rEVISIÓN Análogos del glucagon-like peptide-1 (GLP-1): ¿una nueva estrategia de tratamiento para la enfermedad de Alzheimer? Natalia García-Casares, Juan Antonio García-Arnés, Ricardo Gómez-Huelgas, Pedro Valdivielso-Felices, Carlota García-Arias, Pedro González-Santos Introducción. Los análogos del glucagon-like peptide-1 (GLP-1) son una opción terapéutica establecida en los pacientes con diabetes tipo 2. Sin embargo, las propiedades de los análogos del GLP-1 van más allá del control estrictamente metabólico del paciente diabético. Los efectos neuroprotectores de los análogos del GLP-1 se han puesto de manifiesto en estudios recientes y han abierto nuevos campos de investigación en trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzhei­ mer (EA), entre otros. Objetivo. Revisión sistemática de los estudios experimentales y ensayos clínicos en humanos que demuestran las propiedades neuroprotectoras de los análogos del GLP-1 en la EA. Desarrollo. Los estudios experimentales que se han llevado a cabo en modelos de roedores con EA demuestran las propiedades neuroprotectoras de los análogos del GLP-1 sobre el sistema nervioso central que reducen las placas de β-amiloide, el estrés oxidativo y la respuesta inflamatoria cerebral. Recientemente se han puesto en marcha estudios con análogos del GLP-1 en humanos con deterioro cognitivo y EA. Conclusiones. Los análogos del GLP-1 presentan propiedades neuroprotectoras. Al considerarse la diabetes tipo 2 un factor de riesgo para el deterioro cognitivo y la demencia, deben considerarse los beneficios de los análogos del GLP-1 sobre la cognición. Del mismo modo, los análogos del GLP-1 suponen un tratamiento prometedor en la EA. Palabras clave. Demencia. Deterioro cognitivo. Diabetes tipo 2. Enfermedad de Alzheimer. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1). Introducción La prevalencia de la demencia, en términos de globalidad, presenta un crecimiento exponencial que se estima hasta los 65,7 millones en 2030 y los 115,4 millones en 2050 en todo el mundo [1]. Por otro lado, la International Diabetes Federation estima que, para el año 2030, la prevalencia será de más de 500 millones de diabéticos en todo el mundo [2]. Ambas enfermedades suponen una pandemia en crecimiento exponencial y un importante problema de salud pública. Durante la última década, varias líneas de investigación sugieren que estas dos patologías, la demencia y la diabetes, están íntimamente relacionadas de tal modo que estudios epidemiológicos, transversales y longitudinales han relacionado la diabetes y la prediabetes con el deterioro cognitivo [3-6]. Por lo tanto, se identifica a la diabetes tipo 2 como un factor de riesgo para la neurodegeneración y la muerte neuronal que provoca cambios estructurales y funcionales en el cerebro que dan lugar a una complicación más de esta enfermedad, como es el deterioro cognitivo y, en sus estadios más avanza- www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524 dos, las formas de demencia como es la enfermedad de Alzheimer (EA). Los mecanismos fisiopatológicos que engarzan estas dos patologías, la demencia y la diabetes, están aún por dilucidar. El contexto metabólico de la diabetes promueve ciertos cambios cerebrales. Así, la hiperglucemia y la insulinresistencia pueden acelerar la degeneración neuronal mediante el aumento del estrés oxidativo y un aumento en los productos finales de glicosilación [7]. Además, la diabetes promueve un estado protrombótico y proinflamatorio que desencadena cambios cerebrovasculares [8]. Por otro lado, la diabetes podría favorecer el depósito de β-amiloide y proteína tau, al desarrollar ovillos neurofibrilares que dan lugar al sello anatomopatológico de la EA [9,10]. Clínicamente, el deterioro cognitivo comienza a aparecer ya en etapas tempranas desde la prediabetes sin quedar todavía claro si es un perfil más de demencia vascular o de demencia tipo Alzheimer o que una desencadena la otra [11]. Así, estudios de cognición en diabetes demuestran que los pacientes diabéticos pierden sus habilidades predominantemente en áreas cognitivas co­ Departamento de Medicina; Facultad de Medicina; Universidad de Málaga (N. García-Casares, R. Gómez-Huelgas, P. ValdivielsoFelices, C. García-Arias, P. GonzálezSantos). Centro de Investigaciones Médico-Sanitarias, CIMES; Fundación General de la Universidad de Málaga (N. García-Casares, P. ValdivielsoFelices, P. González-Santos). Unidad de Gestión Clínica de Endocrinología (J.A. García-Arnés); Unidad de Gestión Clínica de Medicina Interna (R. Gómez-Huelgas); Hospital Regional Universitario Carlos Haya. Unidad de Gestión Clínica de Medicina Interna; Hospital Universitario Virgen de la Victoria (P. Valdivielso-Felices). Málaga, España. Correspondencia: Dra. Natalia García Casares. Departamento de Medicina. Facultad de Medicina. Universidad de Málaga. Boulevard Louis Pasteur, 32. E-29071 Málaga. E-mail: [email protected] Aceptado tras revisión externa: 14.03.14. Cómo citar este artículo: García-Casares N, García-Arnés JA, Gómez-Huelgas R, ValdivielsoFelices P, García-Arias C, GonzálezSantos