Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sử dụng thuốc ức chế DPP-IV tại chỗ ngăn ngừa thoái hóa võng mạc trong thí nghiệm tiểu đường
Tóm tắt
Mục tiêu chính của nghiên cứu hiện tại là: (1) đánh giá sự biểu hiện và nội dung của dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) trong võng mạc người và chuột db/db, cũng như trong dịch kính người; và (2) xác định xem việc sử dụng thuốc ức chế DPP-IV (DPP-IVi) tại chỗ có ngăn ngừa được tình trạng thoái hóa thần kinh võng mạc và rò rỉ mạch máu ở chuột db/db hay không, thông qua việc giảm sự phân hủy glucagon-like peptide 1 (GLP-1) nội sinh. Để đánh giá sự biểu hiện và nội dung của DPP-IV, các mẫu dịch kính và võng mạc người được thu thập từ những người tham gia mắc tiểu đường loại 2 (n = 8) và những người không mắc tiểu đường cùng độ tuổi (n = 8), cũng như từ chuột db/db (n = 72) và db/+ (n = 28). Nghiên cứu can thiệp, bao gồm 72 chuột db/db, tiến hành bằng cách sử dụng nghiêm túc thuốc nhỏ mắt saxagliptin, sitagliptin hoặc dung dịch đối chứng trong 14 ngày. Mức DPP-IV mRNA được đánh giá bằng RT-PCR, và nồng độ protein được đo bằng ELISA hoặc western blotting. GLP-1 được đánh giá bằng phương pháp miễn dịch huỳnh quang, và protein hiệu ứng hạ đẳng (downstream effector) là protein trao đổi được kích hoạt bởi cAMP-1 (EPAC-1) được sử dụng như một chỉ số của sự kích hoạt thụ thể GLP-1. Các phân tích võng mạc được thực hiện in vivo bằng điện thế võng mạc và ex vivo bằng RT-PCR (Epac-1, Iba-1 [còn được biết đến là Aif1]), western blotting (EPAC-1, protein axit gliotic [GFAP], transporter glutamate−aspartate [GLAST]) và đo miễn dịch huỳnh quang (GLP-1, GFAP, phân tử thích ứng liên kết canxi ion hóa 1 [IBA-1], TUNEL, GLAST, albumin và collagen IV). Glutamate được định lượng bằng HPLC. Ngoài ra, tình trạng rò rỉ mạch máu được kiểm tra bằng phương pháp Evans Blue. DPP-IV có mặt trong dịch kính người nhưng ở mức thấp hơn 100 lần so với trong huyết tương. Cả mức độ mRNA và nồng độ protein trong võng mạc đều thấp hơn nhiều so với trong gan hoặc ruột, nhưng cao hơn đáng kể trong biểu mô sắc tố võng mạc (RPE) của những người hiến tặng mắc tiểu đường so với những người hiến tặng không mắc tiểu đường (p < 0.05). Việc điều trị tại chỗ bằng DPP-IVi đã ngăn ngừa sự kích hoạt tế bào thần kinh đệm, apoptosis và rò rỉ mạch máu do tiểu đường ở chuột db/db (p < 0.05). Hơn nữa, nó cũng ngăn ngừa đáng kể các bất thường chức năng do tiểu đường trong điện thế võng mạc. Một sự gia tăng đáng kể cả GLP-1 và EPAC-1 được phát hiện sau khi điều trị bằng DPP-IVi (p < 0.05). Ngoài ra, sự downregulation của GLAST do tiểu đường đã được ngăn chặn, dẫn đến giảm đáng kể nồng độ glutamate ngoại bào. Tất cả những tác động này được quan sát mà không có sự thay đổi mức glucose trong máu. Việc sử dụng thuốc ức chế DPP-IV tại chỗ là hiệu quả trong việc ngăn ngừa thoái hóa thần kinh và rò rỉ mạch máu trong võng mạc của người mắc tiểu đường. Những hiệu ứng này có thể được quy cho sự gia tăng GLP-1, nhưng không thể loại trừ các cơ chế khác không liên quan đến việc ngăn ngừa sự phân hủy của GLP-1.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Simó R, Hernández C (2015) Novel approaches for treating diabetic retinopathy based on recent pathogenic evidence. Prog Retin Eye Res 48:160–180
Stitt AW, Curtis TM, Chen M et al (2016) The progress in understanding and treatment of diabetic retinopathy. Prog Retin Eye Res 51:156–186
