Συσχέτιση πολυμορφισμών γονιδίων που εμπλέκονται στη δράση ινκρετινο-μιμητικών φαρμάκων, με την αποτελεσματικότητά τους σε ασθενείς με σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2

Abstract

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a chronic, multifactorial disease with a strong genetic background. Environmental factors play a decisive role in its manifestation, with obesity being the most common cause of the disease. A basic complication of diabetes is vasculopathy, which, in combination with obesity, increases the cardiovascular risk which is the main cause of death in patients with T2DM. The regulation of glucose levels (fasting and postprandial) leads to better glycemic control and reduces the risk of complications in patients with T2DM and is the goal of classical pharmaceutical treatments.At the same time, however, classic antidiabetic tablets (sulfonylureas) lead to the appearance of hypoglycemic episodes and an increase in body weight in patients, while their effect on cardiovascular risk has not been clarified. In the last 20 years, new pharmaceutical agents have been used in the treatment of T2DM. These agents are called incretin analogues (mainly GLP-1 and recently GIP) and constitute substances that imitate peptides that are secreted by the intestinal mucosa and induce insulin secretion after eating, regulating postprandial glucose levels and control of lipid metabolism. The administration of analogues to GLP-1 has been shown to stimulate insulin secretion in a glucose-dependent manner, improving the glycemic profile of patients, while at the same time suppressing glucagon secretion, reducing gastric emptying and increasing the feeling of satiety, contributing to the regulation of the body weight of the patients. It has been observed, however, that the response of patients to treatment with GLP-1 analogues shows significant heterogeneity even between individuals with similar glycemic control or similar antidiabetic treatment requirements.The heterogeneity observed both in terms of response and/or resistance to treatment, and in side effects observed from patient to patient, is most likely related to the different genetic background of the patients regarding to genes involved in incretin pathway. Recent in vitro studies have shown that single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the GLP-1 receptor genes either alter the chemical affinity of the receptor for the GLP-1 peptide affecting its ability to bind to the receptor, or affect the activity of the natural ligand.Additionally, studies on the TCF7L2 gene have shown that patients with type 2 diabetes who carry the TCF7L2rs7903146 allele show significantly reduced GLP-1-induced insulin secretion. Also, polymorphisms in the CTBR1/2 genes have been found to influence the susceptibility of patients to this disease. In the present PhD thesis, the main research question was the role of single nucleotide polymorphisms (SNPs) rs7903146 in the gene of transcription factor TCF7L2, rs367543060 in the GLP-1R receptor gene, and rs7202877 in the CTRB1/2 gene, on the hypoglycemic effect of GLP-1 analogs and/or their effect on weight reduction in T2DM patients. In order to investigate this question, the relationship between the above genetic polymorphisms and the heterogeneous therapeutic response in glycemia and body weight was examined in 191 Caucasian patients to whose treatment a GLP-1 analog was added, without performing any therapeutic or other intervention on the already existing treatment regimen. In addition, a number of clinical parameters were examined in order to identify potential predictors of response to treatment with GLP-1 analogues. Participants were initially categorized into responders and non-responders to GLP-1 analogue therapy with regard to glycemic control (Group A1 and A2, respectively). Patients were then further divided into two groups according to their response to GLP-1 analogue therapy in terms of weight loss, regardless of their response to glycemic control (Group B1 and B2, respectively). The genotyping of the rs7202877, rs7903146 and rs367543060 polymorphisms was performed at the General Biology Laboratory of the Department of Medicine, University of Patras. Genomic DNA was obtained from a venous blood sample of each patient, extracted and quantified, and DNA genotyping was then performed using the Real-Time PCR (Real-Time PCR) technique. The results of our study showed that: a) the polymorphisms in the genes examined do not seem to be related to the response of patients to treatment with GLP-1 analogues, b) a greater percentage of women are likely to respond to the treatment in terms of regarding glycemia compared to men, c) patients with a lower body weight at the beginning of treatment were more likely to respond to GLP-1 treatment proportionally in terms of weight regulation;d) a lower value of FPG at the start of treatment increases the chances of response to treatment in terms of weight regulation, e) a lower value of glycated hemoglobin at the start of treatment with GLP-1 analogues, increases the chances that patients will respond to weight management treatment, f) patients who had received fewer medical agents before starting their treatment with GLP-1 analogues (early inclusion of a GLP-1 analogue in the treatment), appear to be more likely to respond to this treatment, in terms of weight regulation.

Ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2 (ΣΔ2) είναι μία χρόνια, πολυπαραγοντική νόσος με ισχυρό γενετικό υπόβαθρο. Καθοριστικό ρόλο στην εκδήλωσή του έχουν περιβαλλοντικοί παράγοντες, με την παχυσαρκία να αποτελεί τη συχνότερη αιτία εκδήλωσης της νόσου. Βασική επιπλοκή του διαβήτη αποτελεί η αγγειοπάθεια, η οποία σε συνδυασμό με την παχυσαρκία, αυξάνει τον καρδιαγγειακό κίνδυνο που αποτελεί την κυριότερη αιτία θανάτου σε ασθενείς με ΣΔ2. Η ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης (νηστείας και μεταγευματικών) οδηγεί σε καλύτερη γλυκαιμική ρύθμιση και μειώνει των κίνδυνο των επιπλοκών σε ασθενείς με ΣΔ2 και αποτελεί στόχο των κλασσικών φαρμακευτικών αγωγών. Παράλληλα όμως τα κλασσικά αντιδιαβητικά δισκία (σουλφονυλουρίες) οδηγούν σε εμφάνιση υπογλυκαιμικών επεισοδίων και σε αύξηση του σωματικού βάρους στους ασθενείς ενώ η δράση τους στον καρδιαγγειακό κίνδυνο δεν έχει διευκρινιστεί. Τα τελευταία 20 χρόνια χρησιμοποιούνται στη θεραπεία του ΣΔ2 νέοι φαρμακευτικοί παράγοντεςανάλογα ινκρετινών (κυρίως GLP-1 και τελευταία και GIP), δηλαδή πεπτιδίων που εκκρίνονται από τον εντερικό βλεννογόνο και επάγουν την έκκριση ινσουλίνης μετά τη λήψη τροφής, ρυθμίζοντας τα επίπεδα της μεταγευματικής γλυκόζης και τον έλεγχο του μεταβολισμού των λιπιδίων. Η χορήγηση φαρμάκων ανάλογων του GLP-1, έχει φανεί πως διεγείρει την έκκριση ινσουλίνης με γλυκοζοεξαρτώμενο τρόπο, βελτιώνοντας το γλυκαιμικό προφίλ των ασθενών, ενώ παράλληλα καταστέλλει την έκκριση γλυκαγόνης, μειώνει τη γαστρική κένωση και αυξάνει το αίσθημα κορεσμού συμβάλοντας στη ρύθμιση του σωματικού βάρους των ασθενών. Έχει παρατηρηθεί ωστόσο πως η απόκριση των ασθενών στη θεραπεία με ανάλογα του GLP-1 παρουσιάζει σημαντική ετερογένεια ακόμα και μεταξύ ατόμων με ανάλογη γλυκαιμική ρύθμιση ή ανάλογες απαιτήσεις αντιδιαβητικής αγωγής. Η ετερογένεια που παρατηρείται τόσο ως προς την απόκριση ή/και την ανθεκτικότητα προς τη θεραπεία, όσο και ως προς τις ανεπιθύμητες ενέργειες που παρατηρούνται από ασθενή σε ασθενή, είναι πολύ πιθανό να σχετίζεται με το διαφορετικό γενετικό υπόβαθρο των ασθενών που αφορά γονίδια που εμπλέκονται στο μονοπάτι των ινκρετινών. Πρόσφατες invitro μελέτες έχουν δείξει πως μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί (SNPs) στα γονίδια του υποδοχέα του GLP-1, είτε μεταβάλλουν τη χημική συγγένεια του υποδοχέα με το πεπτίδιο GLP-1 επηρεάζοντας την ικανότητα δέσμευσής του στον υποδοχέα, είτε επηρεάζουν τη δραστικότητα του φυσικού προσδέτη. Επιπρόσθετα, μελέτες στο γονίδιο TCF7L2, έχουν δείξει πως ασθενείς με διαβήτη τύπου 2 που φέρουν το αλληλόμορφο TCF7L2rs7903146 παρουσιάζουν σημαντικά μειωμένη έκκριση ινσουλίνης, επαγόμενης από το GLP-1. Επίσης, πολυμορφισμοί στα γονίδια CTBR1/2 έχει βρεθεί πως επηρεάζουν την ευαισθησία των ασθενών στην εν λόγω ασθένεια. Στην παρούσα διατριβή, το κύριο ερευνητικό ερώτημα ήταν ο ρόλος των μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών (SNPs) rs7903146 στο γονίδιο