P. Análogos del glucagonlike peptide-1 (GLP-1): ¿una nueva estrategia de tratamiento para la enfermedad de Alzheimer? Rev Neurol 2014; 59: 517-24. © 2014 Revista de Neurología 517 N. García-Casares, et al mo son la función ejecutiva, la memoria verbal y la velocidad de procesamiento de la información, así como un mayor riesgo para el desarrollo de enfermedades psiquiátricas como la depresión y la apatía [12-15]. Igualmente, numerosos estudios de neuroimagen han demostrado que la diabetes tipo 2 se relaciona con mayor atrofia cortical, subcortical e hipocampal y con un aumento en las lesiones hiperintensas de sustancia blanca vasculares [16-22]. Por otro lado, recientes líneas de investigación sostienen que en la EA hay una alteración de la señal del receptor de insulina en el cerebro. La desensibilización al receptor de insulina en el cerebro puede equipararse a la desensibilización periférica del receptor de insulina que presentan los pacientes diabéticos [23]. Estudios post mortem de pacientes con EA han demostrado una alteración en la señal en los receptores cerebrales de insulina y una desensibilización de los receptores de GLP-1, lo que sugiere la existencia de una resistencia insulínica cerebral en la EA [24]. De la Monte et al provocaron una depleción insulínica cerebral tras la administración intracerebral de estreptozotocina en el cerebro de roedores sin cambios en el metabolismo periférico de la insulina. Los cambios anatomopatológicos producidos fueron similares a los encontrados en la EA [25,26]. De la Monte et al acuñan el término ‘diabetes tipo 3’ como un tipo de diabetes que se da en el cerebro y que se corresponde con la EA [25-28]. Esta hipótesis se demuestra en ensayos clínicos donde, tras la administración de insulina intranasal a pacientes con deterioro cognitivo, se obtiene mejoría en tests cognitivos, biomarcadores de LCR y FDG-PET (clinicaltrials.gov Identifier: NCT00438568 ) [28-31]. Análogos del glucagon-like peptide-1 (GLP-1) Las hormonas incretinas son péptidos intestinales que se liberan al torrente sanguíneo tras la ingestión de una comida y que regulan la homeostasis de la glucemia mediada por la secreción de insulina pancreática [32]. El efecto incretina consiste en que la secreción de insulina pancreática para un mismo nivel de glucemia es mayor cuando el aporte de glucosa es por vía oral que cuando es por vía intravenosa [33,34]. El GLP-1 es un polipéptido incretínico de 30 aminoácidos segregado por las células L de la mucosa intestinal endocrina epitelial (principalmente en el duodeno, el íleon y el intestino grueso). Además, el GLP-1 es el péptido incretínico más potente estimulador de secreción de insulina tras la administración oral de glucosa. Así, el GLP-1 hu- 518 mano provoca una reducción en la secreción de glucagón y mejora la sensibilidad de la insulina en los tejidos periféricos y es inactivado por la enzima dipeptidil peptidasa IV (DPP-IV) rápidamente, de tal manera que la semivida circulante del GLP-1 es de vida media corta (1-2 min) [35]. Es bien conocido que los pacientes con diabetes tipo 2 presentan niveles reducidos de GLP-1 y que se reduce de mo­ do patológico el efecto incretínico del GLP-1 tras la administración de alimentos vía oral [36]. Por ello, los análogos del GLP-1, que son variantes químicas del GLP-1 humano y que confieren propiedades biológicas similares, han supuesto una importante estrategia terapéutica en el tratamiento actual de la diabetes tipo 2. Los análogos del GLP-1, de modo similar al péptido humano, favorecen la sensibilidad al receptor de insulina, reducen los niveles de glucemia y de hemoglobina glicosilada y, además, evitan hipoglucemias al inhibir el glucagón, así como un aumento de la saciedad y una disminución del vaciamiento gástrico. Son sustancias que reproducen la acción del GLP-1 endógeno y evitan la vida media corta con capacidad de estimular los receptores GLP-1 resistentes a la DPP-IV y, por lo tanto, con una vida media más prolongada, así permiten una mayor acción del GLP-1 endógeno. Los análogos del GLP-1 se administran de manera subcutánea y difieren principalmente entre ellos en dosis e intervalos de administración según la vida media y similitud con el péptido humano. Entre ellos, conocemos el péptido natural exendin-4, que se descubrió en la saliva de un lagarto (el monstruo de Gila) y que ha dado lugar a la versión sintética comercializada exenatida (Byetta ®) y exenatida lar (Bydureon ®); la liraglutida (Victoza ®), que guarda una gran similitud química con el péptido humano, y la lixisenatida (Lyxumia ®). Existen también otros muchos análogos del GLP-1 actualmente en desarrollo (por ejemplo taspoglutida, albiglutida, dulaglitida o semaglutida). Estudios recientes afirman que los análogos del GLP-1 no sólo se limitan al buen control metabólico del paciente diabético, sino que aportan efectos beneficiosos al sistema nervioso central, al conferir propiedades neuroprotectoras. El receptor de análogos del GLP-1 (GLP-1R) está ampliamente distribuido por el organismo, no sólo en el páncreas (célula α y β), sino también