Genetic aspects of type 1 glucagon peptide agonists clinical efficacy: A review

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A review of publications devoted to the analysis of genetic polymorphisms of the gene encoding the glucagon-like peptide type 1 receptor and some other genes directly and indirectly involved in the implementation of its physiological action is presented. The aim of the study: to search for information on genes polymorphism that can affect the effectiveness of glucagon-like peptide type 1 agonists. The review was carried out in accordance with the PRISMA 2020 recommendations, the search for publications was based on PubMed databases (including Medline), Web of Science, as well as Russian scientific electronic source eLIBRARY.RU from 1993 to 2022. The several genes polymorphisms (GLP1R, TCF7L2, CNR1, SORCS1, WFS1, PPARD, CTRB1/2) that may affect the course and therapy of type 2 diabetes mellitus, metabolic syndrome and obesity, was described. Single nucleotide substitutions in some regions of these genes can both decrease and increase the clinical efficacy of the treatment of diabetes mellitus and metabolic syndrome with the help of type 1 glucagon-like peptide agonists: exenatide, liraglutide. Data on the role of genetic variations in the structure of the products of these genes in the effectiveness of other type 1 glucacone-like peptide agonists have not been found.

About the authors

Evgenya L. Golovina

Siberian State Medical University

Author for correspondence.
Email: golovina.el@ssmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-6132-9617

канд. мед. наук, доц. каф. фармакологии

Russian Federation, Tomsk

Ivan R. Grishkevich

Siberian State Medical University

Email: vanya0902w@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-8581-7049

студент 4-го курса педиатрического фак-та

Russian Federation, Tomsk

Olga E. Vaizova

Siberian State Medical University

Email: vaizova.oe@ssmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4083-976X

д-р мед. наук, проф. каф. фармакологии

Russian Federation, Tomsk

Iuliia G. Samoilova

Siberian State Medical University

Email: samoilova_y@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-2667-4842

д-р мед. наук, проф., зав. каф. педиатрии с курсом эндокринологд-р мед. наук, проф., зав. каф. педиатрии с курсом эндокринологии ии

Russian Federation, Tomsk

Darja V. Podchinenova

Siberian State Medical University

Email: darvas_42@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6212-4568

канд. мед. наук, доц. каф. педиатрии с курсом эндокринологии

Russian Federation, Tomsk

Mariia V. Matveeva

Siberian State Medical University

Email: matveeva.mariia@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9966-6686

д-р мед. наук, проф. каф. педиатрии с курсом эндокринологии

Russian Federation, Tomsk

Dmitry A. Kudlay

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University); NRC Institute of Immunology FMBA of Russia

Email: d624254@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1878-4467

чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, проф. каф. фармакологии Института фармации, вед. науч. сотр. лаб. персонализированной медицины и молекулярной иммунологии №71

