The prevalence of type 2 diabetes (T2D) is increasing worldwide. Patients with T2D suffer from various diabetes-related complications. Since there are many patients with T2D that cannot be controlled by previously developed drugs, it has been necessary to develop new drugs, one of which is a glucagon-like peptide-1 (GLP-1) based therapy. GLP-1 has been shown to ameliorate diabetes-related conditions by augmenting pancreatic ${\beta}-cell$ insulin secretion and having the low risk of causing hypoglycemia. Because of a very short half-life of GLP-1, many researches have been focused on the development of GLP-1 receptor (GLP-1R) agonists with long half-lives such as exenatide and dulaglutide. Now GLP-1R agonists have a variety of dosing-cycle forms to meet the needs of various patients. In this article, we review the physiological features of GLP-1, the effects of GLP-1 on T2D, the features of several GLP-1R agonists, and the therapeutic effect on T2D.
Exendin-4 (Ex-4), a peptide secreted from the salivary glands of the Gila monster lizard, can increase pancreatic $\beta$-cell growth and insulin secretion by activating glucagon-like peptide-1 receptor. In this study, we expressed a fusion protein consisting of exendin-4 and the human immunoglobulin heavy chain (Ex-4/IgG-Fc) in E. coli and explored its potential therapeutic use for the treatment of insulin-resistant type 2 diabetes. Here, we show that the Ex-4/IgG-Fc fusion protein induces expression of insulin receptor substrate-2 in rat insulinoma INS-1 cells. Our findings therefore suggest that Ex-4/IgG-Fc overexpressed in E. coli could be used as a potential, long-acting glucagon-like peptide-1 mimetic.
Human Glucagon like peptide-1 (GLP-1) is an incretin hormone that promotes secretion of insulin. In order to eliminate the formation of the soluble aggregate, Ala19 in GLP-1 was substituted with Thr, resulting in a GLP-1 mutant GLP-1A19T. The gene synthesis of GLP-1A19T and the fusion of 6-lysine tagged ubiquitin gene were accomplished by using the overlap extension polymerase chain reaction. The ubiquitin fused GLP-1A19T (K6UbGLP-1A19T) is expressed as form of inclusion body with little formation of the soluble aggregation in recombinant E. coli. In order to produce K6UbGLP-1A19T in large amounts, fed-batch fermentation was carried out in a pH-stat feeding strategy. Maximum dry cell weight of 87.7 g/L and 20.4% of specific K6UbGLP-1A19T content were obtained. Solid-phase refolding using a cation exchanger was carried out to renature K6UbGLP-1A19T. The refolded K6UbGLP-1A19T aggregated little and was released GLP-1A19T by on-column cleavage with ubiquitin-specific protease-1. The molecular mass of GLP-1A19T showed an accurate agreement with its theoretical molecular mass.
We screened 10,000 heterocyclic small molecules and identified a novel hit core skeleton of 3-(8-chloro-6-(trifluoromethyl) imidazo[1,2-a]pyridine-2-yl)phenyl acetate derivatives. It has been selected as a potential glucagon-like peptide 1 receptor (GLP-1R) activator and demonstrated its effects in increasing GLP-1 secretion, and thereby increasing the glucose responsiveness in both in vitro and pharmacology analyses. Further studies are currently underway to optimize the potency and selectivity of 3-(8-chloro-6-(trifluoromethyl)imidazo[1,2-a]pyridine-2-yl)phenyl acetate derivatives (hit compounds 2 and 8), and address their in vivo efficacy and therapeutic potential. These molecules may serve as useful evidence showing that compounds with a 3-(8-chloro-6-(trifluoromethyl)imidazo[1,2-a]pyridine-2-yl)phenyl acetate moiety are selective GLP-1R agonists, and have potential as anti-diabetic treatment agents.
Though bile acids have been well known as digestive juice, recent studies have demonstrated that bile acids bind to their endogenous receptors, including Farnesoid X receptor (FXR) and G protein-coupled bile acid receptor 1 (GPBAR1; TGR5) and serve as hormone to control various biological processes, including cholesterol/bile acid metabolism, glucose/lipid metabolism, immune responses, and energy metabolism. Deficiency of those bile acid receptors has been reported to induce diverse metabolic syndromes such as obesity, hyperlipidemia, hyperglycemia, and insulin resistance. As consistent, numerous studies have reported alteration of bile acid signaling pathways in type II diabetes patients. Interestingly, bile acids have shown to activate TGR5 in intestinal L cells and enhance secretion of glucagon-like peptide 1 (GLP-1) to potentiate insulin secretion in response to glucose. Moreover, FXR has been shown to crosstalk with TGR5 to control GLP-1 secretion. Altogether, bile acid receptors, FXR and TGR5 are potent therapeutic targets for the treatment of metabolic diseases, including type II diabetes.