en el endotelio vascular, corazón, riñón, pulmón, tracto gastrointestinal, cerebro y médula [37-39]. Los primeros estudios de neuroprotección de análogos del GLP-1 se centraron en demostrar la presencia del receptor en el cerebro y el paso de éstos a través de la barrera hematoencefálica. Así, los GLP-1R se han www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524 Análogos del GLP-1 para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer encontrado en el cerebro de humanos [40] y de roedores [41]. Hamilton et al demostraron mediante inmunohistoquímica que el GLP-1R tiene una especificidad hacia un determinado tipo de célula nerviosa. Se encontró su expresión en células piramidales del neocórtex, en células piramidales de la región CA1 del hipocampo, en las células granulares de la región CA3 del hipocampo y en las células de Purkinje del cerebelo [41]. Hay que destacar que, en este estudio, la mayor tinción se encontró en la zona dendrítica de estas neuronas, lo que puede explicar el papel atribuido de los análogos del GLP-1 en las sinapsis y la neurotrasmisión y, por tanto, en los procesos de neuroplasticidad. La expresión de los GLP-1R en el área del hipocampo representa una localización importante para la neurogénesis del adulto y el mantenimiento de la cognición de los procesos de aprendizaje y la memoria [42]. Otros estudios han demostrado su presencia también en la sustancia negra, el núcleo estriado, en el hipotálamo y periventricular [43]. Por otro lado, hay estudios que demuestran que los análogos del GLP-1 atraviesan la barrera hematoencefálica. Se ha demostrado que el exendin-4 es capaz de atravesar la barrera hematoencefálica en roedores con rapidez en altas dosis [44]. Por otro lado, Hunter et al demostraron que tanto la liraglutida como la lixisenatida son capaces de atravesar la barrera hematoencefálica al encontrarse niveles significativos de estos péptidos en el cerebro del roedor 30 minutos después de la inyección subcutánea. Del mismo modo, los niveles de AMPc aumentaron significativamente, lo que demuestra de manera indirecta una activación del GLP-1R ligado a la adenilciclasa (AC). La liraglutida fue significativamente detectable en el cerebro a los 30 minutos tras la inyección de dosis de 25 y 250 nmol/kg, y a las tres horas tras la inyección de 250 nmol/kg. La lixisenatida fue detectable 30 minutos tras la inyección incluso a la menor dosis de 2,5 nmol/kg; sin embargo, a las tres horas tras la inyección, la máxima dosis no demostró un aumento significativo en el cerebro. Esta observación sugiere que el trasportador de los análogos del GLP-1 está altamente controlado y que con probabilidad este sistema de transporte podría tener un efecto techo a dosis anormalmente elevadas [45]. Las propiedades neuroprotectoras de análogos del GLP-1 se pueden explicar desde un punto de vista bioquímico, debido a la activación del GLP-1R, que es capaz de activar genes involucrados en la expresión de péptidos necesarios para el crecimiento celular, la reparación y la diferenciación celular tanto de la célula β pancreática como de las neuronas www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524 Figura. La activación de los receptores de GLP-1 en las neuronas activa vías principales como la adenilciclasa (AC) e incrementa los niveles de AMPc. También se favorece la activación de vías que activan genes involucrados en el crecimiento y diferenciación celular como la PKA, el PI3K y el MAPK, entre otros (modificado de [37,38]). [46-48]. De este modo, al activarse la subunidad α de la proteína G, se estimula la AC [49] que aumenta a su vez el AMPc intraceular y activa la proteincinasa A (PKA). La actividad de la PKA estimula tanto a la célula β estimulando la secreción de insulina como la transmisión sináptica y la neuroplasticidad neuronal. Además, el adenosín difosfato (ADP), que se activa por la AC durante la producción de AMPc, actúa sobre los canales ATP de K+ produciendo una despolarización de la membrana celular que cierra los canales de K+ y reduce la repolarización neuronal [50]. Esto aumenta a su vez los canales voltaje dependientes de Ca++ que dan lugar a la fosforilización de la PKA y la movilización del Ca++ intracelular [51]. Además, hay activación de otras vías como el fosfatidilinositol 3K (PI3K) [52] y las proteinci­ nasas activadas por mitógenos (MAPK), entre otras [53,54] (Figura). Estudios experimentales con análogos del GLP-1 en modelos de roedores con EA Los estudios experimentales que han demostrado que los análogos del GLP-1 presentan propiedades neu- 519 N. García-Casares, et al roprotectoras en la EA son escasos y han obtenido resultados similares. Se realizó una búsqueda bibliográfica en la base de datos Medline de los artículos en castellano e inglés que versaran sobre estudios experimentales y ensayos clínicos de análogos del GLP-1 y EA (desde el 1 de enero de 2000 hasta diciembre de 2013). La estrategia de búsqueda se ba­ só en los términos: ‘glucagon-like peptide-1 (GLP-1)’, ‘type 2 diabetes’, ‘cognitive impairment’, ‘Alzheimer’s disease’ y ‘dementia’. Estos términos