Dra. Izchel Amezcua Álvarez Médico internista Residente Endocrinología Péptidos gastrointestinales: síntesis, secreción, regulación, trascendencia clínica Dra. Izchel Amezcua Álvarez Médico internista Residente Endocrinología

Antecedentes 1902 incretinas descubiertas por Bayliss y Starling Moore hipotetizó que extractos intestinales contenían hormonas que regulaban el páncreas endócrino 1929 La Barre purificó elementos que disminuían glucosa de extractos intestinales llamándolos incretinas,  glucosa en orina INtestine seCRETion Insulin 1960 fue posible medir insulina, se observaron los efectos de incretinas en la insulina 1970asilado GIP 1983 aisló GLP-1 Campbell J. et al. Pharmacology, physiology and mechanisms of incretin hormone action. Cell metabolism review. 2013

Incretinas GLP1 péptido similar al glucagón 1 GIP polipéptido insulinotrópico dependiente de glucosa Antes polipéptido inhibidor gástrico Campbell J. et al. Pharmacology, physiology and mechanisms of incretin hormone action. Cell metabolism review. 2013

Péptido similar al glucagón (GLP-1)

GLP1 31 aa Produce a partir de pro-glucagón por PC1/3 Secretado células L intestino delgado distal, colon Páncreas y SNC  secreción insulina VM 2 minutos 75% GLP1 que deja intestino es metabolizado por DPP4, otra parte se metaboliza en hígado, quedando sólo 10-15% GLP-1 sintetizado en plasma Seino Y. et al. GIP and GLP-1, the two incretin hormones: similarities and differences. J Diabetes investigation. 2010 (1)

Síntesis Cr 2q36-37 Glicentina No definida Oxintomodulina secreción Gi, motilidad  secreción enz pancreáticas, captura glucosa intesntino GLP2  apoptosis, vaciamiento gástrico, secreción ácida, resorción ósea  Proliferación cel y neuronas, transporte glucosa intestino, secreción enz pancreáticas Péptido interviniente 1 y 2 No definido Polipéptido relacionado a glicentina Fragmento mayor de proglucagón Glucagón glucogenólisis, gluconeogénesis  Glucólisis Cr 2q36-37 PC2 PC1/3 Drucker J. et al. Biology of incretins: GLP1 and GIP. Gastroenterology. 2007 (132)

Secreción Llegada alimentos intestino distal Sistema autónomo, GRP, acetilcolina, leptina Cel intestinal L contacta directo con nutrientes luminales en parte apical, la basolateral contacta con vasos y nervios. Liberación GLP1 depende de estímulos neurales, endócrinos y alimentos (ricos en CHO y grasas). Liberación GLP-1 forma bifásica, fase temprana se presenta a los 10-15 minutos se cree q esta no depende de los aliemntos ya que estas cels se encuentran en parte distal intestino por lo cual se requeriría mayor tiempo, por lo cual depende de estímulos neurales como n vago con liberación acetilcolina, GRP peptido liberador gastrina y leptina la segunda fase tardía presenta 30-60 mines al efecto directo de los alimentos en las cels L. La liberación intraceular de GLP-1 depende de la activación de señales intracel que llevan al incremento d ela glucosa intracel con aumento del cAMP, Pka y MAPK con incremento de la liberación de este. Drucker J. et al. Biology of incretins: GLP1 and GIP. Gastroenterology. 2007 (132)

Secreción PC1/3 GLP-1 (1-37) GLP-1 (1-36)NH2 GLP-1 (7-37) Proglucagón consta 6 exones, 5 intrones, de acuerdo al tejido de expresión y a la presencia de diferentes enzimas se da un procesamiento diferente del proglucagón, en intestino y SNC se escinde a glicentina, oxintomodulina, GLP1, GLP2 y peptido intermedio. Existen varias isoformas del GLP1 ya que derivan mismo precurson y son procesadas por diferentes proconvertasas, la PC1/3 da las formas activas 7-37, 7-36 NH2 son equipotentes en estimular secreción insulina. Amidación está dada por la enz peptidilglicina monooxigenasa a-amidasa, que incrementa la VM de GLP-1 en plasma y es corresponde al mayor % de GLP1 en plasma. GLP-1 (1-37) GLP-1 (1-36)NH2 GLP-1 (7-37) GLP-1 (7-36)NH2 Inactivas Activas Arginina Peptidilglicina monooxigenasa α-amidasa  VM Nauk M. Incretin therapies . Diabetes, obesity and metabolism. 2016

