Agonista FFAR su incretine, insulina, lipidi e infiammazione

Il diabete di tipo 2 (T2D) è una delle più grandi sfide per la salute in tutto il mondo. La malattia è fortemente associata all'obesità e si sviluppa attraverso condizioni pre-diabetiche, in cui l'insulino-resistenza e l'infiammazione di basso grado giocano un ruolo importante, fino al diabete di tipo 2, in cui l'incapacità delle cellule beta pancreatiche di compensare l'insulino-resistenza provoca iperglicemia. Secondo stime recenti, 350 milioni di persone nel mondo soffrono di diabete. La malattia in genere porta a molti anni di ridotta qualità della vita a causa di complicazioni collaterali come malattie cardiovascolari (CVD), cecità, insufficienza renale e amputazioni. Si stima che il T2D sia la quarta principale causa di morte nel mondo occidentale con un'aspettativa di vita ridotta di 5-10 anni. È generalmente riconosciuto che una dieta sana e una maggiore attività fisica sono efficaci nella prevenzione del T2D e possono anche aiutare a ottenere un migliore controllo del T2D e ridurre il rischio di CVD. Tuttavia, non esiste un accordo generale su cosa costituisca una dieta sana.

Nell'ultimo decennio sono stati scoperti diversi recettori della superficie cellulare che rispondono agli acidi grassi liberi (FFA). Questi recettori degli acidi grassi liberi (FFAR) appartengono alla superfamiglia dei recettori 7 transmembrana accoppiati a proteine ​​G (GPR) e sono stati tutti implicati nei processi metabolici, nel dispendio energetico e nell'infiammazione. Di conseguenza, molti dei recettori hanno attirato l'interesse come potenziali bersagli per il trattamento di malattie metaboliche e infiammatorie, tra cui l'obesità e il diabete di tipo 2.

FFAR1 (GPR40), che è attivato da FFA a catena lunga, è altamente espresso nelle cellule beta pancreatiche e aumenta la secrezione di insulina stimolata dal glucosio (GSIS) [4]. Esistono prove che FFAR1 sia espresso anche nelle cellule enteroendocrine intestinali, dove promuove la secrezione di ormoni incretinici come GLP-1 e GIP. Il GLP-1 è molto interessante per il trattamento dell'obesità e del T2D a causa della sua capacità di aumentare il GSIS, migliorare la crescita delle cellule beta, aumentare la sensibilità all'insulina, ridurre la motilità gastrica, aumentare la sazietà e causare una perdita di peso. Lo studio clinico di fase II pubblicato con l'agonista selettivo FFAR1 TAK-875 ha dimostrato un'elevata efficacia nel ridurre il glucosio plasmatico senza aumentare l'incidenza di ipoglicemia e ha suscitato un notevole interesse per il recettore come nuovo bersaglio per il trattamento del T2D.

FFAR4 (GPR120), che è attivato da FFA insaturi a catena lunga, è espresso nel sistema gastrointestinale, nel tessuto adiposo e nelle cellule beta, ed è riportato per promuovere la secrezione di GLP-1 dalle cellule intestinali, contrastare l'infiammazione e aumentare l'insulina sensibilità nel tessuto adiposo. In particolare, FFAR4 disfunzionale è stato recentemente collegato allo sviluppo dell'obesità sia nei topi che nell'uomo. Ciò ha notevolmente aumentato l'interesse per il recettore come bersaglio per l'obesità e le malattie metaboliche. Ciò è supportato da indicazioni secondo cui gli FFA insaturi ripristinano l'infiammazione ipotalamica indotta dalla dieta attraverso FFAR4 e quindi riducono il peso corporeo nei topi obesi indotti dalla dieta (DIO). Questi FFAR sono quindi espressi in diversi tessuti del corpo dove potenzialmente possono influenzare condizioni metaboliche e infiammatorie come il diabete di tipo 2 e l'obesità.

Queste funzioni combinate e l'abbondanza di acidi grassi nel cibo suggeriscono che gli FFAR possono essere considerati regolatori di rilevamento dei nutrienti del metabolismo.

La chirurgia di bypass gastrico Roux-en-Y (RYGB), spesso usata per trattare l'obesità grave, si traduce spesso in effetti benefici immediati sul metabolismo del glucosio nel diabete di tipo 2, spesso con remissione completa. Questi effetti sono in parte indipendenti dalla perdita di peso, ma possono essere spiegati da un aumento significativo dei livelli di GLP-1 subito dopo l'intervento chirurgico. Pertanto, sembra che l'effetto dipenda esclusivamente dalla consegna di nutrienti e succhi pancreatici direttamente alle parti inferiori dell'ileo. Normalmente, gli FFA vengono rapidamente assorbiti nelle parti superiori del tratto gastrointestinale. È quindi possibile che gli effetti di RYGB siano in parte dovuti alla stimolazione enteroendocrina di FFAR1 e forse FFAR4 mediante somministrazione diretta di nutrienti, ovvero il rilascio di FFA nell'intestino inferiore. Un'ipotesi da indagare in questo progetto di dottorato è che la consegna di uno specifico FFA polinsaturo presente in natura con dimostrata elevata efficacia sia su FFAR1 che su FFAR4 direttamente nell'intestino inferiore possa imitare gli effetti benefici osservati dopo RYGB con meno spese e meno effetti avversi.