fueron combinados con distintos operadores boleanos para realizar la búsqueda. El principal operador boleano fue AND. Se utilizaron límites de búsqueda como ‘clinical trial’, ‘randomized controlled trial’ y ‘meta-analysis’. Los estudios experimentales que no utilizaron modelos de roedores con EA se excluyeron. Exendin-4/exenatida Los efectos neuroprotectores del exendin-4/exenatida en modelos de roedores con EA se han demostrado en varios estudios. En uno de ellos, se eligió un modelo de ratón con una triple mutación –la de la APP, la del gen de PS1 y la de la proteína tau (3Tg-AD)– para la EA. Para valorar la condición de EA con diabetes, a un subgrupo de este tipo de ratón, se les hizo diabé­ticos inyectando estreptozotocina. Con posterioridad, se les inyectó intraperitonealmente de forma subcutánea una inyección de exendin-4. El tratamiento con exendin-4 aumentó los niveles de insulina y redujo la hemoglobina glicosilada y los niveles de glucemia, pero también el exendin-4 aminoró el acúmulo de depósito de APP y la cantidad total de β-amiloide de manera significativa. Sin embargo, la cantidad de proteína tau se redujo aunque no significativamente con la administración de exendin-4 [55]. En otro estudio, Bomba et al administraron un tratamiento a largo plazo con 500 μg/kg de exenatida en dos modelos diferentes de ratón con deterioro cognitivo: el PS1-K1 (un modelo de deterioro cognitivo independiente del depósito de β-amiloide) y el 3Tg-AD (un modelo de deterioro cognitivo dependiente de β-amiloide y proteína tau). Se encontró que la exenatida promovía efectos beneficiosos en la memoria a corto y largo plazo en el primer modelo pero no en el segundo. En este estudio, la exenatida no presentó aumentos significativos de la ciclooxigenasa (COX), lo que sugiere que, en los ratones PSI-K1, el beneficio de los efectos cognitivos no está ligado a un aumento del consumo de oxígeno mitocondrial. Sin embargo, se encontró aumentado el metabolismo anaeróbico al incrementarse el LDH cerebral en los ratones PS1-K1. Estos hallazgos su- 520 gieren que la exenatida puede promover el metabolismo de glicolisis anaerobia en estos ratones al aumentar los niveles de ácido láctico en el cerebro [56]. En la misma línea, estudios recientes han propuesto la glicolisis anaerobia como la base del mecanismo neuroprotector [57]­. El aumento de LDH confiere además resistencia a la creación de placas de amiloide y otras toxinas y disminuye la respiración mitocondrial [56,58]. Finalmente, en otro estudio reciente, tras la inyección de exendin-4 en un modelo de ratón con EA, se redujeron vías como la fosforilización de la serina del sustrato de receptor de insulina (IRS-1pSer), que se ha encontrado elevada en tejidos de cerebros de humanos con EA y en tejidos periféricos de pacientes con diabetes [59]. Otros estudios en roedores con obesidad, insulinresistencia o diabetes pero sin EA han demostrado también el papel neuroprotector de la exenatida [60-63], así como en otros modelos de roedores con deterioro cognitivo por otras causas como traumatismo craneoencefálico [64]. Liraglutida Los estudios experimentales en modelos de roedores con EA y liraglutida también han demostrado su efecto neuroprotector. Holsche et al demostraron los efectos beneficiosos de la liraglutida en un modelo de ratón APP/PS1 con EA en estadio inicial y con EA avanzada. Tras administrar 25 nmol/kg de liraglutida durante dos meses concluyeron que la memoria espacial mejoró con la liraglutida en el modelo de ratón de EA frente al modelo de ratón EA tratado con suero salino. Las placas de β-amiloide se redujeron en un 33%, la inflamación se redujo en un 30% y las células progenitoras en el giro dentado se aumentaron en un 50%. También la neurotransmisión sináptica a largo plazo en el hipocampo se aumentó en el modelo de ratón con EA tratado con liraglutida frente al tratado con suero salino. La APP y los oligómeros de β-amiloide se redujeron [65,66]. En otro estudio reciente, y de manera paralela a lo demostrado con la exenatida, tras la administración de ocho semanas de liraglutida en un modelo de ratón con EA disminuyeron significativamente los niveles de IRS-1pSer, un marcador de insulinresistencia en relación con el depósito de placas de β-amiloide. Otros estudios en roedores con insulinresistencia o diabetes pero sin EA han demostrado los efectos neuroprotectores de la liraglutida aumentando la memoria y la neuroplasticidad hipocampal [67-70]. www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524 Análogos del GLP-1 para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer Otros análogos Otros análogos no comercializados, como el Asp(7) GLP-1, N-glyc-GLP-1, Pro(9)GLP-1 y el Val(8)-GLP-1 (7-36), han demostrado sus propiedades neuroprotectores en varios estudios [71,72]. Con la inyección intraperitoneal del análogo Val8-GLP-1(7-36) de acción larga en dosis de tratamiento de diabetes de 25 nmol/kg, en un modelo de ratón con EA con la mutación de proteína precursora de β-amiloide y la mutación en el gen de la presenilina 1 (APP/PS1), se observó un aumento de la plasticidad