ometendoОжирение и метаболизмObesity and metabolism2071-87132306-5524Endocrinology Research Centre10.14341/omet9422ometendo-9422Research ArticleОригинальные исследованияOriginal paperВлияние комбинированного введения агониста рецептора GPR119 с метформином и ситаглиптином на уровень гликемии, вес тела и потребление пищи у животных, содержавшихся в условиях высококалорийной и жировой диетыInfluence of novel GPR119 agonist in combination with metformin and sitagliptin on glycemia, body weight and food intake in rats fed a high-fat diethttps://orcid.org/0000-0001-7574-3923ТюренковИван НиколаевичTyurenkovIvan N.

ассистент, аспирант

MD, PhD, Professor

fibfuv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1116-3425КуркинДенис ВладимировичKurkinDenis V.

к.фарм.н., асс.

PhD

strannik986@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4694-3066БакулинДмитрий АлександровичBakulinDmitry A.

д.м.н., проф., член-корр. РАН

MD

mbfdoc@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3916-7249ВолотоваЕлена ВладимировнаVolotovaElena V.

к.м.н., асс.

MD, PhD

a-zlato@mail.ruЛогвиноваЕкатерина ОлеговнаLogvinovaEkaterina O.

соискатель кафедры фармакологии и биофармации ФУВ ВолгГМУ

graduate student. Department for Pharmacology and Biopharmacy of Volgograd State Medical University

life-d@mail.ruАвдиенкоКсения АндреевнаAvdienkoKseniia A.

студент

student

avdienko.ksenya@mail.ruШафеевМихаил АйратовичShafeevMihail A.

к.х.н.

PhD in chemistry

chafeev@inbox.ruФГБОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияVolgograd State Medical UniversityRussian FederationАО «Исследовательский институт химического разнообразия»РоссияChemical Diversity Research InstituteRussian Federation2019211220191634654Copyright © Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Бакулин Д.А., Волотова Е.В., Логвинова Е.О., Авдиенко К.А., Шафеев М.А., 20192019Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Бакулин Д.А., Волотова Е.В., Логвинова Е.О., Авдиенко К.А., Шафеев М.А.Tyurenkov I.N., Kurkin D.V., Bakulin D.A., Volotova E.V., Logvinova E.O., Avdienko K.A., Shafeev M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.omet-endojournals.ru/jour/article/view/9422Обоснование

Обоснование. Метаболический синдром и ожирение часто являются предшественниками сахарного диабета (СД) 2 типа, и современные рекомендации указывают на целесообразность раннего начала лекарственной терапии на стадии преддиабета. Средства с инкретиновой активностью являются одной из приоритетных групп при монотерапии СД 2 типа в дебюте заболевания, а отдельные препараты используются для лечения ожирения. Агонисты GPR119 повышают секрецию эндогенных инкретинов, и в настоящее время активно изучается их эффективность при лечении СД 2 типа и ожирения в моно- и комбинированной терапии.

Цель

Цель. Оценка влияния введения агониста рецептора GPR119, его комбинации с метформином или ситаглиптином на массу тела, потребление пищи и уровень гликемии у крыс в условиях высококалорийной диеты.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование проведено на 56 беспородных крысах-самках возрастом 7–8 мес и начальным весом 305–320 г. Соединение ZB-16 представляет собой высокоактивный агонист рецептора GPR119 (ЕC50=7 нM). В течение 12 нед животные содержались на высокожировой и углеводной диете и одновременно получали соединение ZB-16, метформин и ситаглиптин либо их комбинацию (ZB-16+метформин и ZB-16+ситаглиптин). В ходе эксперимента фиксировались вес животных, масса съедаемого корма, а также уровень гликемии после 6 ч голодания и при пероральной глюкозной нагрузке.

Результаты

Результаты. У животных контрольной группы, находившихся на высококалорийной и жировой диете в течение 12 нед, наблюдалось повышение массы тела, уровня гликемии и снижение скорости утилизации глюкозы. Введение агониста GPR119 (ZB-16) в течение 12 нед приводило к значимому снижению количества потребляемой пищи, ограничивало набор массы тела и предупреждало развитие нарушений углеводного обмена. Добавление ситаглиптина и особенно метформина к терапии агонистом GPR119 значительно повышало эффективность терапии по сравнению с контрольной группой, что выражалось в нормализации массы тела животных и уровня гликемии (p<0,05).

Заключение

Заключение. Введение комбинации агониста GPR119 (соединения ZB-16) с метформином и ситаглиптином более эффективно по сравнению с монотерапией ограничивает набор массы тела, потребление пищи, а также предупреждает развитие нарушений углеводного обмена у животных при содержании на высокожировой и углеводной диете.

