GLP-1 і GLP-2: різниця та чому GLP-3 не існує

Запит «glucagon-like peptide-3» у PubMed повертає п'ять записів. Найрелевантніший — про акулу. Решта чотири до теми не належать зовсім: аналіз функції β-клітин у дослідженні тирзепатиду SURPASS-2, робота про залишкову секрецію інсуліну при діабеті першого типу, стаття 2014 року про C-пептид і публікація 1986-го про пересаджувану інсуліному в щурів. Причина зрозуміла з протоколу пошуку: PubMed не знаходить фразу цілком, розбирає її на «glucagon like» і «peptide 3» та збирає все, де ці уламки трапляються поруч. На весь масив біомедичної літератури припадає рівно одна праця, у якій GLP-3 фігурує як справжній гормон, і присвячена вона печінці тихоокеанської колючої акули.

Третій глюкагоноподібний пептид справді існує — просто не в нас. І сама причина, чому в людини їх два, а в хрящових риб три, пояснює будову цієї родини краще за будь-яку схему з підручника.

Акула, у якої є третій

Робота називається «The chondrichthyan glucagon-like peptide 3 regulates hepatic ketone metabolism in the Pacific spiny dogfish Squalus suckleyi». Автори — Вайнраух (Weinrauch), Буюкос (Bouyoucos), Конлон і Андерсон, журнал General and Comparative Endocrinology, 2024, том 350, стаття 114470. Вони перфузували ізольовану печінку колючої акули розчином GLP-3 у концентрації 10 нмоль/л упродовж 15 хвилин і дивилися, що зміниться.

Змінилося дещо конкретне. Потік кетонових тіл через печінку перемкнувся з чистого утворення на чисте споживання — орган, який до введення пептиду віддавав кетони в кров, почав їх забирати. Паралельно зросла кількість мРНК передбачуваних переносників кетонів і активність β-гідроксибутиратдегідрогенази. При цьому на захоплення глюкози чи олеїнової кислоти й на проміжний обмін у спіральному клапані кишківника GLP-3 не подіяв ніяк.

Самі автори гучного висновку з цього не роблять. Вони прямо пишуть, що не можуть розрізнити дві можливості: чи це відображення загальної залежності хрящових риб від кетонів як основного палива, чи справді окрема функція, якої глюкагоноподібні пептиди в інших хребетних не мають. Рецептора GLP-3 при цьому ніхто досі не ідентифікував — Ірвін і Мойсов (General and Comparative Endocrinology, 2018, т. 261, с. 148–165) описують у хрящових риб один глюкагоновий рецептор, один рецептор GLP-2 і ще один, глюкагон-рецептор-подібний, чия ідентичність, за їхніми словами, потребує підтвердження.

Варто оцінити темп: послідовність GLP-3 вичитали з геномів хрящових риб у 2018-му, а першу функціональну перевірку опублікували у 2024-му. Шість років між «такий пептид закодовано» і «ось що він робить» — і навіть після цього невідомо, через який рецептор він діє.

Чи є GLP-3 у людини?

Ні. Ірвін (Frontiers in Endocrinology, 2021, т. 12, ст. 700066) формулює це чітко: гени Gcg ссавців кодують три глюкагоноподібні послідовності — глюкагон, GLP-1 і GLP-2, — тоді як у хрящових риб, наприклад у слонової химери Callorhinchus milii, той самий ген кодує чотири, включно з GLP-3. Причина в лінієспецифічних дуплікаціях і втратах екзонів усередині гена, які по-різному відбувалися в різних гілках хребетних. За послідовністю GLP-3 ближчий до GLP-2 інших хребетних, ніж до GLP-1.

Один ген, дві пари ножиць

Уся ця родина походить з одного гена. У 1983 році Белл, Сантерр і Мулленбах опублікували в Nature (т. 302, с. 716–718) структуру передпроглюкагону хом'яка, виведену з послідовності кДНК: у попереднику зі 180 амінокислот виявилися сам глюкагон і два споріднені пептиди, розташовані тандемом. Того ж року та сама лабораторія показала в Nature (т. 304, с. 368–371), що ці повтори в людському гені передпроглюкагону виникли через дуплікацію екзонів із подальшим розходженням.

Розмір попередника в джерелах наводять по-різному: у Белла це 180 залишків, а огляд Лафферті зі співавторами про проглюкагонові пептиди як терапевтичні агенти (Frontiers in Endocrinology, 2021) говорить про 158-амінокислотний попередник ссавців. Різниця — сигнальний пептид, який відрізається при потраплянні ланцюга в ендоплазматичний ретикулум, плюс різночитання меж у різних видів. На функцію це не впливає, але якщо два тексти дають різні числа, справа саме в цьому.

Чому з одного гена виходять різні гормони?