sináptica del hipocampo medida mediante estímulos de alta frecuencia en el córtex y en la región CA1 hipocampal. El número de placas de amiloide teñidas con rojo Congo también se redujo. Estos efectos se obtuvieron en roedores de 9 y de 18 meses [73]. Estos hallazgos demuestran que los análogos del GLP-1 presentan propiedades neuroprotectoras y podrían ser una estrategia de tratamiento prometedora en la EA. Por eso, actualmente, los análogos del GLP-1 co­ mercializados están siendo investigados como nuevas vías de tratamiento en ensayos clínicos en humanos con EA. Ensayos clínicos con análogos del GLP-1 en pacientes con EA Los estudios que hasta la fecha evalúan el efecto de los análogos del GLP-1 en pacientes con EA son tres. Egefjord et al, de la Universidad de Aarhus (Dinamarca), han concluido un ensayo clínico controlado aleatorizado y doble ciego en pacientes con EA del que actualmente no se han publicado los resultados. El protocolo publicado describe este estudio que se ha llevado a cabo en 40 pacientes con EA, 20 de ellos tratados con liraglutida durante seis meses frente a 20 tratados con placebo. En este estudio, están excluidos pacientes diabéticos. Como objetivos primarios se ha evaluado si hay cambios en el depósito de placas de amiloide mediante PET con PIB. Los objetivos secundarios se han centrado en medidas neuropsicológicas y de cambios de metabolismo cerebral de glucosa con FDG PET [74] (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01469351). El segundo ensayo clínico se está llevando a cabo en el National Institute on Aging (NIA). Se trata de un ensayo clínico doble ciego aleatorizado de fase 2, donde se evalúa la seguridad (efectos adversos graves) y eficacia del exendin-4 frente a placebo en 230 pacientes mayores de 60 años con EA en fase leve. Como objetivos primarios se evaluarán posibles cam- www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524 bios cognitivos con tests neuropsicológicos (Clinical Dementia Rating scale sum-of-boxes) y como objetivos secundarios, los cambios en las RM cerebrales (estructural y funcional) y biomarcadores en sangre, saliva y LCR, con una duración de tres años (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01255163). El tercero se trata de otro ensayo clínico de fase 2 aleatorizado y doble ciego llevado a cabo por el Imperial College de Londres. El objetivo es evaluar la seguridad (efectos adversos graves) y eficacia de la liraglutida frente a placebo en 206 pacientes entre 50-85 años con EA leve. Los objetivos primarios evaluarán posibles cambios en el metabolismo cerebral de la glucosa con FDG-PET, y los objetivos secundarios evaluarán cambios en tests cognitivos en z-score de ADAS Exec, biomarcadores de LCR, posibles cambios en la RM cerebral y activación de la microglía con marcadores de inflamación con PET. Este estudio tiene una duración de 12 meses (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01843075). Conclusiones El receptor del GLP-1 se encuentra presente en células neurales del neocórtex, hipocampo y cerebelo y estudios recientes demuestran que los análogos del GLP-1 atraviesan la barrera hematoencefálica. Los efectos beneficiosos neuroprotectores de los análogos del GLP-1 se han puesto de manifiesto en estudios experimentales de roedores. Los análogos del GLP-1 son una oportunidad terapéutica en la diabetes tipo 2 desde el punto de vista neuroprotector, al considerarse la diabetes un factor de riesgo independiente para el deterioro cognitivo y la demencia. Del mismo modo, los análogos del GLP-1 suponen tratamiento prometedor en la EA actualmente en investigación en varios ensayos clínicos en humanos. Bibliografía 1. Prince M, Bryce R, Albanese E, Wimo A, Ribeiro W, Ferri CP. The global prevalence of dementia: A systematic review and metaanalysis. Alzheimers Dement 2013; 9: 63,75.e2. 2. Whiting DR, Guariguata L, Weil C, Shaw J. IDF diabetes atlas: global estimates of the prevalence of diabetes for 2011 and 2030. Diabetes Res Clin Pract 2011; 94: 311-21. 3. Cukierman-Yaffe T, Gerstein HC, Williamson JD, Lazar RM, Lovato L, Miller ME, et al. Relationship between baseline glycemic control and cognitive function in individuals with type 2 diabetes and other cardiovascular risk factors: the action to control cardiovascular risk in diabetes-memory in diabetes (ACCORD-MIND) trial. Diabetes Care 2009; 32: 221-6. 4. Yaffe K, Falvey C, Hamilton N, Schwartz AV, Simonsick EM, Satterfield S, et al. Diabetes, glucose control, and 9-year cognitive decline among older adults without dementia. Arch Neurol 2012; 69: 1170-5. 521 N. García-Casares, et al 5. Luchsinger JA, Reitz C, Patel B, Tang MX, Manly JJ, Mayeux R. Relation of diabetes to mild cognitive impairment. Arch Neurol 2007; 64: 570-5. 6. Biessels GJ, Staekenborg S, Brunner E, Brayne C, Scheltens P. Risk of dementia in diabetes mellitus: a systematic review. Lancet Neurol 2006; 5: 64-74. 7. Yaffe K, Lindquist K, Schwartz AV, Vitartas C, Vittinghoff E, Satterfield S, et al. Advanced glycation end product level, diabetes, and accelerated cognitive aging. Neurology 2011; 77: 1351-6. 