Secreción GLP-1 activo amidado o no amidado y GIP son liberados en int delgado después comidas incrementando secreción insulina, DPP4 rápidamente convierte GLP-1 y GIP en metabolitos inactivos. La inhibición de la DPP4 previente la degradación GIP y GLP-1, incrementado su acción. Drucker J. et al. Biology of incretins: GLP1 and GIP. Gastroenterology. 2007 (132)

Receptor GLP-1 Cr 6p21.1 7 exones, 463 aa. Expresión páncreas (α,β,δ), pulmón, corazón, riñón, estómago, intestino, hipófisis, SNC. Activa Adenilciclasa, PKA, PI3K con cAMP, Calcio. Internalización mediado por caveolina-1 No hay desensibilización por agonistas GLP-1R Brubaker P. Minireview: Update on Incretin Biology: Focus on Glucagon-Like Peptide-1. JCEM. 2010

Mecanismo acción GLP-1 Brubaker P. Minireview: Update on Incretin Biology: Focus on Glucagon-Like Peptide-1. JCEM. 2010

Mecanismo acción GLP-1 Incremento secreción insulina dependiente de glucosa, una vez q se une GLP1 con su receptor en la cel B activa la adenilato ciclasa aumentando la producción de cAMP este activa la PKA, EPAC proteina de intercambio activada por cAMP PKa fosforila subunidadad SUR1 cerrando canales de K dependientes de ATP despoliza membrana. PI3K inhibe tmb canales rectificantes de K prolongando el potencial de acción. Inhibición canales de K despolaliza membrana, incrementando el calcio intracelular al activar canales de ca dependiente de voltaje así cmo movilización del reservas intracelulares de calcio, esto lleva a la fusión de gránulos que contienen insulina con la membrana dando la secreción de isnulina dependiente de glucosa. Inhibición secreción glucagón de manera indireccta al incremetar la secreción de somatostatina que se expresan receptres de esta en cel a inhibiendo secreción glucagón. Cel. Delta expresan receptores de GLP-1 al unirse este incrementa su secreción, así mismo el incremento de la insulina disminuye la secreción de glucagón. Aun no se sabe efecto directo GLP 1 al expresar cel a receptores para éste. GLP-1 mejora tolerancia glucosa, potencia la prliferación cel b y neogénesis, inhibiendo la apoptosis con el total incremento de la masa de cel b al incrementar la via WNT y B catenina con disminución caspasas. Incremento del fact transcirpción Pdx1, GLP1 transactiva EGFR fact creci epidermico q incrementa PI3K, activa PKC, AKT, MAPK con aumento d ela expresión ciclina D1 paso fase G1 a S. sinergismo TGFB. Exclusión nuclear FOXO1 regulador negativo crecimiento cel b Brubaker P. Minireview: Update on Incretin Biology: Focus on Glucagon-Like Peptide-1. JCEM. 2010

Acción del GLP-1 GLP-1 inhibe ingesta alimentos, al expresar en nucleo arcuato GLP-1R , así mismo activación n vago con disminución vaciamiento gástrico. Involucrado en la neurogénesis con incremento formación de memoria, disminuye apoptosis neuronas. CV incrementa función VI, mejora función endotelial, eyeeción y fuerza contracción. Disminuye gluconeogésis, incrementa glucogengenesis, disminuye glucólisis, al incrementar la sintasa de glucógeno. Incrementa sensibilidad insulina, disminuye lipólisis, incrementa lipogénesis, disminuyendo esteatosis, hay natriuresis. Drucker J. et al. Biology of incretins: GLP1 and GIP. Gastroenterology. 2007 (132)

DPP4 (dipeptidil peptidasa 4) DPP4 o CD26 Escisión región N-terminal GLP-1 y GIP Proteasa de serina, escinde dipéptidos (alanina o prolina) GLP-1 alanina 2° posición Expresa en múltiples tejidos, asociada a las membranas y en forma soluble Martin H. et al. Incretin based therapies review of the physiology, pharmacology and emerging clinical experience. Internal medicine journal. 2011 (41)