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Демидова Т.Ю. Сосудистые осложнения сахарного диабета 2 типа за гранью гликемического контроля. Сахарный диабет. 2010;13(3):111-6 [Demidova TYu. Vascular complications of type 2 diabetes mellitus beyond glycemic control]. Diabetes mellitus. 2010;13(3):111-16 (in Russian)].
  2. Демидова Т.Ю., Кожевников А.А. Агонисты рецепторов глюкагоноподобного пептида 1: безграничный потенциал применения. Доктор.Ру. 2020;19(2):6-12 [Demidova TYu, Kozhevnikov AA. Glucagon-like peptide 1 receptor agonists: limitless potential applications]. Doktor.Ru. 2020;19(2):6-12 (in Russian)]. doi: 10.31550/1727-2378-2020-19-2-6-12
  3. Самойлова Ю.Г., Матвеева М.В., Олейник О.А. Исследование антропометрических, метаболических параметров и когнитивных функций у пациентов с ожирением на фоне снижения массы тела при проведении терапии препаратом лираглутид 3 мг. Эндокринология: новости, мнения, обучение. 2022;11(4):21-5 [Samoilova IuG, Matveeva MV, Oleynik OA. Anthropometric, metabolic parameters and cognitive functions investigation in patients with obesity treated with liraglutide 3 mg. Endocrinology: news, opinions, training. 2022;11(4):21-5 (in Russian)]. doi: 10.33029/2304-9529-2022-11-4-00-00
  4. Галстян Г.Р., Каратаева Е.А., Юдович Е.А. Эволюция агонистов рецепторов глюкагоноподобного пептида-1 в терапии сахарного диабета 2 типа. Сахарный диабет. 2017;20(4):286-98 [Galstyan GR, Karataeva EA, Yudovich EA. Evolution of glucagon-like peptide-1 receptor agonists for the treatment of type 2 diabetes. Diabetes Mellitus. 2017;20(4):286-98 (in Russian)].
  5. Stoffel M, Espinosa R 3rd, Le Beau MM, Bell GI. Human glucagon-like peptide-1 receptor gene. Localization to chromosome band 6p21 by fluorescence in situ hybridization and linkage of a highly polymorphic simple tandem repeat DNA polymorphism to other markers on chromosome 6. Diabetes. 1993;42(8):1215-8. doi: 10.2337/diab.42.8.1215
  6. Tokuyama Y, Matsui K, Egashira T, et al. Five missense mutations in glucagon-like peptide 1 receptor gene in Japanese population. Diabetes Res Clin Pract. 2004;66(1):63-9. doi: 10.1016/j.diabres.2004.02.004
  7. Sathananthan A, Man CD, Micheletto F, et al. Common genetic variation in GLP1R and insulin secretion in response to exogenous GLP-1 in nondiabetic subjects: a pilot study. Diabetes Care. 2010;33(9):2074-6. doi: 10.2337/dc10-0200
  8. Shalaby SM, Zidan HE, Shokry A, et al. Association of incretin receptors genetic polymorphisms with type 2 diabetes mellitus in Egyptian patients. J Gene Med. 2017;19(9-10):10.1002/jgm.2973. doi: 10.1002/jgm.2973
  9. Li W, Li P, Li R, et al. GLP1R Single-Nucleotide Polymorphisms rs3765467 and rs10305492 Affect β Cell Insulin Secretory Capacity and Apoptosis Through GLP-1. DNA Cell Biol. 2020;39(9):1700-10. doi: 10.1089/dna.2020.5424
  10. El Eid L, Reynolds CA, Tomas A, Jones B. Biased agonism and polymorphic variation at the GLP-1 receptor: Implications for the development of personalised therapeutics. Pharmacol Res. 2022;184:106411. doi: 10.1016/j.phrs.2022.106411
  11. Del Bosque-Plata L, Martínez-Martínez E, Espinoza-Camacho MÁ, Gragnoli C. The Role of TCF7L2 in Type 2 Diabetes. Diabetes. 2021;70(6):1220-8. doi: 10.2337/db20-0573
  12. Liu Z, Habener JF. Glucagon-like peptide-1 activation of TCF7L2-dependent Wnt signaling enhances pancreatic beta cell proliferation. J Biol Chem. 2008;283:8723-35. doi: 10.1074/jbc.M706105200
  13. Shu L, Matveyenko AV, Kerr-Conte J, et al. Decreased TCF7L2 protein levels in type 2 diabetes mellitus correlate with downregulation of GIP- and GLP-1 receptors and impaired beta-cell function. Hum Mol Genet. 2009;18:2388-99. doi: 10.1093/hmg/ddp178
  14. Pilgaard K, Jensen CB, Schou JH, et al. The T allele of rs7903146 TCF7L2 is associated with impaired insulinotropic action of incretin hormones, reduced 24 h profiles of plasma insulin and glucagon, and increased hepatic glucose production in young healthy men. Diabetologia. 2009;52(7):1298-307. doi: 10.1007/s00125-009-1307-x
  15. Schäfer SA, Tschritter O, Machicao F, et al. Impaired glucagon-like peptide-1-induced insulin secretion in carriers of transcription factor 7-like 2 (TCF7L2) gene polymorphisms. Diabetologia. 2007;50(12):2443-50. doi: 10.1007/s00125-007-0753-6
  16. De Miguel-Yanes JM, Manning AK, Shrader P, et al. Variants at the endocannabinoid receptor CB1 gene (CNR1) and insulin sensitivity, type 2 diabetes and coronary heart disease. Obesity. 2011;19:2031-7. doi: 10.1038/oby.2011.135
