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.
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.
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.
Yurong Gao;Hanguk Ryu;Hyejin Lee;Young-Joon Kim;Ji-Hye Lee;Jaemin Lee
Molecules and Cells
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v.47
no.1
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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.
The incidence of diabetes is continuously increasing worldwide, resulting in a considerable socioeconomic burden. Glycemic control using traditional diabetes medications prevents microvascular complications; however, there is no objective evidence that it prevents macrovascular complications. In the 21st century, concerns have arisen that strict glycemic control and the diabetes drug rosiglitazone might increase mortality. This led the United States Food and Drug Administration to establish guidelines that require that cardiovascular outcome trials (CVOTs) with 3-point major adverse cardiovascular events (3-P MACE) as the primary endpoints be performed for new diabetes drugs. Since then, 20 CVOTs have been reported. Dipeptidyl peptidase 4 inhibitors do not increase the incidence of cardiovascular disease; however, saxagliptin increases the risk of heart failure. Sodium-glucose cotransporter inhibitors (SGLT2is) and glucagon-like peptide 1 receptor agonists (GLP-1RAs) not only have proven cardiovascular safety but also have shown results beyond expectations by reducing the incidence of cardiovascular diseases. Additionally, SGLT2is have been reported to markedly prevent heart failure and kidney disease. The reduction in 3-P MACE by GLP-1RAs was observed only with long-acting agents; long-acting GLP-1RAs also markedly reduced renal endpoints. However, no preventive effect against heart failure was observed with GLP-1RAs. The preventive effects of both drug types against cardiovascular and kidney diseases appear to be independent of glycemic control. In conclusion, based on CVOT results, it is necessary to actively prescribe SGLT2is and GLP-1RAs to prevent cardiovascular disease in patients with diabetes, regardless of glycemic control.
In recent years, the interest towards the relationship between incretins and bone has been increasing. Previous studies have suggested that glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and its receptor agonists exert beneficial anabolic influence on skeletal metabolism, such as promoting proliferation and differentiation of osteoblasts via entero-osseous-axis. However, little is known regarding the effects of GLP-1 on osteoblast apoptosis and the underlying mechanisms involved. Thus, in the present study, we investigated the effects of liraglutide, a glucagon-like peptide-1 receptor agonist, on apoptosis of murine MC3T3-E1 osteoblastic cells. We confirmed the presence of GLP-1 receptor (GLP-1R) in MC3T3-E1 cells. Our data demonstrated that liraglutide inhibited the apoptosis of osteoblastic MC3T3-E1 cells induced by serum deprivation, as detected by Annexin V/PI and Hoechst 33258 staining and ELISA assays. Moreover, liraglutide upregulated Bcl-2 expression and downregulated Bax expression and caspase-3 activity at intermediate concentration (100 nM) for maximum effect. Further study suggested that liraglutide stimulated the phosphorylation of AKT and enhanced cAMP level, along with decreased phosphorylation of $GSK3{\beta}$, increased ${\beta}-catenin$ phosphorylation at Ser675 site and upregulated nuclear ${\beta}-catenin$ content and transcriptional activity. Pretreatment of cells with the PI3K inhibitor LY294002, PKA inhibitor H89, and siRNAs GLP-1R, ${\beta}-catenin$ abrogated the liraglutide-induced activation of cAMP, AKT, ${\beta}-catenin$, respectively. In conclusion, these findings illustrate that activation of GLP-1 receptor by liraglutide inhibits the apoptosis of osteoblastic MC3T3-E1 cells induced by serum deprivation through $cAMP/PKA/{\beta}-catenin$ and $PI3K/Akt/GSK3{\beta}$ signaling pathways.
Incretin-based obesity treatments are making remarkable progress, marking a new era in the field of obesity pharmacotherapy. These treatments not only meet the long-standing demands for safety and sustainability in obesity medications but also go beyond, significantly improving complications associated with obesity, such as cardiovascular diseases. This review explores the advancement in obesity treatments through the latest research findings on semaglutide and tirzepatide, two incretin-based obesity treatments currently receiving considerable attention.