8. Ahtiluoto S, Polvikoski T, Peltonen M, Solomon A, Tuomilehto J, Winblad B, et al. Diabetes, Alzheimer disease, and vascular dementia: a population-based neuropathologic study. Neurology 2010; 75: 1195-202. 9. Luchsinger JA, Tang MX, Shea S, Mayeux R. Hyperinsulinemia and risk of Alzheimer disease. Neurology 2004; 63: 1187-92. 10. Craft S. Insulin resistance and Alzheimer’s disease pathogenesis: potential mechanisms and implications for treatment. Curr Alzheimer Res 2007; 4: 147-52. 11. Craft S, Watson GS. Insulin and neurodegenerative disease: shared and specific mechanisms. Lancet Neurol 2004; 3: 169-78. 12. Spauwen PJ, Köhler S, Verhey FR, Stehouwer CD, Van Boxtel MP. Effects of type 2 diabetes on 12-year cognitive change: results from the Maastricht Aging Study. Diabetes Care 2013; 36: 1554-61. 13. Van den Berg E, Reijmer YD, De Bresser J, Kessels RP, Kappelle LJ, Biessels GJ, et al. A 4 year follow-up study of cognitive functioning in patients with type 2 diabetes mellitus. Diabetologia 2010; 53: 58-65. 14. Sullivan MD, Katon WJ, Lovato LC, Miller ME, Murray AM, Horowitz KR, et al. Association of depression with accelerated cognitive decline among patients with type 2 diabetes in the ACCORD-MIND trial. JAMA Psychiatry 2013; 70: 1041-7. 15. Castillo-Quan JI, Barrera-Buenfil DJ, Pérez-Osorio JM, Álvarez-Cervera FJ. Depresión y diabetes: de la epidemiología a la neurobiología. Rev Neurol 2010; 51: 347-59. 16. Brundel M, Van den Heuvel M, De Bresser J, Kappelle LJ, Biessels GJ, Utrecht Diabetic Encephalopathy Study Group. Cerebral cortical thickness in patients with type 2 diabetes. J Neurol Sci 2010; 299: 126-30. 17. Hoogenboom WS, Marder TJ, Flores VL, Huisman S, Eaton HP, Schneiderman JS, et al. Cerebral white matter integrity and resting-state functional connectivity in middle-aged patients with type 2 diabetes. Diabetes 2013; Nov 7. [Epub ahead of print]. 18. De Bresser J, Tiehuis AM, Van den Berg E, Reijmer YD, Jongen C, Kappelle LJ, et al. Progression of cerebral atrophy and white matter hyperintensities in patients with type 2 diabetes. Diabetes Care 2010; 33: 1309-14. 19. Baker LD, Cross DJ, Minoshima S, Belongia D, Watson GS, Craft S. Insulin resistance and Alzheimer-like reductions in regional cerebral glucose metabolism for cognitively normal adults with prediabetes or early T2DM. Arch Neurol 2011; 68: 51-7. 20. Manschot SM, Brands AM, Van der Grond J, Kessels RP, Algra A, Kappelle LJ, et al. Brain magnetic resonance imaging correlates of impaired cognition in patients with T2DM. Diabetes 2006; 55: 1106-13. 21. Van Elderen SG, De Roos A, De Craen AJ, Westendorp RG, Blauw GJ, Jukema JW, et al. Progression of brain atrophy and cognitive decline in diabetes mellitus: a 3-year follow-up. Neurology 2010; 75: 997-1002. 22. García-Casares N, Berthier ML, Jorge RE, González-Alegre P, Cardo AG, Rioja J, et al. Structural and functional brain changes in middle-aged type 2 diabetic patients: a cross-sectional study. J Alzheimers Dis 2014; Jan 21. [Epub ahead of print] 23. Matsuzaki T, Sasaki K, Tanizaki Y, Hata J, Fujimi K, Matsui Y, et al. Insulin resistance is associated with the pathology of Alzheimer disease: the Hisayama study. Neurology 2010; 75: 764-70. 24. Talbot K, Wang HY, Kazi H, Han LY, Bakshi KP, Stucky A, et al. Demonstrated brain insulin resistance in Alzheimer’s disease patients is associated with IGF-1 resistance, IRS-1 522 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. dysregulation, and cognitive decline. J Clin Invest 2012; 122: 1316-38. Lester-Coll N, Rivera EJ, Soscia SJ, Doiron K, Wands JR, De la Monte SM. Intracerebral streptozotocin model of type 3 diabetes: relevance to sporadic Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis 2006; 9: 13-33. De la Monte SM. Brain insulin resistance and deficiency as therapeutic targets in Alzheimer’s disease. Curr Alzheimer Res 2012; 9: 35-66. Li ZG, Zhang W, Sima AA. Alzheimer-like changes in rat models of spontaneous diabetes. Diabetes 2007; 56: 1817-24. Yang Y, Ma D, Wang Y, Jiang T, Hu S, Zhang M, et al. Intranasal insulin ameliorates tau hyperphosphorylation in a rat model of type 2 diabetes. J Alzheimers Dis 2013; 33: 329-38 Reger MA, Watson GS, Green PS, Wilkinson CW, Baker LD, Cholerton B, et al. Intranasal insulin improves cognition and modulates beta-amyloid in early AD. Neurology 2008; 70: 440-8. Reger MA, Watson GS, Green PS, Baker LD, Cholerton B, Fishel MA, et al. Intranasal insulin administration dosedependently modulates verbal memory and plasma amyloidbeta in memory-impaired older adults. J Alzheimers Dis 2008; 13: 323-31. Craft S, Baker LD, Montine TJ, Minoshima S, Watson GS, Claxton A, et al. Intranasal insulin therapy for Alzheimer disease and amnesic mild cognitive impairment: a pilot clinical trial. Arch Neurol 2012; 69: 29-38. Bayliss WM, Starling EH. The mechanism of pancreatic secretion. J Physiol 1902; 28: 325-53. Nauck MA, Homberger E, Siegel EG, Allen RC, Eaton RP, Ebert R, et al. Incretin effects of increasing glucose loads in man calculated from venous insulin and C-peptide responses. J Clin