  17. De Luis DA, Ovalle HF, Soto GD, et al. Role of genetic variation in the cannabinoid receptor gene (CNR1) (G1359A polymorphism) on weight loss and cardiovascular risk factors after liraglutide treatment in obese patients with diabetes mellitus type 2. J Investig Med. 2014;62:324-7. doi: 10.2310/JIM.0000000000000032
  18. Huang G, Buckler-Pena D, Nauta T, et al. Insulin responsiveness of glucose transporter 4 in 3T3-L1 cells depends on the presence of sortilin. MolBiol Cell. 2013;24(19):3115-22. doi: 10.1091/mbc.E12-10-0765
  19. Yau B, Blood Z, An Y, et al. Type 2 diabetes-associated single nucleotide polymorphism in Sorcs1 gene results in alternative processing of the Sorcs1 protein in INS1 β-cells. Sci Rep. 2019;9(1):19466. doi: 10.1038/s41598-019-55873-6
  20. Goodarzi MO, Lehman DM, Taylor KD, et al. SORCS1: a novel human type 2 diabetes susceptibility gene suggested by the mouse. Diabetes. 2007;56(7):1922-9. doi: 10.2337/db06-1677
  21. Hrovat A, Kravos NA, Goričar K, et al. SORCS1 polymorphism and insulin secretion in obese women with polycystic ovary syndrome. Gynecol Endocrinol. 2016;32(5):395-8. doi: 10.3109/09513590.2015.1126818
  22. Takei D, Ishihara H, Yamaguchi S, et al. WFS1 protein modulates the free Ca(2+) concentration in the endoplasmic reticulum. FEBS Lett. 2006;580(24):5635-40. doi: 10.1016/j.febslet.2006.09.007
  23. Rendtorff ND, Lodahl M, Boulahbel H, et al. Identification of p.A684V missense mutation in the WFS1 gene as a frequent cause of autosomal dominant optic atrophy and hearing impairment. Am J Med Genet Part A. 2011;155:1298-313. doi: 10.1002/ajmg.a.33970
  24. Yamada T, Ishihara H, Tamura A, et al. WFS1-deficiency increases endoplasmic reticulum stress, impairs cell cycle progression and triggers the apoptotic pathway specifically in pancreatic beta-cells. Hum Mol Genet. 2006;15(10):1600-9. doi: 10.1093/hmg/ddl081
  25. Schäfer SA, Müssig K, Staiger H, et al. A common genetic variant in WFS1 determines impaired glucagon-like peptide-1-induced insulin secretion. Diabetologia. 2009;52(6):1075-82. doi: 10.1007/s00125-009-1344-5
  26. Song J, Li N, Hu R, et al. Effects of PPARD gene variants on the therapeutic responses to exenatide in chinese patients with type 2 diabetes mellitus. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:949990. doi: 10.3389/fendo.2022.949990
  27. Bojic LA, Telford DE, Fullerton MD, et al. PPARδ activation attenuates hepatic steatosis in Ldlr-/- mice by enhanced fat oxidation, reduced lipogenesis, and improved insulin sensitivity. J Lipid Res. 2014;55(7):1254-66. doi: 10.1194/jlr.M046037
  28. Zarei M, Aguilar-Recarte D, Palomer X, Vázquez-Carrera M. Revealing the role of peroxisome proliferator-activated receptor β/δ in nonalcoholic fatty liver disease. Metabolism. 2021;114:154342. doi: 10.1016/j.metabol.2020.154342
  29. Tang L, Lü Q, Cao H, et al. PPARD rs2016520 polymorphism is associated with metabolic traits in a large population of Chinese adults. Gene. 2016;585(2):191-5. doi: 10.1016/j.gene.2016.02.035
  30. 't Hart LM, Fritsche A, Nijpels G, et al. The CTRB1/2 locus affects diabetes susceptibility and treatment via the incretin pathway. Diabetes. 2013;62(9):3275-81. doi: 10.2337/db13-0227
  31. Florez JC. Pharmacogenetic perturbations in humans as a tool to generate mechanistic insight. Diabetes. 2013;62(9):3019-21. doi: 10.2337/db13-0871
  32. Chedid V, Vijayvargiya P, Carlson P, et al. Allelic variant in the glucagon-like peptide 1 receptor gene associated with greater effect of liraglutide and exenatide on gastric emptying: A pilot pharmacogenetics study. Neurogastroenterol Motil. 2018;30(7):e13313. doi: 10.1111/nmo.13313
  33. Yu M, Wang K, Liu H, Cao R. GLP1R variant is associated with response to exenatide in overweight Chinese Type 2 diabetes patients. Pharmacogenomics. 2019;20(4):273-7. doi: 10.2217/pgs-2018-0159
  34. Ferreira MC, da Silva MER, Fukui RT, et al. Effect of TCF7L2 polymorphism on pancreatic hormones after exenatide in type 2 diabetes. Diabetol Metab Syndr. 2019;11:10. doi: 10.1186/s13098-019-0401-6
  35. Zhou LM, Xu W, Yan XM, et al. Association between SORCS1 rs1416406 and therapeutic effect of exenatide. Zhonghua Yi XueZaZhi. 2017;97(18):1415-9 (in Chinese). doi: 10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2017.18.013

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».