Simó R, Hernández C, European Consortium for the Early Treatment of Diabetic Retinopathy (EUROCONDOR) (2012) Neurodegeneration is an early event in diabetic retinopathy: therapeutic implications. Br J Ophthalmol 96:1285–1290
Antonetti DA, Klein R, Gardner TW (2012) Diabetic retinopathy. N Engl J Med 366:1227–1239
Abcouwer SF, Gardner TW (2014) Diabetic retinopathy: loss of neuroretinal adaptation to the diabetic metabolic environment. Ann N Y Acad Sci 1311:174–190
Simó R, Hernández C, European Consortium for the Early Treatment of Diabetic Retinopathy (EUROCONDOR) (2014) Neurodegeneration in the diabetic eye: new insights and therapeutic perspectives. Trends Endocrinol Metab 25:23–33
Carrasco E, Hernández C, Miralles A, Huguet P, Farrés J, Simó R (2007) Lower somatostatin expression is an early event in diabetic retinopathy and is associated with retinal neurodegeneration. Diabetes Care 30:2902–2908
Garcia-Ramírez M, Hernández C, Villarroel M et al (2009) Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP) is downregulated at early stages of diabetic retinopathy. Diabetologia 52:2633–2641
Hernández C, Bogdanov P, Corraliza L et al (2016) Topical administration of GLP-1 receptor agonists prevents retinal neurodegeneration in experimental diabetes. Diabetes 65:172–187
Holst JJ (2007) The physiology of glucagon-like peptide 1. Physiol Rev 87:1409–1439
Hernández C, García-Ramírez M, Corraliza L et al (2013) Topical administration of somatostatin prevents retinal neurodegeneration in experimental diabetes. Diabetes 62:2569–2578
Marmor MF, Holder GE, Seeliger MW, Yamamoto S, International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (2004) Standard for clinical electroretinography (2004 update). Doc Ophthalmol 108:107–114
Bogdanov P, Corraliza L, Villena JA et al (2014) The db/db mouse: a useful model for the study of diabetic retinal neurodegeneration. PLoS One 9:e97302
Anderson PJ, Watts H, Hille C et al (2008) Glial and endothelial blood-retinal barrier responses to amyloid-beta in the neural retina of the rat. Clin Ophthalmol 2:801–816
Xu Q, Qaum T, Adamis AP (2001) Sensitive blood–retinal barrier breakdown quantitation using Evans blue. Invest Ophthalmol Vis Sci 42:789–794
Xu H, Forrester JV, Liversidge J, Crane I (2003) Leukocyte trafficking in experimental autoimmune uveitis: breakdown of blood-retinal barrier and upregulation of cellular adhesion molecules. J Invest Ophthalmol Vis Sci 44:226–234
Anand-Apte B, Ebrahem Q, Cutler A et al (2010) Betacellulin induces increased retinal vascular permeability in mice. PLoS One 5:e13444
Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frise E et al (2012) Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods 9:676–682
Narayan SB, Ditewig-Meyers G, Graham KS, Scott R, Bennett MJ (2011) Measurement of plasma amino acids by ultraperformance liquid chromatography. Clin Chem Lab Med 49:1177–1185
de Rooij J, Zwartkruis FJ, Verheijen MH et al (1998) Epac is a Rap1 guanine-nucleotide-exchange factor directly activated by cyclic AMP. Nature 396:474–477
Kooistra MR, Corada M, Dejana E, Bos JL (2005) Epac1 regulates integrity of endothelial cell junctions through VE-cadherin. FEBS Lett 579:4966–4972
Breckler M, Berthouze M, Laurent AC, Crozatier B, Morel E, Lezoualc’h F (2011) Rap-linked cAMP signaling Epac proteins: compartmentation, functioning and disease implications. Cell Signal 23:1257–1266