Endocrinol Metab 1986; 63: 492-8. Drucker DJ. Enhancing incretin action for the treatment of type 2 diabetes. Diabetes Care 2003; 26: 2929-40. Körner M, Stöckli M, Waser B, Reubi JC. GLP-1 receptor expression in human tumors and human normal tissues: potential for in vivo targeting. J Nucl Med 2007; 48: 736-43. Lovshin JA, Drucker DJ. Incretin-based therapies for type 2 diabetes mellitus. Nat Rev Endocrinol 2009; 5: 262-9. Duarte AI, Candeias E, Correia SC, Santos RX, Carvalho C, Cardoso S, et al. Crosstalk between diabetes and brain: glucagon-like peptide-1 mimetics as a promising therapy against neurodegeneration. Biochim Biophys Acta 2013; 1832: 527-41. Holst JJ. The physiology of glucagon-like peptide 1. Physiol Rev 2007; 87: 1409-39. Nauck M, Stöckmann F, Ebert R, Creutzfeldt W. Reduced incretin effect in type 2 (non-insulin-dependent) diabetes. Diabetologia 1986; 29: 46-52. Perry T, Greig NH. Enhancing central nervous system endogenous GLP-1 receptor pathways for intervention in Alzheimer’s disease. Curr Alzheimer Res 2005; 2: 377-85. Hamilton A, Holscher C. Receptors for the incretin glucagonlike peptide-1 are expressed on neurons in the central nervous system. Neuroreport 2009; 20: 1161-6. During MJ, Cao L, Zuzga DS, Francis JS, Fitzsimons HL, Jiao X, et al. Glucagon-like peptide-1 receptor is involved in learning and neuroprotection. Nat Med 2003; 9: 1173-9. Merchenthaler I, Lane M, Shughrue P. Distribution of prepro-glucagon and glucagon-like peptide-1 receptor messenger RNAs in the rat central nervous system. J Comp Neurol 1999; 403: 261-80. Kastin AJ, Akerstrom V. Entry of exendin-4 into brain is rapid but may be limited at high doses. Int J Obes Relat Metab Disord 2003; 27: 313-8. Hunter K, Holscher C. Drugs developed to treat diabetes, liraglutida and lixisenatide, cross the blood brain barrier and enhance neurogenesis. BMC Neurosci 2012; 13: 33. Lee CS, Sund NJ, Vatamaniuk MZ, Matschinsky FM, Stoffers DA, Kaestner KH. Foxa2 controls Pdx1 gene expression in pancreatic beta-cells in vivo. Diabetes 2002; 51: 2546-51. Stoffers DA, Kieffer TJ, Hussain MA, Drucker DJ, BonnerWeir S, Habener JF, et al. Insulinotropic glucagon-like www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524 Análogos del GLP-1 para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. peptide 1 agonists stimulate expression of homeodomain protein IDX-1 and increase islet size in mouse pancreas. Diabetes 2000; 49: 741-8. Buteau J, Roduit R, Susini S, Prentki M. Glucagon-like peptide-1 promotes DNA synthesis, activates phosphatidylinositol 3-kinase and increases transcription factor pancreatic and duodenal homeobox gene 1 (PDX-1) DNA binding activity in beta (INS-1)-cells. Diabetologia 1999; 42: 856-64. Green BD, Gault VA, Flatt PR, Harriott P, Greer B, O’Harte FP. Comparative effects of GLP-1 and GIP on cAMP production, insulin secretion, and in vivo antidiabetic actions following substitution of Ala8/Ala2 with 2-aminobutyric acid. Arch Biochem Biophys 2004; 428: 136-43. Doyle ME, Egan JM. Pharmacological agents that directly modulate insulin secretion. Pharmacol Rev 2003; 55: 105-31. Zucker RS. Calcium- and activity-dependent synaptic plasticity. Curr Opin Neurobiol 1999; 9: 305-13. Fagni L, Bossu JL, Bockaert J. Activation of a large-conductance Ca2+-dependent K+ channel by stimulation of glutamate phosphoinositide-coupled receptors in cultured cerebellar granule cells. Eur J Neurosci 1991; 3: 778-89. Holscher C. Incretin analogues that have been developed to treat type 2 diabetes hold promise as a novel treatment strategy for Alzheimer’s disease. Recent Pat CNS Drug Discov 2010; 5: 109-17. Holscher C, Li L. New roles for insulin-like hormones in neuronal signalling and protection: new hopes for novel treatments of Alzheimer’s disease? Neurobiol Aging 2010; 31: 1495-502. Li Y, Duffy KB, Ottinger MA, Ray B, Bailey JA, Holloway HW, et al. GLP-1 receptor stimulation reduces amyloid-beta peptide accumulation and cytotoxicity in cellular and animal models of Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis 2010; 19: 1205-19. Bomba M, Ciavardelli D, Silvestri E, Canzoniero LM, Lattanzio R, Chiappini P, et al. Exenatida promotes cognitive enhancement and positive brain metabolic changes in PS1-KI mice but has no effects in 3xTg-AD animals. Cell Death Dis 2013; 4: e612. Newington JT, Pitts A, Chien A, Arseneault R, Schubert D, Cumming RC. Amyloid beta resistance in nerve cell lines is mediated by the Warburg effect. PLoS One 2011; 6: e19191. Newington JT, Rappon T, Albers S, Wong DY, Rylett RJ, Cumming RC. Overexpression of pyruvate dehydrogenase kinase 1 and lactate dehydrogenase A in nerve cells confers resistance to amyloid β and other toxins by decreasing mitochondrial respiration and reactive oxygen species production. J Biol Chem 2012; 287: 37245-58. Isacson R, Nielsen E, Dannaeus K, Bertilsson G, Patrone C, Zachrisson O, et al. The glucagon-like peptide 1 receptor agonist exendin-4 improves reference memory performance and decreases immobility in the forced swim test. Eur J Pharmacol 2011; 650: 249-55. Bomfim TR, Forny-Germano