του μεταγραφικού παράγοντα TCF7L2, rs367543060 στο γονίδιο του υποδοχέα GLP-1R, και rs7202877 στο γονίδιο CTBR1/2, στην υπογλυκαιμική δράση των αναλόγων του GLP-1 ή/και στη δράση τους στη μείωση του βάρους ασθενών με ΣΔ2. Προκειμένου να διερευνηθεί αυτό το ερώτημα, εξετάσθηκε η σχέση μεταξύ των παραπάνω γενετικών πολυμορφισμών και της ετερογενούς θεραπευτικής ανταπόκρισης σε γλυκαιμία και σε μείωση του σωματικού βάρος σε 191 Καυκάσιους ασθενείς στην αγωγή των οποίων προστέθηκε ανάλογο GLP-1, χωρίς να πραγματοποιηθεί καμία θεραπευτική ή άλλη παρέμβαση στο ήδη υπάρχον θεραπευτικό σχήμα. Οι ασθενείς με ΣΔ2 που μελετήθηκαν, διαχωρίστηκαν σε αυτούς που δεν εμφανίζουν αντίσταση στη δράση των εν λόγω φαρμάκων (Ομάδα Α1 και Β1) και σε αυτούς που εμφανίζουν αντίσταση στη δράση των GLP-1 αναλόγων (Ομάδα Α2 και Β2). Οι συμμετέχοντες κατατάχθηκαν αρχικά σε αποκριθέντες και μη αποκριθέντες στη θεραπεία με ανάλογα του GLP-1, όσον αφορά τον γλυκαιμικό έλεγχο (Ομάδα Α1 και Α2 αντίστοιχα). Στη συνέχεια, οι ασθενείς χωρίστηκαν περαιτέρω σε δύο ομάδες, ανάλογα με την απόκρισή τους στη θεραπεία με ανάλογα του GLP-1 όσον αφορά την απώλεια βάρους, ανεξάρτητα από την απόκρισή τους ή μη στον γλυκαιμικό έλεγχο (Ομάδα Β1 και Β2 αντίστοιχα). Η γονοτύπηση των πολυμορφισμών rs7202877, rs7903146 και rs367543060 πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Γενικής Βιολογίας του τμήματος Ιατρικής, στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Το γονιδιωματικό DNA ελήφθη από δείγμα φλεβικού αίματος κάθε ασθενούς, που εκχυλίστηκε και ποσοτικοποιήθηκε και στη συνέχεια διεξήχθη γονοτυπική ανάλυση στο DNA κάθε υποψηφίου μέσω της τεχνικής της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης σε πραγματικό χρόνο (Real-Time PCR).Επιπλέον, εξετάσθηκε μια σειρά κλινικών παραμέτρων, προκειμένου να εντοπιστούν πιθανοί προγνωστικοί παράγοντες απόκρισης στη θεραπεία με GLP-1 ανάλογα. Το σύνολο των αποτελεσμάτων της μελέτης μας, έδειξε ότι:α) οι πολυμορφισμοί στα γονίδια που εξετάσθηκαν, δε φαίνεται να σχετίζονται με την απόκριση των ασθενών στη θεραπεία με ανάλογα του GLP-1, β) μεγαλύτερο ποσοστό γυναικών είναι πιθανό να αποκριθεί στην αγωγή όσον αφορά τη γλυκαιμία συγκριτικά με τους άνδρες, γ) ασθενείς με χαμηλότερο σωματικό βάρος στην αρχή της θεραπείας είχαν περισσότερες πιθανότητες να αποκριθούν στην αγωγή με GLP-1 ανάλογα όσον αφορά τη ρύθμιση του βάρους, δ) χαμηλότερη τιμή της FPG κατά την έναρξη της αγωγής, αυξάνει τις πιθανότητες απόκρισης στη θεραπεία όσον αφορά τη ρύθμιση του βάρους, ε) χαμηλότερη τιμή γλυκοζυλιωμένης αιμοσφαιρίνης κατά την έναρξη της θεραπείας με GLP-1 ανάλογα, αυξάνει τις πιθανότητες να αποκριθούν οι ασθενείς στην αγωγή όσον αφορά τη ρύθμιση του βάρους, στ) ασθενείς που είχαν λάβει λιγότερα σκευάσματα πριν την έναρξη της θεραπείας τους με GLP-1 ανάλογα (πρώιμη ένταξη GLP-1 αναλόγου στην αγωγή), φαίνεται πως έχουν περισσότερες πιθανότητες να αποκριθούν στην εν λόγω αγωγή, όσον αφορά τη ρύθμιση του βάρους.