Regulation of the Na+-D-glucose cotransporter SGLT1 in the small intestine in response to bariatric surgery and peptides derived from protein RS1 (RSC1A1)

• Main Author: Rikkala, Prashanth Reddy
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2015
• Subjects: Glucosetransportproteine; Fettsucht; Chirurgie; Diabetes mellitus; Typ 2; ddc:570; ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/13060; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130608; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130608; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/13060/Reddy_Rikkala_Doctoral_Thesis.pdf

Bariatric surgery represents the first-line treatment for morbid obesity, resulting in weight loss and improved diabetes control. The positive effect of bariatric surgery on type-2 diabetes is unclear. Increased secretion of insulin regulating enterohormone glucagon-like-peptide 1 (GLP-1) has been observed in rats with experimental type 2-like diabetes following duodenal-jejunal bypass (DJB) and ileal transposition (IT). Sodium dependent glucose co-transporter (SGLT1) is involved in the secretion of GLP-1 that in turn regulates insulin secretion. In the present study, an attempt was made to elucidate the impact of DJB and IT on SGLT1 mediated glucose transport. Transport measurements using phlorizin inhibited uptake of SGLT1-specific glucose analogue [14C] α-Methyl-D-glucopyranoside (AMG) were performed to determine the changes in SGLT1 transport upon these surgical procedures. The data indicated that DJB decreased SGLT1-mediated glucose absorption in the small intestine which contributes to the body-weight independent improvement of type 2 diabetes. However, IT did not change the SGLT1-mediated glucose transport. Immunohistochemical analysis revealed that in IT, the transposed ileum showed increased diameter, increased villi length and increased number of GLP-1 secreting L-cells. The weight-independent improvement in glycemic control after IT is not related to SGLT1-mediated glucose absorption but may be linked to increased GLP-1 secretion. Along with this, the study also focused on the regulation of SGLT1 by several RS1 derived tripeptides in mouse and human intestinal tissues (ex vivo). Phlorizin inhibited uptake of AMG was measured without and with tripeptides. QEP and thiophosphorylated QSP down-regulated SGLT1 activity in small intestine in a concentration-dependent manner. Among the tested tripeptides, QEP showed higher activity and further analysis in various species demonstrated its universal role in SGLT1 regulation. The data thus indicates that RS1 derived tripeptides QEP and thiophosphorylated QSP may be employed for the treatment of type 2 diabetes. === Bariatrische Operationen repräsentieren die Behandlung erster Wahl bei krankhafter Fettleibigkeit, resultierend in Gewichtsverlust und verbesserter Diabetes-Kontrolle. Der positive Effekt bariatrischer Operationen auf den Typ-2 Diabetes ist unklar. Erhöhte Sekretion von Insulin, welches das Enterohormon „Glucagon-like-peptide 1“ (GLP-1) reguliert, wurde beobachtet bei Ratten mit experimentellem Typ 2-ähnlichem Diabetes nach duodenalem-jejunalem Bypass (DJB) und ilealer Transposition (IT). Der Natrium-abhängige Glucose Cotransporter (SGLT1) ist beteiligt an der Sekretion von GLP-1, das wiederum die Insulin-Sekretion reguliert. In der vorliegenden Studie wurde der Versuch unternommen, die Bedeutung von DJB und IT für den durch SGLT1 vermittelten Glucose-Transport aufzuklären. Transportmessungen der durch Phlorizin hemmbaren Aufnahme des SGLT1-spezifischen Glucose-Analogs [14C] α-Methyl-D-glucopyranosid (AMG) wurden durchgeführt, um die durch diese chirurgischen Eingriffe bedingten Änderungen des Transports durch SGLT1 zu bestimmen. Die Daten deuten darauf hin, dass DJB die SGLT1-vermittelte Glucose Absorption im Dünndarm verringert, was zu einer körpergewichts-unabhängigen Verbesserung des Diabetes Typ 2 beiträgt. Aber IT veränderte den SGLT1-vermittelten Glucose-Transport nicht. Immunhistochemische Analysen zeigten, dass bei IT das transponierte Ileum einen vergrößerten Durchmesser, eine erhöhte Länge der Villi und eine erhöhte Anzahl der GLP-1 sekretierenden L-Zellen aufwies. Die gewichtsunabhängige Verbesserung der glykämischen Kontrolle nach IT steht nicht im Zusammenhang mit der durch SGLT1-vermittelten Glucose-Absorption, sondern könnte verbunden sein mit einer erhöhten GLP-1 Sekretion. Damit einhergehend fokussiert sich die Studie auch auf die Regulation des SGLT1 durch verschiedene, von RS1 abgeleitete Tripeptide in Darm-Gewebe von Maus und Mensch (ex vivo). Die phlorizin-hemmbare Aufnahme von AMG wurde gemessen mit und ohne Tripeptide. QEP und thiophosphoryliertes QSP regulierten die SGLT1-Aktivität herunter im Dünndarm auf eine konzentrationsabhängige Weise. Unter den getesteten Tripeptiden zeigte QEP eine höhere Aktivität und weitere Analysen in verschiedenen Spezies zeigten seine universelle Rolle in der SGLT1-Regulation.Die Daten zeigen daher, dass die von RS1 abgeleiteten Tripeptide QEP und thiophosporyliertes QSP eingesetzt werden könnten zur Behandlung von Typ2 Diabetes.