BACKGROUND

BACKGROUND: Metabolic syndrome and obesity are often precursors of type 2 diabetes mellitus (DM), and current recommendations indicate the advisability of early initiation of drug therapy at the stage of prediabetes. Drugs with incretin activity are one of the priority groups for monotherapy of type 2 diabetes in the onset of the disease, and certain drugs are used to treat obesity. GPR119 agonists increase the secretion of endogenous incretins, and their effectiveness in the treatment of type 2 diabetes and obesity in mono- and combination therapy is currently being actively studied.

AIM

AIM. To evaluate of the effect of administration of a GPR119 receptor agonist, its combination with metformin or sitagliptin on body weight, food intake and glycemia in rats under a high-calorie diet.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS: The study was conducted on 56 outbred female rats aged 7–8 months and an initial weight of 305–320 g. Compound ZB-16 is a highly active GPR119 receptor agonist (EC50 = 7 nM). For 12 weeks, the animals were kept on a high-fat and carbohydrate diet and at the same time received the compound ZB-16, metformin and sitagliptin, or its combination (ZB-16 + metformin and ZB-16 + sitagliptin). During the experiment, the weight of the animals, the mass of feed eaten, as well as the level of glycemia after 6 hours of fasting and with an oral glucose load were assessed.

RESULTS

RESULTS: In animals of the control group that were on a high-calorie and fatty diet for 12 weeks, an increase in body weight, glycemia and a decrease in the rate of glucose utilization were observed. The introduction of the GPR119 agonist (ZB-16) for 12 weeks led to a significant reduction in the amount of food consumed, limited weight gain and prevented the development of carbohydrate metabolism disorders. The addition of sitagliptin and especially metformin to therapy with the GPR119 agonist significantly increased the effectiveness of therapy compared to the control group, which was expressed in the normalization of animal body weight and glycemia (p <0.05).

CONCLUSIONS

CONCLUSIONS: The introduction of a combination of the GPR119 agonist (compound ZB-16) with metformin and sitagliptin is more effective than monotherapy in terms of weight gain, food intake, and also prevents the development of carbohydrate metabolism disorders in animals when kept on a high-fat and carbohydrate diet.

