the effects of GLP-1 on SIRT1 and on the related metabolic pathways in vascular endothelial cells: potential effects on vascular injury in diabetic patients

Background: Incretin therapy may have a potential protective role in the treatment of diabetes associated with the cardiovascular comorbidities. GLP-1 may have beneficial effects in the endothelium and in the cardiac tissue although the molecular mechanisms by which GLP-1 exerts these actions are still unknown. Recently, it has been demonstrated that SIRT1, a NAD’+ deacetylase protein, has a protective role on vascular damage in diabetes by reducing oxidative stress. In several cells and in animal models of diabetes SIRT1 gene expression is reduced. Therefore, SIRT1 may represent a new therapeutic target in the prevention of macrovascular complications of diabetes. Aim: To investigate the effects of GLP-1 on SIRT1 gene expression in human umbelical vein endotelial cells (HUVEC) grown at normal and high glucose. Furthermore, we explored the molecular pathways by which GLP-1 may regulate SIRT1 gene expression. Methods: HUVEC were cultured at 5.5 mM o 20 mM glucose in the presence/ absence of two GLP-1 peptides: GLP-1(7-37) and GLP-1(9-36)NH2. Gene expression of SIRT1 was assessed by RT-PCR real time. Akt, AMPK and ERK phosphorylation were measured by Western Blot. Results: SIRT1 gene expression was significantly reduced in HUVEC grown at 20mM in comparison to cells grown at 5.5 mM of glucose. The treatment of cells with GLP-1(7-37) or with GLP-1(9-36)NH2 increased SIRT1 gene expression at 20mM glucose but not at 5.5 mM glucose. Furthermore, GLP-1(7-37) e GLP-1(9-36)NH2 enhanced two different intracellular pathways: GLP-1(7-37) stimulated Akt while GLP-1(9-36)NH2 activated AMPK. Conclusions: SIRT1 is a new and promising therapeutic target for diabetes. The increase of SIRT1 expression by GLP-1 peptides opens new perspectives for the use of incretin therapy in the prevention of diabetic macrovascular complications. Furthermore, the evidence of different GLP-1-activated pathways allows us to hypothesize different mechanisms in the regulation of the expression of SIRT1

Premesse: L'introduzione della terapia incretinica nella cura del diabete ha rivelato un potenziale ruolo protettivo di questi farmaci verso le comorlidità cardiovascolari. Il GLP-1 è dotato di effetti protettivi a livello endoteliale e cardiaco, ma i meccanismi molecolari attraverso i quali il GLP-1 esercita tali azioni sono solo in parte conosciuti. Recentemente, è stato dimostrato che SIRT1, una protein- deacetilasi NAD+dipendente, esercita un ruolo protettivo da danno vascolare nel diabete, attraverso la riduzione dello stress ossidativo cellulare. In diversi modelli cellulari e animali di diabete l'espressione genica di SIRT1 è ridotta. SIRT1, può dunque rappresentare un nuovo target terapeutico per la prevenzione delle complicanze macrovascolari nel diabete mellito. Scopo: Valutare gli effetti di GLP-1 sull'espressione genica di SIRT1, in cellule endoteliali in condizioni di normoglicemia e di iperglicemia. Identificare, inoltre, le vie metaboliche attivate dal GLP-1, nella regolazione di SIRT1. Metodi: Gli esperimenti sono stati eseguiti in vitro, in colture di cellule endoteliali (HUVEC). L'espressione genica di SIRT1 è stata misurata con RTPCR, in cellule HUVEC dopo trattamento con i peptidi di GLP-1, GLP-1(7-37) e GLP-1(9-36)NH2 in condizioni di normoglicemia (glucosio 5.5 mM) ed iperglicemia (glucosio 20mM). È stata successivamente valutata l'espressione proteica e l'attivazione delle vie Akt, AMPK ed ERK mediante western blot. Risultati: L'espressione genica di SIRT1 è ridotta nelle cellule endoteliali in condizioni di iperglicemia. Entrambi i peptidi di GLP-1 sono in grado di normalizzare l'espressione genica di SIRT1 in condizioni di iperglicemia. In condizioni normoglicemiche non vi è alcun effetto di GLP-1 sull'espressione genica di SIRT1. Inoltre si è visto che i due peptidi stimolano due vie metaboliche differenti: il peptide GLP-1(7-37) attiva la via Akt, mentre il GLP-1(9-36)NH2 attiva la via AMPK. Conclusioni: La normalizzazione dell'espressione genica di SIRT1 rappresenta un nuovo e promettente target terapeutico per il diabete mellito. La normalizzazione dell'espressione di SIRT1 da parte dei due peptidi GLP-1, apre nuove prospettive per l'impiego della terapia incretinica nella prevenzione delle complicanze macrovascolari nel diabete mellito. L'evidenza di due vie metaboliche differenti attivate dai due peptidi permette di ipotizzare dei meccanismi indipendenti da parte di GLP-1(7-37) e GLP-1(9-36)NH2 nella regolazione dell'espressione di SIRT1, aprendo la ricerca di nuovi bersagli molecolari per la terapia del diabete con GLP-1