Incretin hormones such as glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic polypeptide delay gastric emptying, increasing satiety, and enhance insulin secretion. Two new classes of treatments related to incretin hormones for the management of type 2 diabetes mellitus have emerged: GLP-1 receptor agonists (e.g., exenatide, liraglutide) and the dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) inhibitors (e.g., sitagliptin, saxagliptin, vildagliptin, alogliptin), which prevent the degradation of GLP-1. A MEDLINE search was conducted in order to evaluate the efficacy and safety of incretin-based therapies and publications were reviewed. Data from clinical trials indicated incretin-based treatment showed clinically significant reductions in hemoglobin A1c with low risk of hypoglycemia. Weight reductions were observed with GLP-1 receptor agonists where as DPP-4 inhibitors are weight neutral.
Obesity increases the risk of developing metabolic diseases such as hypertension, type 2 diabetes, hyperlipidemia, and cardiovascular diseases, as well as some cancers. To prevent the occurrence of these diseases and death, it is essential to manage obesity. Though there are several treatments for obesity, lifestyle interventions, such as diet and exercise, and drug therapy are most widely used in clinical practice. Among the anti-obesity drugs available, the weight loss effect of naltrexone/bupropion has been well-proven. We present a case study in which naltrexone/bupropion, a glucagon-like peptide-1 agonist, and a sodium-glucose transporter 2 inhibitor showed significant weight loss and improved metabolic parameters. Additionally, the management of type 2 diabetes and hypertension, which are common diseases in patients with obesity, was also included.
Yurong Gao;Hanguk Ryu;Hyejin Lee;Young-Joon Kim;Ji-Hye Lee;Jaemin Lee
Molecules and Cells
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제47권1호
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pp.100004.1-100004.11
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2024
Insulin is essential for maintaining normoglycemia and is predominantly secreted in response to glucose stimulation by β-cells. Incretin hormones, such as glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic polypeptide, also stimulate insulin secretion. However, as obesity and type 2 diabetes worsen, glucose-dependent insulinotropic polypeptide loses its insulinotropic efficacy, whereas GLP-1 receptor (GLP-1R) agonists continue to be effective owing to its signaling switch from Gs to Gq. Herein, we demonstrated that endoplasmic reticulum (ER) stress induced a transition from Gs to Gq in GLP-1R signaling in mouse islets. Intriguingly, chemical chaperones known to alleviate ER stress, such as 4-PBA and TUDCA, enforced GLP-1R's Gq utilization rather than reversing GLP-1R's signaling switch induced by ER stress or obese and diabetic conditions. In addition, the activation of X-box binding protein 1 (XBP1) or activating transcription factor 6 (ATF6), 2 key ER stress-associated signaling (unfolded protein response) factors, promoted Gs utilization in GLP-1R signaling, whereas Gq employment by ER stress was unaffected by XBP1 or ATF6 activation. Our study revealed that ER stress and its associated signaling events alter GLP-1R's signaling, which can be used in type 2 diabetes treatment.
Choi, Kyung Jin;Hwang, Jin Wook;Kim, Se Hoon;Park, Hyung Seo
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제26권3호
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pp.219-225
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2022
Glucagon like peptide-1 (GLP-1) released from enteroendocine L-cells in the intestine has incretin effects due to its ability to amplify glucose-dependent insulin secretion. Promotion of an endogenous release of GLP-1 is one of therapeutic targets for type 2 diabetes mellitus. Although the secretion of GLP-1 in response to nutrient or neural stimuli can be triggered by cytosolic Ca2+ elevation, the stimulus-secretion pathway is not completely understood yet. Therefore, the aim of this study was to investigate the role of reverse Na+/Ca2+ exchanger (rNCX) in Ca2+ entry induced by muscarinic stimulation in NCI-H716 cells, a human enteroendocrine GLP-1 secreting cell line. Intracellular Ca2+ was repetitively oscillated by the perfusion of carbamylcholine (CCh), a muscarinic agonist. The oscillation of cytosolic Ca2+ was ceased by substituting extracellular Na+ with Li+ or NMG+. KB-R7943, a specific rNCX blocker, completely diminished CCh-induced cytosolic Ca2+ oscillation. Type 1 Na+/Ca2+ exchanger (NCX1) proteins were expressed in NCI-H716 cells. These results suggest that rNCX might play a crucial role in Ca2+ entry induced by cholinergic stimulation in NCI-H716 cells, a GLP-1 secreting cell line.
대한약학회 2003년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.1
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pp.298.2-298.2
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2003
The insulinotropic hormone, glucagons-like peptide-1 (GLP-1), which has been proposed as a new potential therapeutics for type-II diabetes, but this is metabolized extremely rapidly by the ubiquitous enzyme, dipeptidyl peptidase IV (DPP IV), forming a metabolite, which acts as an antagonist at the GLP-1 receptor. (omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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