Дослідження впливу агоністів рецепторів ГПП-1 на метаболічну активність кишкової мікробіоти у пацієнтів з ЦД 2 типу

Автор(и)

  • Олеся Вадимівна Зінич Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України», Україна https://orcid.org/0000-0002-0516-0148
  • Юрій Миронович Степанов Державна установа «Інститут гастроентерології Національної академії медичних наук України», Україна https://orcid.org/0000-0002-6721-2468
  • Катерина Олександрівна Шишкань-Шишова Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України», Україна https://orcid.org/0000-0003-0939-5902
  • Інна Анатоліївна Кленіна Державна установа «Інститут гастроентерології Національної академії медичних наук України», Україна https://orcid.org/0000-0002-5878-179X
  • Наталія Миколаївна Кушнарьова Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України», Україна https://orcid.org/0000-0002-5390-6784
  • Алла Володимирівна Ковальчук Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України», Україна https://orcid.org/0000-0001-6591-1460
  • Ольга Володимирівна Прибила Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України», Україна https://orcid.org/0000-0003-2212-1172

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4798.2023.297535

Ключові слова:

цукровий діабет, ожиріння, арГПП-1, кишкова мікробіота, коротколанцюгові жирні кислоти, триметиламін-N-оксид

Анотація

Мета: дослідити особливості метаболічної активності кишкової мікробіоти у пацієнтів з цукровим діабетом 2 типу під впливом терапії агоністом рецепторів глюкагоноподібного пептиду -1.

Матеріали і методи: у дослідження включено 21 пацієнтів з ЦД 2 типу, середній вік становив 57,2±8,53 років (M±SD), рівень HbA1c 8,29±0,88 % (M±SD). Пацієнтам призначали арГПП-1 у максимально переносимій дозі впродовж 6 місяців. До початку та після курсу лікування визначали показники композиції тіла методом біоелектричного імпедансу (аналізатор TANITA BC-545N, Японія), характеристики вуглеводного обміну та ліпідного спектру сироватки крові, а також концентрацію ГПП-1, триметиламін-N-оксиду (ТМАО) імуноферментним методом, коротколанцюгових жирних кислот (КЛЖК) методом хроматографічного дослідження.

Результати. Після 6 місяців терапії ліраглутидом на тлі статистично значущого зниження рівнів глюкози крові натще та HbA1c (p<0,05), зниження індексу маси тіла та об’єму талії (p<0,05), зменшення вмісту вісцерального (p<0,05) та загального жиру (p<0,05) у пацієнтів з ЦД 2 спостерігалось зниження концентрації в сироватці крові ТМАО (p<0,05) та підвищення в копрофільтраті концентрації КЛЖК: оцтової, пропіонової (p<0,05) та тенденція до зростання рівня масляної кислот. Аналіз даних також встановив підвищення концентрації ендогенного ГПП-1 в крові (p<0,05).

Висновки. Виявлені зміни мікробіальних метаболітів можуть свідчити про позитивний вплив арГПП-1 на склад кишкової мікробіоти та її метаболічну активність у пацієнтів з ЦД2, що своєю чергою сприяє покращенню ендогенної секреції інкретинів

Спонсор дослідження

  • Ministry of Health of Ukraine, within the framework of the National Development Program "Investigate the phenotypic hormonal and metabolic features of the use of incretin mimetics and sodium inhibitors of the dependent glucose co-transporter-2 in patients with type 2 diabetes in the post-epidemic period" (No. 538, dated 01.2022) and according to the agreement on research cooperation between the SU "V.P. Komisarenko Institute of Endocrinology and Metabolism of the National Academy of Sciences of Ukraine" and the SU "Institute of Gastroenterology of the National Academy of Sciences of Ukraine" dated May 3, 2023

Біографії авторів

Олеся Вадимівна Зінич, Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України»

Доктор медичних наук, провідний науковий співробітник, керівник відділу

Відділ вікової ендокринології та клінічної фармакології

Юрій Миронович Степанов, Державна установа «Інститут гастроентерології Національної академії медичних наук України»

Доктор медичних наук, професор, член-кореспондент НАМН України, директор

Катерина Олександрівна Шишкань-Шишова, Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України»

Молодший науковий співробітник

Відділ вікової ендокринології та клінічної фармакології

Інна Анатоліївна Кленіна, Державна установа «Інститут гастроентерології Національної академії медичних наук України»

Кандидат біологічних наук, завідувачка сектора

Науково-дослідного сектор

Наталія Миколаївна Кушнарьова, Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України»

Кандидат медичних наук, старший науковий співробітник

Відділ вікової ендокринології та клінічної фармакології

Алла Володимирівна Ковальчук, Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України»

Кандидат медичних наук, провідний науковий співробітник,

Відділ вікової ендокринології та клінічної фармакології

Ольга Володимирівна Прибила, Державна установа «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка Національної академії медичних наук України»