Metabolismo VM GLP-1 2 min, metabolito 5 min Metabolitos - GLP-1 (9-36)NH2 Eliminados vía renal Brubaker P. Minireview: Update on Incretin Biology: Focus on Glucagon-Like Peptide-1. JCEM. 2010

Polipéptido insulinotrópico dependiente de glucosa (GIP)

GIP 42 aa, residuo alanina posición 2  secreción insulina Secretado células K duodeno y yeyuno proximal SNC VM 7 min sanos y 5 min en DM2 Metabolito GIP (3-42) eliminado vía renal Campbell J. et al. Pharmacology, physiology and mechanisms of incretin hormone action. Cell metabolism review. 2013

Estructura Cr 17q21.3-22 Péptido señal Sin función Péptido N-terminal 6 exones la mayor secuencia codificante GIP exón 3 Péptido señal Sin función Péptido N-terminal GIP  Insulina y glucagón Péptido C-terminal PC1/3 Finan B. et al. Reappraisal of GIP Pharmacology for Metabolic Diseases. Trends in molecular medicine. 2016

Secreción GIP  secreción grasas y carbohidratos Secreción depende índice absorción Promotores expresión GIP: CREB, factores de transcripción (Sp1, AP-1, AP-2, Pdx1) CREB elemento de respueta a cAMP, f. transcrip incrementan GIP proteina activadora (AP-1). Seino Y. et al. GIP and GLP-1, the two incretin hormones: similarities and differences. J Diabetes investigation. 2010 (1)

Finan B. et al. Reappraisal of GIP Pharmacology for Metabolic Diseases Finan B. et al. Reappraisal of GIP Pharmacology for Metabolic Diseases. Trends in molecular medicine. 2016

Receptor GIP Cr 19q13.3, 14 exones. GIPR  expresión DM2 Activación cAMP, PI3K, PKA, PKB, MAPK y calcio Sufre fácil desensibilización y mutaciones. Acoplado proteina G Expresa pancreas, estómgago, int delgado, tej adiposo, corteza adrenal, riñón, hipófisis, corazón, testes, cel endotelial, hueso, traquea, bazo, timo, pulmón, tiroides, SNC. Secreción insulina similar al GLP-1 con actiación mismas vías, incrementando la síntesis y secreción insulina. Incrementa la proliferación cel B y disminuye apoptosis. Seino Y. et al. GIP and GLP-1, the two incretin hormones: similarities and differences. J Diabetes investigation. 2010 (1)

Mecanismo de acción Seino Y. et al. GIP and GLP-1, the two incretin hormones: similarities and differences. J Diabetes investigation. 2010 (1)

Función GIP Tej adiposo GIP incrementa lipoprotein lipasa expresa memb adipocitos hidrolizanto TG asociados a lipoporteinas liberando AGL para ser captados por adipocitos. Hueso incremento de marcadores de formación ósea FA, colágeno tipo 1, inhibe osteoclastos ya que expresan GIPR, disminuye apoptosis osteoblastos Seino Y. et al. GIP and GLP-1, the two incretin hormones: similarities and differences. J Diabetes investigation. 2010 (1)

Diferencias funciones GIP y GLP1 Seino Y. et al. GIP and GLP-1, the two incretin hormones: similarities and differences. J Diabetes investigation. 2010

Aplicación terapéutica de las incretinas en DM2

DM2 y obesidad La secreción de insulina estimulada por alimentos está  en pacientes con DM2 Niveles GIP normal o elevados en DM2 a diferencia GLP-1 están disminuidos  [GLP-1] postprandial DM2 y obesos por  secreción, leptina  secreción, en ambas patologías hay resistencia a la leptina. GIP efecto de incrementar la secreción glucagón que no es útil en DM2 Respuesta a administración de GIP está disminuida en DM2, GIPR Martin H. et al. Incretin based therapies review of the physiology, pharmacology and emerging clinical experience. Internal medicine journal. 2011 (41)

Agonistas GLP-1R Infusión GLP-1 normaliza perfil glucosa en Dm2 Administración picos glucosa, al  secreción insulina y  glucagón y vaciamiento gástrico Disminución A1c 0.9-1.5%, glucosa postprandial y peso Debido a su degradación rápida, se desarrollaron agonistas Martin H. et al. Incretin based therapies review of the physiology, pharmacology and emerging clinical experience. Internal medicine journal. 2011 (41)