GPR119метформинситаглиптиножирениекрысыGPR119metforminsitagliptinobesityratsРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, в рамках реализации государственного контракта «Доклинические исследования лекарственного средства для лечения сахарного диабета 2 типа на основе агонистов GPR119» № 13411.1008799.154 от 24 июля 2013 г.This work was financially supported by the Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation, within the framework of the implementation of the state contract “Preclinical studies of a medicine for the treatment of type 2 diabetes mellitus based on GPR119 agonists” No. 13411.1008799.154 of July 24, 2013ReferencesДедов И.И., Шестакова М.В., Галстян Г.Р. Распространенность сахарного диабета 2 типа у взрослого населения России (исследование NATION) // Сахарный диабет. – 2016. – Т.19. – №2. - С.١٠٤-١١٢. [Dedov II, Shestakova MV, Galstyan GR. The prevalence of type 2 diabetes mellitus in the adult population of Russia (NATION study). Diabetes mellitus. 2016;19(2):104-112. (In Russ).] DOI:10.14341/DM2004116-17Дедов И.И., Шестакова М.В., Галстян Г.Р. Распространенность сахарного диабета 2 типа у взрослого населения России (исследование NATION) // Сахарный диабет. – 2016. – Т.19. – №2. - С.١٠٤-١١٢. [Dedov II, Shestakova MV, Galstyan GR. The prevalence of type 2 diabetes mellitus in the adult population of Russia (NATION study). Diabetes mellitus. 2016;19(2):104-112. (In Russ).] DOI:10.14341/DM2004116-17Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., и др. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом / Под редакцией И.И. Дедова, М.В. Шестаковой, А.Ю. Майорова. – 8-й выпуск // Сахарный диабет. - 2017. - Т. 20. - №1S. - C. 1-121. [Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AY, et al. Standards of specialized diabetes care. Edited by Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AY. 8th edition. Diabetes mellitus. 2017;(20):1S:1-121. (In Russ).] DOI:10.14341/DM20171S8Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., и др. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом / Под редакцией И.И. Дедова, М.В. Шестаковой, А.Ю. Майорова. – 8-й выпуск // Сахарный диабет. - 2017. - Т. 20. - №1S. - C. 1-121. [Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AY, et al. Standards of specialized diabetes care. Edited by Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AY. 8th edition. Diabetes mellitus. 2017;(20):1S:1-121. (In Russ).] DOI:10.14341/DM20171S8Ткачук В.А., Воротников А.В. Молекулярные механизмы развития резистентности к инсулину // Сахарный диабет. - 2014. - Т. 17. - №2. - C. 29-40. [Tkachuk VA, Vorotnikov AV. Molecular Mechanisms of Insulin Resistance Development. Diabetes mellitus. 2014;17(2):29-40. (In Russ).] DOI:10.14341/DM2014229-40Ткачук В.А., Воротников А.В. Молекулярные механизмы развития резистентности к инсулину // Сахарный диабет. - 2014. - Т. 17. - №2. - C. 29-40. [Tkachuk VA, Vorotnikov AV. Molecular Mechanisms of Insulin Resistance Development. Diabetes mellitus. 2014;17(2):29-40. (In Russ).] DOI:10.14341/DM2014229-40Seifarth C, Schehler B, Schneider H. Effectiveness of Metformin on Weight Loss in Non-Diabetic Individuals with Obesity. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 2012;121(01):27-31. DOI:10.1055/s-0032-1327734Seifarth C, Schehler B, Schneider H. Effectiveness of Metformin on Weight Loss in Non-Diabetic Individuals with Obesity. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 2012;121(01):27-31. DOI:10.1055/s-0032-1327734Dong Z, Xu L, Liu H, et al. Comparative efficacy of five long-term weight loss drugs: quantitative information for medication guidelines. Obes Rev. 2017;18(12):1377-1385. DOI:10.1111/obr.12606Dong Z, Xu L, Liu H, et al. Comparative efficacy of five long-term weight loss drugs: quantitative information for medication guidelines. Obes Rev. 2017;18(12):1377-1385. DOI:10.1111/obr.12606Тюренков И.Н., Бакулин Д.А., Куркин Д.В., Волотова Е.В. Кардиоваскулярные эффекты инкретиномиметиков и их терапевтический потенциал // Вестник Российской академии медицинских наук. – 2017. – Т. 72. – № 1. – С. 66-75. [Tiurenkov IN, Kurkin DV, Bakulin DA, Volotova EV. Cardiovascular effects of incretin-based therapies and their therapeutic potential. Annals of the Russian academy of medical sciences. 2017;72(1):66-75 (In Russ).] doi: 10.15690/vramn732Тюренков И.Н., Бакулин Д.А., Куркин Д.В., Волотова Е.