Молодший науковий співробітник

Відділ вікової ендокринології та клінічної фармакології

Посилання

  1. Sanusi, H. (2009). The role of incretin on diabetes mellitus. Acta Med Indones, 41 (4), 205–212.
  2. Nauck, M. A., Quast, D. R., Wefers, J., Meier, J. J. (2021). GLP-1 receptor agonists in the treatment of type 2 diabetes – state-of-the-art. Molecular Metabolism, 46, 101102. doi: https://doi.org/10.1016/j.molmet.2020.101102
  3. Sharma, M., Li, Y., Stoll, M. L., Tollefsbol, T. O. (2020). The Epigenetic Connection Between the Gut Microbiome in Obesity and Diabetes. Frontiers in Genetics, 10. doi: https://doi.org/10.3389/fgene.2019.01329
  4. Mao, Z.-H., Gao, Z.-X., Liu, D.-W., Liu, Z.-S., Wu, P. (2023). Gut microbiota and its metabolites – molecular mechanisms and management strategies in diabetic kidney disease. Frontiers in Immunology, 14. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1124704
  5. Silva, Y. P., Bernardi, A., Frozza, R. L. (2020). The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Frontiers in Endocrinology, 11. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2020.00025
  6. Rosli, N. S. A., Abd Gani, S., Khayat, M. E., Zaidan, U. H., Ismail, A., Abdul Rahim, M. B. H. (2022). Short-chain fatty acids: possible regulators of insulin secretion. Molecular and Cellular Biochemistry, 478 (3), 517–530. doi: https://doi.org/10.1007/s11010-022-04528-8
  7. Pingitore, A., Gonzalez‐Abuin, N., Ruz‐Maldonado, I., Huang, G. C., Frost, G., Persaud, S. J. (2018). Short chain fatty acids stimulate insulin secretion and reduce apoptosis in mouse and human islets in vitro: Role of free fatty acid receptor 2. Diabetes, Obesity and Metabolism, 21 (2), 330–339. doi: https://doi.org/10.1111/dom.13529
  8. Ma, Q., Li, Y., Li, P., Wang, M., Wang, J., Tang, Z. et al. (2019). Research progress in the relationship between type 2 diabetes mellitus and intestinal flora. Biomedicine & Pharmacotherapy, 117, 109138. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2019.109138
  9. Perry, R. J., Peng, L., Barry, N. A., Cline, G. W., Zhang, D., Cardone, R. L. et al. (2016). Acetate mediates a microbiome–brain–β-cell axis to promote metabolic syndrome. Nature, 534 (7606), 213–217. doi: https://doi.org/10.1038/nature18309
  10. Rattarasarn, C. (2018). Dysregulated lipid storage and its relationship with insulin resistance and cardiovascular risk factors in non-obese Asian patients with type 2 diabetes. Adipocyte, 7 (2), 71–80. doi: https://doi.org/10.1080/21623945.2018.1429784
  11. Pathak, P., Xie, C., Nichols, R. G., Ferrell, J. M., Boehme, S., Krausz, K. W. et al. (2018). Intestine farnesoid X receptor agonist and the gut microbiota activate G‐protein bile acid receptor‐1 signaling to improve metabolism. Hepatology, 68 (4), 1574–1588. doi: https://doi.org/10.1002/hep.29857
  12. Boini, K. M., Hussain, T., Li, P.-L., Koka, S. S. (2017). Trimethylamine-N-Oxide Instigates NLRP3 Inflammasome Activation and Endothelial Dysfunction. Cellular Physiology and Biochemistry, 44 (1), 152–162. doi: https://doi.org/10.1159/000484623
  13. Chen, M., Zhu, X., Ran, L., Lang, H., Yi, L., Mi, M. (2017). Trimethylamine‐N‐Oxide Induces Vascular Inflammation by Activating the NLRP3 Inflammasome Through the SIRT3‐SOD2‐mtROS Signaling Pathway. Journal of the American Heart Association, 6 (9). doi: https://doi.org/10.1161/jaha.117.006347
  14. Shanmugham, M., Bellanger, S., Leo, C. H. (2023). Gut-Derived Metabolite, Trimethylamine-N-oxide (TMAO) in Cardio-Metabolic Diseases: Detection, Mechanism, and Potential Therapeutics. Pharmaceuticals, 16 (4), 504. doi: https://doi.org/10.3390/ph16040504
  15. León-Mimila, P., Villamil-Ramírez, H., Li, X. S., Shih, D. M., Hui, S. T., Ocampo-Medina, E. et al. (2021). Trimethylamine N-oxide levels are associated with NASH in obese subjects with type 2 diabetes. Diabetes & Metabolism, 47 (2), 101183. doi: https://doi.org/10.1016/j.diabet.2020.07.010
  16. Dehghan, P., Farhangi, M. A., Nikniaz, L., Nikniaz, Z., Asghari‐Jafarabadi, M. (2020). Gut microbiota‐derived metabolite trimethylamine N‐oxide (TMAO) potentially increases the risk of obesity in adults: An exploratory systematic review and dose‐response meta‐ analysis. Obesity Reviews, 21 (5). doi: https://doi.org/10.1111/obr.12993