Тому що розрізають його в різних тканинах різні ферменти. Проглюкагон експресується в α-клітинах острівців підшлункової залози, в ентероендокринних L-клітинах кишківника і в невеликій кількості нейронів мозку. У α-клітинах працює переважно прогормонконвертаза PC2 (ген PCSK2), яка ріже за дилізиновими сайтами Lys-Arg, і продуктами стають глюкагон, гліцентин-споріднений панкреатичний пептид (GRPP), проміжний пептид-1 та великий проглюкагоновий фрагмент. У L-клітинах кишківника домінує PC1/3 (ген PCSK1), яка ріже за Arg-Arg, і з того самого ланцюга виходять гліцентин, GRPP, оксинтомодулін, GLP-1, проміжний пептид-2 і GLP-2.

Тобто послідовність GLP-1 фізично присутня і в α-клітині підшлункової — просто там її не вирізають, вона лишається всередині великого фрагмента. Один і той самий текст, два різні способи його пунктуації. Третього глюкагоноподібного пептиду в людському варіанті цього тексту немає взагалі — ані вирізаного, ані захованого.

GLP-1: сигнал, розрахований на хвилини

З двох кишкових глюкагоноподібних пептидів GLP-1 відомий незрівнянно краще, і майже виключно через фармакологію. Його власне життя в крові коротке: в огляді Дракера (Drucker), Хабенера й Гольста про відкриття й клінічну розробку глюкагоноподібних пептидів (The Journal of Clinical Investigation, 2017, т. 127, с. 4217–4227) наведено, що період напіввиведення GLP-1 в осіб із діабетом становив лише 1,5–2 хвилини.

Причина — дипептидилпептидаза-4, яка розрізає ланцюг одразу після другого залишку, аланіну, і отриманий продукт рецептор уже не активує. Та сама ферментна вразливість стосується й GLP-2: обидва пептиди ріжуться по Ala2.

Функціонально GLP-1 працює з боку надходження калорій. Він посилює викид інсуліну у відповідь на їжу, пригнічує секрецію глюкагону при підвищеній глікемії, сповільнює спорожнення шлунка і зменшує споживання їжі. Це та ланка, на якій побудовані всі моноагоністи — зокрема семаглутид, який у формі зареєстрованих препаратів відпускається за рецептом і в США, і в ЄС, і в Україні; Polar Peptides постачає його як реактив для лабораторних досліджень, не для застосування людьми.

GLP-2: 33 амінокислоти, які збільшують площу

GLP-2 знайшли пізніше і випадково. У роботі Дракера, Ерліха, Аси та Брубейкер (PNAS, 1996, т. 93, № 15, с. 7911–7916) голим мишам підсаджували підшкірні пухлини, що продукували проглюкагон, і в тварин розросталася слизова тонкої кишки. Фактором, відповідальним за цей ефект, виявився GLP-2 — на той момент, як пишуть автори, пептид із 33 амінокислот без жодної приписаної біологічної функції. Введення GLP-2 стимулювало проліферацію клітин крипт і давало виразне зростання маси кишки й довжини ворсинок у порожній та клубовій кишці вже протягом чотирьох діб.

Логіка цього ефекту суто геометрична. Всмоктування обмежене площею контакту вмісту кишки зі слизовою, а площа задається висотою ворсинок і густотою мікроворсинок на них. Довші ворсинки — більша поверхня — більше всмоктаних води й нутрієнтів із того самого об'єму їжі.

Де саме сидить рецептор GLP-2?

Не на тих клітинах, які від нього ростуть. В огляді Морроу, Хенсона й Малвіхілл (Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2021) зібрані дані по щурах, мишах, мармозетках і людській тканині: GLP-2R локалізується в клітинах, що лежать безпосередньо під базолатеральною мембраною ентероцитів, — субепітеліальних міофібробластах, позначених αSMA, — а також в ентеральних нейронах, вагусних аферентах та ентероендокринних клітинах. У проліферуючих клітинах крипт і в самих всмоктувальних ентероцитах його не виявляють.

Отже, GLP-2 не наказує епітелію рости напряму. Він зв'язується з рецептором на сусідніх клітинах, а ті виділяють паракринні фактори — насамперед IGF-1 і кератиноцитарний фактор росту (KGF), — які вже й запускають проліферацію. Це двоступенева схема, і саме через неї ефекти GLP-2 розгортаються за дні, а не за хвилини.

Синдром короткої кишки: де це має клінічне значення

Після великих резекцій тонкої кишки — через хворобу Крона, мезентеріальний тромбоз, травму — залишку кишківника може не вистачати, щоб засвоювати достатньо рідини й калорій. Такі пацієнти залежать від парентерального харчування. Пептид, здатний збільшити всмоктувальну поверхню того, що лишилося, тут має очевидний сенс.

Нативний GLP-2 для цього непридатний через ту саму DPP-4. Тому створили тедуглутид — аналог, у якому аланін у другому положенні замінено на гліцин, тобто саме той залишок, по якому фермент ріже. У дослідженні Єппесена (Jeppesen) зі співавторами (Gut, 2005, т. 54, № 9, с. 1224–1231) шістнадцять пацієнтів отримували тедуглутид підшкірно протягом 21 дня в дозах від 0,03 до 0,15 мг/кг на добу. Автори повідомили про зростання абсолютного всмоктування вологи на 743 г/добу та зменшення фекальної вологи на 711 г/добу; у підгрупі з єюностомою біопсії показали збільшення висоти ворсинок на 38% (p=0,030), глибини крипт на 22% (p=0,010) і мітотичного індексу на 115% (p=0,010).