Agonistas del receptor de GLP-1 Parámetro Acción corta Acción prolongada Fármacos Exenatide Lixisenatide Albiglutide Dulaglutide Exenatide-LAR Liraglutide VM 2-5 h 12 h- días HbA1C 0.7-1.5% 0.78-1.5 Glucosa ayuno  Moderada  Fuerte GPP Insulina ayuno  Moderada  Fuerte Insulina PP  Glucagón Vaciamiento gástrico No efecto TA  Un poco mayor FC 0-2 lpm 2-5 lpm Peso 1-5 kg 2-5 kg Náusea 20-50% 20-40% atenuación GLP-1 Nativa SNC apetito  Náusea GI  Motilidad  Vaciamiento Páncreas  Glucagón  Insulina GLP-1 AC SNC apetito  Náusea GI  Motilidad  Vaciamiento Páncreas  Glucagón Insulina GLP-1 AP SNC apetito  Náusea GI Páncreas  Glucagón  Insulina Meier J. GLP-1 receptor agonist for individualized treatment of type 2 diabetes mellitus. Nature. 2012

Agonistas GLP-1R Monstruo de Gila Exendin-4 (Exenatide), péptido 39 aa. Similitud GLP-1 humano 53%, potente agonista del GLP-1R Contiene glicina posición 2, no substrato DPP4 10-100 veces mas potente que el nativo A1c, glucosa y pre y postprandial, mejoró función célula B; nausea No hipoglucemia Disminución de 2.8 kg peso 40% desarrollan anticuerpos pero éstos no afectaron respuesta. Meier J. GLP-1 receptor agonist for individualized treatment of type 2 diabetes mellitus. Nature. 2012

Agonistas GLP-1R Brubaker P. Minireview: Update on Incretin Biology: Focus on Glucagon-Like Peptide-1. JCEM. 2010

Liraglutide GLP-1 humano con sustitución 1 aa, unión de una cadena acil del ácido graso palmitoil posición 26, une no covalentemente albúmina incrementando la VM glucosa ayuno 70 mg/dl, A1C -0.80% Brubaker P. Minireview: Update on Incretin Biology: Focus on Glucagon-Like Peptide-1. JCEM. 2010

Agonistas GLP-1R Meier J. GLP-1 receptor agonist for individualized treatment of type 2 diabetes mellitus. Nature. 2012

DPP4 (dipeptidil peptidasa 4) DPP4 o CD26 Enzima encargada de la escisión región N-terminal GLP-1 y GIP Proteasa de serina, escinde dipéptidos en regiones que contengan alanina o prolina posición 2 Asociada a las membranas y también en forma soluble La inhibición incrementa niveles de GLP-1 y GIP después de los alimentos incrementando secreción insulina Martin H. et al. Incretin based therapies review of the physiology, pharmacology and emerging clinical experience. Internal medicine journal. 2011 (41)

DPP4 Cr 2 q24.3 Glucoproteína 766 aa, 26 exones, codificada principalmente por exones 21 y 22 Dos sitio s de unión a substrato Regiones: Región citoplasmática: N-terminal 1-6 aa Región transmembrana 7-28 aa Región extraceular 29 al 766 Dominio catalítico, región C- terminal, enzima con centro activo exterior Área rica cisteína Mulvihill E. et al. Pharmacology, Physiology, and Mechanisms of Action of Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitors. JCEM. 2014

DPP4 DPPIV enzima multifuncional: peptidasa, receptor, proteína coestimuladora DPP4 pertenece grupo de familia enzimas DPP8 y 9 y proteina activadora de fibrobastlos 2 Inhibidores formación de interacciones no covalentes en región catalítica Formación complejo enzima-inhibidor reversible Mulvihill E. et al. Pharmacology, Physiology, and Mechanisms of Action of Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitors. JCEM. 2014

Mecanismo acción inhibidores DPP4 DPP4 in diabetes Diana Röhrborn. Frontiers in immunology. 2015

Inhibidores DPP4 Mulvihill E. et al. Pharmacology, Physiology, and Mechanisms of Action of Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitors. JCEM. 2014

GLP-1 vs inhibidor DDP4 DPP4 resultan en menores niveles de GLP-1 que la administración eoxógena de GLP-1 análogos. Dharmalingam M. Efficacy and tolerability of GLP-1 agonists in patients with type 2 diabetes mellitus: an Indian perspective. Ther Adv Endocrinol Metab. 2014