептид, що виробляється і секретується адипоцитами [20]. Кілька біоактивних апелінових пептидів, включаючи апелін-12, -13, -16, -17, -19 та -36, є продуктами гена APLN, розташованого в хромосомі 11q12 [21], причому апелін-13 та апелін-36 є найбільш поширеними та біологічно активні форми [22]. Апеліновий рецептор людини APJ повсюдно присутній у тканинах [21,23], і було показано, що апелінергічна система бере участь у багатьох метаболічних процесах, включаючи контроль гомеостазу глюкози [24,25,26].

Швидка деградація та короткий період напіввиведення природних ізоформ апеліну (4–7 хв.) Суттєво заважає фармакологічній експлуатації пептидів апеліну [27]. Щоб подолати цю проблему, ми розробили ферментно-стійкі аналоги апеліну-13, отримані з жирних кислот, а саме амід апеліну-13 (Lys 8 GluPAL) та амід апеліну-13 pGlu (Lys 8 GluPAL) [28]. Примітно, що ці аналоги мають ідентичну частину жирних кислот, кон’юговану з Lys 8, використовуючи той самий хімічний лінкер, що і міметик GLP-1, ліраглутид [29]. Ці стабільні аналоги апеліну стимулювали секрецію інсуліну з клональних бета-клітин підшлункової залози, причому первинна культура ізольованих клітин острівців миші є найпотужнішим із серії досліджуваних аналогів [30]. У цьому дослідженні метаболічний та зменшувальний ефект хронічного прийому аміду апеліну-13 (Lys 8 GluPAL) апеліну-13 та аміду pGlu (Lys 8 GluPAL) апеліну-13 безпосередньо порівнювали з міметичним GLP-1, ліраглутидом із застосуванням високого -жирна модель миші, що викликається дієтою, ожиріння-діабет (DIO).

2. Матеріали та методи

2.1. Пептиди

Всі аналоги апеліну, використані в дослідженні, були виготовлені на замовлення EZ Biolabs (Carmel, IN, USA) із чистотою> 95%. Чистоту пептидів перевіряли за допомогою RP-HPLC, а структурну ідентичність підтверджували за допомогою електророзпилювальної іонізаційної мас-спектрометрії, як описано раніше [28]. Коротко кажучи, модифікації нативного пептиду апеліну-13 проводили для надання ферментної стійкості для продовження біологічної активності. Крім того, до бічного ланцюга апеліну Lys 8 додали спейсер гамма-глутамілу з адмінантом пальмітату (GluPAL), що сприяє зв’язуванню з білками плазми і зменшує нирковий кліренс, таким чином поширюючи біоактивність in vivo. Відомо, що ці пептиди лише зв'язуються та активують рецептор APJ, і період напіввиведення in vitro становив> 24 год [28].

2.2. Дослідні тварини

Швейцарських мишей швейцарських мишей NIH (Harlan UK Ltd., Блекторн, Великобританія) поселяли індивідуально у приміщенні з кондиціонером (22 ± 2 ° C) з відносною вологістю 51 ± 5% та циклом 12 годин: темрява (08:00). –20: 00 год). Питна вода була у вільному доступі. Тварин підтримували дієту з високим вмістом жиру (45% жиру, 20% білка, 35% вуглеводів; відсоток загальної енергії 26,15 кДж/г; Dietex International Ltd., Вітам, Великобританія) з 8-тижневого віку протягом 150 днів викликати дієтично обумовлений ожиріння-діабет (ДІО). Інша група мишей підтримувала стандартну дієту для гризунів (10% жиру, 30% білка, 60% вуглеводів; відсоток загальної енергії 12,99 кДж/г, Trouw Nutrition, Чешир, Великобританія) і використовувалась як модель нормального контролю. Подібні дієти з високим вмістом жиру, що містять великий відсоток енергії з жиру, регулярно використовуються при дослідженнях ожиріння та діабету [31–33].