L, Sathler LB, Brito-Moreira J, Houzel JC, Decker H, et al. An anti-diabetes agent protects the mouse brain from defective insulin signaling caused by Alzheimer’s disease-associated Aβ oligomers. J Clin Invest 2012; 122: 1339-53. Huang HJ, Chen YH, Liang KC, Jheng YS, Jhao JJ, Su MT, et al. Exendin-4 protected against cognitive dysfunction 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. in hyperglycemic mice receiving an intrahippocampal lipopolysaccharide injection. PLoS One 2012; 7: e39656. Chen S, Liu AR, An FM, Yao WB, Gao XD. Amelioration of neurodegenerative changes in cellular and rat models of diabetes-related Alzheimer’s disease by exendin-4. Age (Dordr) 2012; 34: 1211-24. Gault VA, Porter WD, Flatt PR, Hölscher C. Actions of exendin-4 therapy on cognitive function and hippocampal synaptic plasticity in mice fed a high-fat diet. Int J Obes (Lond) 2010; 34: 1341-4. Tweedie D, Rachmany L, Rubovitch V, Lehrmann E, Zhang Y, Becker KG, et al. Exendin-4, a glucagon-like peptide-1 receptor agonist prevents mTBI-induced changes in hippocampus gene expression and memory deficits in mice. Exp Neurol 2013; 239: 170-82. Holscher C. Diabetes as a risk factor for Alzheimer’s disease: insulin signalling impairment in the brain as an alternative model of Alzheimer’s disease. Biochem Soc Trans 2011; 39: 891-7. McClean PL, Holscher C. Liraglutide can reverse memory impairment, synaptic loss and reduce plaque load in aged APP/ PS1 mice, a model of Alzheimer’s disease. Neuropharmacology 2014; 76 (Pt A): 57-67. Long-Smith CM, Manning S, McClean PL, Coakley MF, O’Halloran DJ, Holscher C, et al. The diabetes drug liraglutide ameliorates aberrant insulin receptor localisation and signalling in parallel with decreasing both amyloid-β plaque and glial pathology in a mouse model of Alzheimer’s disease. Neuromolecular Med 2013; 15: 102-14. Porter DW, Kerr BD, Flatt PR, Holscher C, Gault VA. Four weeks administration of liraglutide improves memory and learning as well as glycaemic control in mice with high fat dietary-induced obesity and insulin resistance. Diabetes Obes Metab 2010; 12: 891-9. Yang Y, Zhang J, Ma D, Zhang M, Hu S, Shao S, et al. Subcutaneous administration of liraglutide ameliorates Alzheimer-associated tau hyperphosphorylation in rats with type 2 diabetes. J Alzheimers Dis 2013; 37: 637-48. McClean PL, Gault VA, Harriott P, Hölscher C. Glucagonlike peptide-1 analogues enhance synaptic plasticity in the brain: a link between diabetes and Alzheimer’s disease. Eur J Pharmacol 2010; 630: 158-62. Wang XH, Li L, Hölscher C, Pan YF, Chen XR, Qi JS. Val8-glucagon-like peptide-1 protects against Aβ1-40-induced impairment of hippocampal late-phase long-term potentiation and spatial learning in rats. Neuroscience 2010; 170: 1239-48. Gengler S, McClean PL, McCurtin R, Gault VA, Holscher C. Val(8)GLP-1 rescues synaptic plasticity and reduces dense core plaques in APP/PS1 mice. Neurobiol Aging 2012; 33: 265-76. Ma T, Du X, Pick JE, Sui G, Brownlee M, Klann E. Glucagonlike peptide-1 cleavage product GLP-1(9-36) amide rescues synaptic plasticity and memory deficits in Alzheimer’s disease model mice. J Neurosci 2012; 32: 13701-8. Egefjord L, Gejl M, Moller A, Braendgaard H, Gottrup H, Antropova O, et al. Effects of liraglutide on neurodegeneration, blood flow and cognition in Alzheimer’s disease –protocol for a controlled, randomized double-blinded trial. Dan Med J 2012; 59: A4519. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) mimetics: a new treatment for Alzheimer’s disease? Introduction. The glucagon-like peptide-1 (GLP-1) mimetics are an established therapeutic option for patients with type 2 diabetes. However, the properties of the GLP-1 mimetics go beyond the strict metabolic control of the patients with diabetes. The neuroprotective effects of GLP-1 have been shown in recent studies opening new areas of research in neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease (AD), among others. Aim. Systematic review including experimental studies and human clinical trials demonstrating the neuroprotective properties of GLP-1 mimetics in AD. www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524 523 N. García-Casares, et al Development. The experimental studies that have been conducted in rodent models of AD have demonstrated the neuroprotective properties of GLP-1 in the central nervous system reducing β-amyloid plaques, the oxidative stress and the inflammatory brain response. Clinical trials in patients with cognitive impairment and AD testing the effects of GLP-1 analogs have recently started. Conclusion. The GLP-1 analogs have neuroprotective properties. Considering that type 2 diabetes is a risk factor for cognitive impairment and dementia, the benefits of GLP-1 mimetics on cognition must be considered. Likewise, the GLP-1 mimetics represent a promising treatment for neurodegenerative diseases such as AD. Key words. Alzheimer’s disease. Cognitive impairment. Dementia. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1). Type 2 diabetes. 524 www.neurologia.com Rev Neurol 2014; 59 (11): 517-524