Birukova AA, Tian Y, Dubrovskyi O et al (2012) VE-cadherin trans-interactions modulate Rac activation and enhancement of lung endothelial barrier by iloprost. J Cell Physiol 227:3405–3416
Boddu SHS, Gupta H, Patel S (2014) Drug delivery to the back of the eye following topical administration: an update on research and patenting activity. Recent Pat Drug Deliv Formul 8:27–36
Simó R, Hernández C (2017) GLP-1 as a target for the treatment of diabetic retinopathy: friend or foe? Diabetes 66:1–8
Dietrich N, Kolibabka M, Busch S et al (2016) The DPP4 inhibitor linagliptin protects from experimental diabetic retinopathy. PLoS One 11:e0167853
Wronkowitz N, Görgens SW, Romacho T et al (2014) Soluble DPP4 induces inflammation and proliferation of human smooth muscle cells via protease-activated receptor 2. Biochim Biophys Acta 1842:1613–1621
Zhang H, Maqsudi S, Rainczuk A et al (2015) Identification of novel dipeptidyl peptidase 9 substrates by two-dimensional differential in-gel electrophoresis. FEBS J 282:3737–3757
Gonçalves A, Leal E, Paiva A et al (2012) Protective effects of the dipeptidyl peptidase IV inhibitor sitagliptin in the blood-retinal barrier in a type 2 diabetes animal model. Diabetes Obes Metab 14:454–463
Maeda S, Yamagishi S, Matsui T et al (2013) Beneficial effects of vildagliptin on retinal injury in obese type 2 diabetic rats. Ophthalmic Res 50:221–226
Gonçalves A, Marques C, Leal E et al (2014) Dipeptidyl peptidase-IV inhibition prevents blood retinal barrier breakdown, inflammation and neuronal cell death in the retina of type 1 diabetic rats. Biochim Biophys Acta 1842:1454–1463
Lee CS, Kim YG, Cho HJ et al (2016) Dipeptidyl peptidase-4 inhibitor increases vascular leakage in retina through VE-cadherin phosphorylation. Sci Rep 6:29393
Ott C, Raff U, Schmidt S et al (2014) Effects of saxagliptin on early microvascular changes in patients with type 2 diabetes. Cardiovasc Diabetol 13:19
Marso SP, Bain SC, Consoli A et al (2016) Semaglutide in cardiovascular outcomes in patients with type 2 diabetes. N Engl J Med 375:1834–1844
Zhang Y, Wang Q, Zhang J, Lei X, Xu G-T, Ye W (2009) Protection of exendin-4 analogue in early experimental diabetic retinopathy. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 247:699–706
Zhang Y, Zhang J, Wang Q et al (2011) Intravitreal injection of exendin-4 analogue protects retinal cells in early diabetic rats. Invest Ophthalmol Vis Sci 52:278–285
Fu Z, Kuang HY, Hao M, Gao XY, Liu Y, Shao N (2012) Protection of exenatide for retinal ganglion cells with different glucose concentrations. Peptides 37:25–31
Fan Y, Liu K, Wang Q, Ruan Y, Zhang Y, Ye W (2014) Exendin-4 protects retinal cells from early diabetes in Goto-Kakizaki rats by increasing the Bcl-2/Bax and Bcl-xL/Bax ratios and reducing reactive gliosis. Mol Vis 10:1557–1568
Fan Y, Liu K, Wang Q, Ruan Y, Ye W, Zhang Y (2014) Exendin-4 alleviates retinal vascular leakage by protecting the blood-retinal barrier and reducing retinal vascular permeability in diabetic Goto-Kakizaki rats. Exp Eye Res 127:104–116
Zeng Y, Yang K, Wang F et al (2016) The glucagon like peptide 1 analogue, exendin-4, attenuated oxidative stress-induced retinal cell death in early diabetic rats through promoting Sirt1 and Sirt3 expression. Exp Eye Res 151:203–211
The Diabetes Control and Complications Trial Research Group (1998) Early worsening of diabetic retinopathy in the Diabetes Control and Complications Trial. Arch Ophthalmol 116:874–886