Over the past few decades, there has been a notable increase in the incidence of pediatric obesity, which is a significant public health concern. Children who are obese have a greater risk of type 2 diabetes, hypertension, dyslipidemia, polycystic ovary syndrome, obstructive sleep apnea, and adult obesity. Lifestyle modification therapy is typically the initial approach to treat pediatric obesity. For patients who do not achieve success with lifestyle modification therapy alone, pharmacotherapy is the next logical treatment option. When selecting an anti-obesity medication (AOM), it is essential to first ascertain the medical background of the patient, including current medications and obesity-associated comorbidities. Evaluation of obesity phenotypes in patients may also be beneficial. AOMs for pediatric obesity include metformin, orlistat, glucagon-like peptide 1 agonists, phentermine, and the phentermine/topiramate combination. Sufficient lifestyle modification therapy should be administered before considering pharmacotherapy and continued after the initiation of AOM. To ensure healthy development, monitoring growth and puberty development during anti-obesity treatments is essential.
G protein-coupled receptor 119 (GPR119) is expressed in the pancreas and gastrointestinal tract, and its activation promotes insulin secretion in the beta cells of the pancreatic islets as well as the secretion of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) in intestinal L cells, consequently improving glucose-stimulated insulin secretion. Due to this dual mechanism of action, the development of small-molecule GPR119 agonists has received significant interest for the treatment of type 2 diabetes. We newly synthesized 1,2,4-triazolone derivatives of GPR119 agonists, which demonstrated excellent outcomes in a cyclic adenosine monophosphate (cAMP) assay. Among the synthesized derivatives, YH18968 showed cAMP=2.8 nM; in GLUTag cell, GLP-1secretion=2.3 fold; in the HIT-T15 cell, and insulin secretion=1.9 fold. Single oral administration of YH18968 improved glucose tolerance and combined treatment with a dipeptidyl peptidase 4 (DPP-4) inhibitor augmented the glucose lowering effect as well as the plasma level of active GLP-1 in normal mice. Single oral administration of YH18968 improved glucose tolerance in a diet induced obese mice model. This effect was maintained after repeated dosing for 4 weeks. The results indicate that YH18968 combined with a DPP-4 inhibitor may be an effective therapeutic candidate for the treatment of type 2 diabetes.
Liraglutide (SaxendaR) is prescribed to induce and sustain weight loss in obese patients. The starting dose of liraglutide is 0.6 mg/day for 1 week, which is increased by 0.6 mg/day every week until the full maintenance dose of 3 mg/day is achieved. Such dose titration is needed to prevent side effects, which primarily include gastrointestinal problems such as nausea, diarrhea, constipation, vomiting, dyspepsia, and abdominal pain. A 35-year-old, reportedly healthy obese man receiving liraglutide treatment for obesity visited the emergency room complaining of generalized weakness and dizziness accompanied by repeated diarrhea and vomiting. He reported over 20 episodes of diarrhea starting the day after liraglutide dose escalation from 1.2 mg/day to 1.8 mg/day. Laboratory findings suggested pre-renal acute kidney injury, including serum creatinine 4.77 mg/dl, blood urea nitrogen (BUN) 37 mg/dl, estimated glomerular filtration rate (eGFR) 15 ml/min/1.73 m2, and Fractional excretion of sodium 0.08. After volume repletion therapy, his renal function recovered to a normal range with laboratory values of creatinine 1.08 mg/dl, BUN 14 mg/dl, and eGFR 88 ml/min/1.73 m2. This case emphasizes the need for caution when prescribing glucagon-like peptide-1 receptor agonists, including liraglutide, given the risk of serious renal impairments induced by volume depletion and dehydration through severe-grade diarrhea and vomiting.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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