В. Кардиоваскулярные эффекты инкретиномиметиков и их терапевтический потенциал // Вестник Российской академии медицинских наук. – 2017. – Т. 72. – № 1. – С. 66-75. [Tiurenkov IN, Kurkin DV, Bakulin DA, Volotova EV. Cardiovascular effects of incretin-based therapies and their therapeutic potential. Annals of the Russian academy of medical sciences. 2017;72(1):66-75 (In Russ).] doi: 10.15690/vramn732Bahne E, Hansen M, Brønden A, et al. Involvement of glucagon-like peptide-1 in the glucose-lowering effect of metformin. Diabetes, Obes Metab. 2016;18(10):955-961. DOI:10.1111/dom.12697Bahne E, Hansen M, Brønden A, et al. Involvement of glucagon-like peptide-1 in the glucose-lowering effect of metformin. Diabetes, Obes Metab. 2016;18(10):955-961. DOI:10.1111/dom.12697Ritter K, Buning C, Halland N, et al. G Protein-Coupled Receptor 119 (GPR119) Agonists for the Treatment of Diabetes: Recent Progress and Prevailing Challenges. J Med Chem. 2016;59(8):3579-3592. DOI:10.1021/acs.jmedchem.5b01198Ritter K, Buning C, Halland N, et al. G Protein-Coupled Receptor 119 (GPR119) Agonists for the Treatment of Diabetes: Recent Progress and Prevailing Challenges. J Med Chem. 2016;59(8):3579-3592. DOI:10.1021/acs.jmedchem.5b01198Al-Barazanji K, McNulty J, Binz J, et al. Synergistic Effects of a GPR119 Agonist with Metformin on Weight Loss in Diet-Induced Obese Mice. J Pharmacol Exp Ther. 2015;353(3):496-504. DOI:10.1124/jpet.115.222828Al-Barazanji K, McNulty J, Binz J, et al. Synergistic Effects of a GPR119 Agonist with Metformin on Weight Loss in Diet-Induced Obese Mice. J Pharmacol Exp Ther. 2015;353(3):496-504. DOI:10.1124/jpet.115.222828Park YH, Choi HH, Lee DH, et al. YH18421, a novel GPR119 agonist exerts sustained glucose lowering and weight loss in diabetic mouse model. Arch Pharm Res. 2017;40(6):772-782. DOI:10.1007/s12272-017-0925-yPark YH, Choi HH, Lee DH, et al. YH18421, a novel GPR119 agonist exerts sustained glucose lowering and weight loss in diabetic mouse model. Arch Pharm Res. 2017;40(6):772-782. DOI:10.1007/s12272-017-0925-yПатент РФ на изобретение №2576037/ 28.11.2014. Бюл. №6. Иващенко А.В., Иващенко А.А., Кравченко Д.В., и др. Замещенные 4-{[4-(3,3-диоксидо-1,3-бензоксатиол-6-ил)арилокси]метил} пиперидины как агонисты рецепторов GPR119, фармацевтическая композиция, способы их получения и применения. [Patent RUS №2576037/ 28.11.2014. Byul. №6. Ivashchenko AV, Ivashchenko AA, Kravchenko DV., et al. Substituted 4-{[4-(3,3-dioxido-1,3-benzoxathiol-6-yl)aryloxy]methyl}piperidines as GPR119 receptor agonists, pharmaceutical composition, methods for producing and using them. (In Russ).] Доступно по: http://www.findpatent.ru/patent/257/2576037.html. Ссылка активна на 20.11.2019Патент РФ на изобретение №2576037/ 28.11.2014. Бюл. №6. Иващенко А.В., Иващенко А.А., Кравченко Д.В., и др. Замещенные 4-{[4-(3,3-диоксидо-1,3-бензоксатиол-6-ил)арилокси]метил} пиперидины как агонисты рецепторов GPR119, фармацевтическая композиция, способы их получения и применения. [Patent RUS №2576037/ 28.11.2014. Byul. №6. Ivashchenko AV, Ivashchenko AA, Kravchenko DV., et al. Substituted 4-{[4-(3,3-dioxido-1,3-benzoxathiol-6-yl)aryloxy]methyl}piperidines as GPR119 receptor agonists, pharmaceutical composition, methods for producing and using them. (In Russ).] Доступно по: http://www.findpatent.ru/patent/257/2576037.html. Ссылка активна на 20.11.2019Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Бакулин Д.А., и др. Сравнение гипогликемической активности нового агониста GPR119 и ингибитора ДПП-4 ситаглиптина // Проблемы Эндокринологии. - 2016. - Т. 62. - №1. - C. 38-43. [Tyurenkov IN, Kurkin DV, Bakulin DA, et al. Comparing hypoglycemic activity of novel GPR119 agonist and DPP-4 inhibitor sitagliptin. Problems of Endocrinology. 2016;62(1):38-43. (In Russ).] DOI:10.14341/probl201662138-43Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Бакулин Д.А., и др. Сравнение гипогликемической активности нового агониста GPR119 и ингибитора ДПП-4 ситаглиптина // Проблемы Эндокринологии. - 2016. - Т. 62. - №1. - C. 38-43. [Tyurenkov IN, Kurkin DV, Bakulin DA, et al. Comparing hypoglycemic activity of novel GPR119 agonist and DPP-4 inhibitor sitagliptin. Problems of Endocrinology. 2016;62(1):38-43. (In Russ).] DOI:10.14341/probl201662138-43Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Бакулин Д.