  17. Asadi, A., Shadab Mehr, N., Mohamadi, M. H., Shokri, F., Heidary, M., Sadeghifard, N., Khoshnood, S. (2022). Obesity and gut–microbiota–brain axis: A narrative review. Journal of Clinical Laboratory Analysis, 36 (5). doi: https://doi.org/10.1002/jcla.24420
  18. World Obesity Atlas 2022 (2022). World Obesity Federation. London. Available at: https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/wof-files/World_Obesity_Atlas_2022.pdf Last accessed: 11.04.2023
  19. Zhao, G., Nyman, M., Åke Jönsson, J. (2006). Rapid determination of short-chain fatty acids in colonic contents and faeces of humans and rats by acidified water-extraction and direct-injection gas chromatography. Biomedical Chromatography, 20 (8), 674–682. doi: https://doi.org/10.1002/bmc.580
  20. Tian, S., Xu, Y. (2015). Association of sarcopenic obesity with the risk of all‐cause mortality: A meta‐analysis of prospective cohort studies. Geriatrics & Gerontology International, 16 (2), 155–166. doi: https://doi.org/10.1111/ggi.12579
  21. Wang, Q., Zheng, D., Liu, J., Fang, L., Li, Q. (2019). Skeletal muscle mass to visceral fat area ratio is an important determinant associated with type 2 diabetes and metabolic syndrome. Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity: Targets and Therapy, 12, 1399–1407. doi: https://doi.org/10.2147/dmso.s211529
  22. Cani, P. D., Lecourt, E., Dewulf, E. M., Sohet, F. M., Pachikian, B. D., Naslain, D. et al. (2009). Gut microbiota fermentation of prebiotics increases satietogenic and incretin gut peptide production with consequences for appetite sensation and glucose response after a meal. The American Journal of Clinical Nutrition, 90 (5), 1236–1243. doi: https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.28095
  23. Yamane, S., Inagaki, N. (2017). Regulation of glucagon‐like peptide‐1 sensitivity by gut microbiota dysbiosis. Journal of Diabetes Investigation, 9 (2), 262–264. doi: https://doi.org/10.1111/jdi.12762
  24. Sun, M., Wu, W., Liu, Z., Cong, Y. (2016). Microbiota metabolite short chain fatty acids, GPCR, and inflammatory bowel diseases. Journal of Gastroenterology, 52 (1), 1–8. doi: https://doi.org/10.1007/s00535-016-1242-9
  25. Heiss, C. N., Olofsson, L. E. (2017). Gut Microbiota-Dependent Modulation of Energy Metabolism. Journal of Innate Immunity, 10 (3), 163–171. doi: https://doi.org/10.1159/000481519
  26. Naghipour, S., Cox, A. J., Peart, J. N., Du Toit, E. F., Headrick, J. P. (2020). TrimethylamineN-oxide: heart of the microbiota–CVD nexus? Nutrition Research Reviews, 34 (1), 125–146. doi: https://doi.org/10.1017/s0954422420000177
  27. Nemet, I., Saha, P. P., Gupta, N., Zhu, W., Romano, K. A., Skye, S. M. et al. (2020). A Cardiovascular Disease-Linked Gut Microbial Metabolite Acts via Adrenergic Receptors. Cell, 180 (5), 862-877.e22. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.016
  28. Maffei, S., Forini, F., Canale, P., Nicolini, G., Guiducci, L. (2022). Gut Microbiota and Sex Hormones: Crosstalking Players in Cardiometabolic and Cardiovascular Disease. International Journal of Molecular Sciences, 23 (13), 7154. doi: https://doi.org/10.3390/ijms23137154
  29. Mutalub, Y. B., Abdulwahab, M., Mohammed, A., Yahkub, A. M., AL-Mhanna, S. B., Yusof, W., Tang, S. P., Rasool, A. H. G., Mokhtar, S. S. (2022). Gut Microbiota Modulation as a Novel Therapeutic Strategy in Cardiometabolic Diseases. Foods, 11 (17), 2575. doi: https://doi.org/10.3390/foods11172575
Дослідження впливу агоністів рецепторів ГПП-1 на метаболічну активність кишкової мікробіоти у пацієнтів з ЦД 2 типу

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-11-30

Як цитувати

Зінич, О. В., Степанов, Ю. М., Шишкань-Шишова, К. О., Кленіна, І. А., Кушнарьова, Н. М., Ковальчук, А. В., & Прибила, О. В. (2023). Дослідження впливу агоністів рецепторів ГПП-1 на метаболічну активність кишкової мікробіоти у пацієнтів з ЦД 2 типу . ScienceRise: Medical Science, (6 (57), 24–30. https://doi.org/10.15587/2519-4798.2023.297535

Номер

№ 6 (57) (2023)

Розділ

Медичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Olesia Zinych, Yurii Stepanov, Kateryna Shyshkan-Shyshova, Inna Klenina, Nataliia Kushnarova, Alla Kovalchuk, Olha Prybyla

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу. 

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.