Il rilascio di un carico maggiore di FFA non assorbiti nell'intestino tenue distale può essere ottenuto sfruttando il rivestimento enterico che si dissolve a pH > 6,0, che si osserva nel lume del digiuno distale, dell'ileo e del colon ed è indipendente dal colon flora. Questa tecnologia di rivestimento enterico è ben consolidata per la somministrazione di farmaci all'ileo e al colon. Il potenziale effetto positivo di questo principio è stato recentemente riportato in una piccola coorte di pazienti con T2D. Pertanto, la somministrazione di piccole quantità di acido laurico (un acido grasso C12) nell'intestino distale utilizzando pellet con rivestimento enterico ha stimolato la secrezione di GLP-1 e abbassato i livelli di glucosio postprandiale in risposta ai pasti. Nessun effetto cronico è stato testato in questo studio. Sebbene non suggerito dagli autori, l'aumento del rilascio di GLP-1 potrebbe comportare la stimolazione diretta di FFAR1 e/o FFAR4 da parte dell'acido laurico nell'intestino distale.

Nell'ambito del progetto FFARMED sostenuto dal Consiglio danese per la ricerca strategica, è stato effettuato uno screening di 36 FFA pertinenti e della loro capacità di agire come agonisti FFAR1 e FFAR4 in vitro per identificare il più potente agonista doppio FFAR1/FFAR4 presente in natura per studi clinici. Di questi, l'acido grasso polinsaturo (PUFA), l'acido pinolenico, ha mostrato un'efficacia significativamente superiore rispetto agli altri ed è stato quindi selezionato per ulteriori studi. Per supportare ulteriormente questa scelta, l'effetto dell'acido pinolenico è stato testato utilizzando una piccola dose (100 mg/kg) somministrata 30 minuti prima di un test orale di tolleranza al glucosio (OGTT) nei topi. In modo convincente, l'acido pinolenico purificato ha migliorato significativamente la tolleranza al glucosio riducendo l'AUC-glucosio e i livelli di glucosio di picco rispetto al controllo (olio di mais). L'efficacia era simile a quella ottenuta con un agonista FFAR1 selettivo farmaceutico (TUG-905). L'acido pinolenico è un acido grasso contenuto nei pinoli siberiani, nei pinoli coreani e nei semi di altri pini. La più alta percentuale di acido pinolenico (~20%) si trova nei pinoli siberiani e nell'olio da essi prodotto. È stato riportato che l'olio di pinoli coreano somministrato come FFA idrolizzato, ma non come TG, aumenta la secrezione di GLP-1 e diminuisce l'appetito nelle donne in sovrappeso. Ciò supporta i risultati precedenti e indica che solo l'acido pinolenico purificato ha migliorato il metabolismo del glucosio nei topi.

Ipotesi

Come descritto sopra, l'espressione di FFAR1 e FFAR4 sulle cellule enteroendocrine intestinali, sulle cellule beta pancreatiche e sul tessuto adiposo è stata collegata a 1) aumento della secrezione di GLP-1 e quindi all'aumento mediato dall'incretina di GSIS e alla soppressione della secrezione di glucagone, 2 ) un effetto positivo diretto su GSIS, 3) riduzione dell'infiammazione, 4) miglioramento della sensibilità all'insulina e 5) aumento del dispendio energetico. Sulla base dei risultati di cui sopra, i ricercatori stanno eseguendo una serie di studi clinici utilizzando l'acido pinolenico derivato dai pinoli siberiani come doppio agonista FFAR1/FFAR4 presente in natura.

I ricercatori ipotizzano che l'ingestione di una piccola quantità di acido pinolenico somministrata come pellet con rivestimento enterico disciolto nell'intestino inferiore 1) aumenterà la secrezione di GLP-1 correlata al pasto stimolando FFAR1 / FFAR4 sulle cellule enteroendocrine causando un GSIS migliorato e un aumento della sazietà, 2 ) migliorano GSIS stimolando direttamente FFAR1 (e forse FFAR4) sulle cellule beta, e 3) attenuano l'infiammazione di basso grado osservata in condizioni insulino-resistenti come obesità e T2D stimolando FFAR4 sugli adipociti.

Obiettivi

Per testare le ipotesi, gli obiettivi di questo progetto sono di indagare:

1. L'effetto di pellet con rivestimento enterico di acido pinolenico (olio di pinoli idrolizzato) e placebo (olio di mais) su tollerabilità, sicurezza e livelli di glicemia in cinque studi pilota su individui sani.
2. Gli effetti acuti dell'acido pinolenico sui cambiamenti indotti dal pasto in I) livelli circolanti di glucosio, insulina, GLP-1, GIP e glucagone, II) lipidi plasmatici e marker infiammatori, III) livelli di appetito e IV) metabolismo del substrato in pazienti con T2D e individui obesi magri sani e non diabetici.
3. Gli effetti cronici dell'acido pinolenico somministrato 3 volte al giorno per 8 settimane su I) effetto incretina, II) GSIS, III) composizione corporea, IV) lipidi e marcatori infiammatori V) metabolismo del substrato e VI) marcatori di insulino-resistenza e infiammazione nei tessuti biopsie (muscolo e tessuto adiposo) in pazienti con T2D e soggetti obesi non diabetici.

Questa registrazione riguarda il secondo dei cinque studi pilota pianificati e indaga la differenza di effetto tra l'olio di pinoli e l'olio di pinoli idrolizzato su insulina, glucosio e ormoni incretinici quando somministrato in fase acuta in combinazione con un test orale di tolleranza al glucosio.