А. и др. Влияние агониста рецептора GPR119 на уровень глюкозы, массу тела и потребление пищи у животных с ожирением, обусловленным высокожировой и углеводной диетой // Проблемы эндокринологии. – 2016. – Т. 62. – №1. – С. 44-49. [Tiurenkov IN, Kurkin DV, Bakulin DA, et al. The influence of novel GPR119 agonist on body weight, food intake and glucose metabolism in obesity rats provoked high-fat and -carbohydrate diet. Problems of Endocrinology. 2016;62(1):44-49. (In Russ).] DOI:10.14341/probl201662144-49Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Бакулин Д.А. и др. Влияние агониста рецептора GPR119 на уровень глюкозы, массу тела и потребление пищи у животных с ожирением, обусловленным высокожировой и углеводной диетой // Проблемы эндокринологии. – 2016. – Т. 62. – №1. – С. 44-49. [Tiurenkov IN, Kurkin DV, Bakulin DA, et al. The influence of novel GPR119 agonist on body weight, food intake and glucose metabolism in obesity rats provoked high-fat and -carbohydrate diet. Problems of Endocrinology. 2016;62(1):44-49. (In Russ).] DOI:10.14341/probl201662144-49Решетняк М.В., Хирмаков В.Н., Зыбина Н.Н., и др. Модель метаболического синдрома, вызванного кормлением фруктозой: патологические взаимосвязи обменных нарушений. // Медицинский академический журнал. – 2011. – Т.11. – №3. – С. 23–27. [Reshetnyak MV, Khirmanov VN, Zybina NN, et al. Fructose-fed model of the metabolic syndrome: pathogenetic relationships between metabolic disorders. Meditsinskiĭ akademicheskiĭ zhurnal. 2011;11(3):23–27. (In Russ).]Решетняк М.В., Хирмаков В.Н., Зыбина Н.Н., и др. Модель метаболического синдрома, вызванного кормлением фруктозой: патологические взаимосвязи обменных нарушений. // Медицинский академический журнал. – 2011. – Т.11. – №3. – С. 23–27. [Reshetnyak MV, Khirmanov VN, Zybina NN, et al. Fructose-fed model of the metabolic syndrome: pathogenetic relationships between metabolic disorders. Meditsinskiĭ akademicheskiĭ zhurnal. 2011;11(3):23–27. (In Russ).]Ismail TA, Soliman MM, Nassan MA. Molecular and immunohistochemical effects of metformin in a rat model of type 2 diabetes mellitus. Exp Ther Med. 2015;9(5):1921-1930. DOI:10.3892/etm.2015.2354Ismail TA, Soliman MM, Nassan MA. Molecular and immunohistochemical effects of metformin in a rat model of type 2 diabetes mellitus. Exp Ther Med. 2015;9(5):1921-1930. DOI:10.3892/etm.2015.2354Poucher SM, Cheetham S, Francis J, et al. Effects of saxagliptin and sitagliptin on glycaemic control and pancreatic β-cell mass in a streptozotocin-induced mouse model of type 2 diabetes. Diabetes, Obes Metab. 2012;14(10):918-926. DOI:10.1111/j.1463-1326.2012.01619.xPoucher SM, Cheetham S, Francis J, et al. Effects of saxagliptin and sitagliptin on glycaemic control and pancreatic β-cell mass in a streptozotocin-induced mouse model of type 2 diabetes. Diabetes, Obes Metab. 2012;14(10):918-926. DOI:10.1111/j.1463-1326.2012.01619.xShah U, Edmondson S, Szewczyk JW. Chapter 7. Recent Advances in the Discovery of GPR119 Agonists. In: Jones RM, ed. New Therapeutic Strategies for Type 2 Diabetes. Cambridge: Royal Society of Chemistry; 2012. p.:177-214. DOI:10.1039/9781849735322-00177Shah U, Edmondson S, Szewczyk JW. Chapter 7. Recent Advances in the Discovery of GPR119 Agonists. In: Jones RM, ed. New Therapeutic Strategies for Type 2 Diabetes. Cambridge: Royal Society of Chemistry; 2012. p.:177-214. DOI:10.1039/9781849735322-00177Cabou C, Burcelin R. GLP-1, the Gut-Brain, and Brain-Periphery Axes. Rev Diabet Stud. 2011;8(3):418-431. DOI:10.1900/RDS.2011.8.418Cabou C, Burcelin R. GLP-1, the Gut-Brain, and Brain-Periphery Axes. Rev Diabet Stud. 2011;8(3):418-431. DOI:10.1900/RDS.2011.8.418Flock G, Holland D, Seino Y, Drucker DJ. GPR119 Regulates Murine Glucose Homeostasis Through Incretin Receptor-Dependent and Independent Mechanisms. Endocrinology. 2011;152(2):374-383. DOI:10.1210/en.2010-1047Flock G, Holland D, Seino Y, Drucker DJ. GPR119 Regulates Murine Glucose Homeostasis Through Incretin Receptor-Dependent and Independent Mechanisms. Endocrinology. 2011;152(2):374-383. DOI:10.1210/en.2010-1047Tyurenkov IN, Kurkin D V., Bakulin DA, et al. ZB-16, a Novel GPR119 Agonist, Relieves the Severity of Streptozotocin–Nicotinamide-Induced Diabetes in Rats. Front Endocrinol (Lausanne). 2017;8(2):374-383. DOI:10.3389/fendo.2017.00152Tyurenkov IN, Kurkin D V., Bakulin DA, et al. ZB-16, a Novel GPR119 Agonist, Relieves the Severity of Streptozotocin–Nicotinamide-Induced Diabetes in Rats. Front Endocrinol (Lausanne). 2017;8(2):374-383. DOI:10.3389/fendo.2017.00152

The authors declare that there are no conflicts of interest present.