У фазі III (Єппесен зі співавторами, Gastroenterology, 2012, т. 143, № 6, с. 1473–1481) за 24 тижні зменшення потреби в парентеральній підтримці більш ніж на 20% досягли 27 із 43 учасників на тедуглутиді проти 13 із 43 на плацебо (p=0,002). 21 грудня 2012 року FDA схвалила препарат для дорослих із синдромом короткої кишки, які залежать від парентерального харчування, — із програмою управління ризиками (REMS), оскільки трофічний ефект на епітелій за визначенням не вибірковий. Серед застережень фігурують поліпи й новоутворення кишківника, а протокол вимагає ендоскопічного обстеження до початку терапії та контрольного через рік.

Швидкість проти місткості

GLP-1 і GLP-2 вирізаються з одного ланцюга, в одній клітині, одним ферментом і викидаються в кров разом. Після цього вони роблять речі, що на перший погляд суперечать одна одній: перший зменшує надходження їжі, другий збільшує здатність її всмоктувати.

GLP-1 і GLP-2 — у чому різниця?

У тому, чим кожен керує. GLP-1 регулює швидкість — як швидко їжа проходить шлунок, скільки інсуліну виділиться у відповідь, коли надійде сигнал ситості. Його час дії вимірюється хвилинами, і ефект зникає разом із самим пептидом. GLP-2 регулює місткість — розмір поверхні, через яку взагалі можливе всмоктування. Його ефект набирається днями і втрачається так само поволі: у дослідженні Єппесена 2005 року приріст всмоктування й падіння фекальних втрат повернулися до вихідних значень після трьох тижнів без препарату.

Це не конфлікт, а різні шари одного контуру. Одна ланка каже, скільки їжі надходить зараз, друга — на скільки їжі розрахована труба загалом. Чому обидва сигнали виходять із однієї клітини й як організм їх розділяє, з наявних даних не випливає; це одне з місць, де фізіологія проглюкагонових пептидів досі описова.

Чи справді GLP-1 «створений» для ситості?

Порівняльна ендокринологія відповідає ні. Дек (Deck), Андерсон, Конлон і Волш (Journal of Comparative Physiology B, 2017, т. 187, № 8, с. 1155–1161) перфузували ректальну залозу тієї самої колючої акули — сольовий орган, що виводить надлишок хлориду й до апетиту стосунку не має. Перфузія GLP-1 акули в концентрації 10 нмоль/л збільшувала швидкість секреції хлориду приблизно в 16 разів понад базовий рівень (p<0,001). Глюкагон тієї ж акули такого ефекту не давав.

Наскільки різними ці молекули стали за час еволюції, показала ще раніша робота Конлона, Хейзона й Тіма (Peptides, 1994, т. 15, № 1, с. 163–167). Виділивши проглюкагонові пептиди з підшлункової малої плямистої котячої акули Scyliorhinus canicula, вони порівняли відомі GLP різних класів риб і знайшли лише три залишки, спільні для всіх: Ala2, Asp9 і Leu26. Для глюкагонів тих самих видів спільних позицій виявилося тринадцять. Тобто глюкагон еволюція тримала жорстко, а глюкагоноподібні пептиди відпустила — і кожна лінія хребетних приставила їх до своєї задачі.

Що насправді продають під назвою GLP-3

Молекула, яку каталоги дослідницьких пептидів підписують як GLP-3, у науковій літературі зветься ретатрутид, а в документах Eli Lilly — LY3437943. Її описали Джоскун (Coskun) зі співавторами в Cell Metabolism (2022, т. 34, № 9, с. 1234–1247): пептид із 39 залишків, побудований на каркасі GIP із замінами, що додають активність до рецепторів GLP-1 і глюкагону. Від розщеплення DPP-4 його захищає не аланін і не гліцин у другому положенні, а неканонічний залишок α-аміноізомасляної кислоти. Тобто на одну молекулу припадає три рецепторні мішені.

Звідси й трійка. Семаглутид активує один рецептор, тирзепатид — два (GIP і GLP-1), ретатрутид — три. Число в назві — порядковий номер за кількістю мішеней, а не позиція в родині гормонів. У самих публікаціях і в реєстрі клінічних досліджень назви «GLP-3» немає взагалі: там або ретатрутид, або LY3437943, або номер протоколу. Іронія в тому, що каркас у ретатрутиду навіть не глюкагоноподібний: він походить від GIP, іншого інкретину, який кодується зовсім іншим геном.

GLP-3 — це що?

Це каталожна назва ретатрутиду. У фазі 2 (Джастребофф (Jastreboff) зі співавторами, The New England Journal of Medicine, 2023, т. 389, № 6, с. 514–526) 338 дорослих з ІМТ від 30 або від 27 за наявності супутнього стану отримували підшкірно 1, 4, 8 або 12 мг щотижня протягом 48 тижнів; автори повідомили середню зміну маси тіла −8,7%, −17,1%, −22,8% і −24,2% відповідно, проти −2,1% на плацебо. Ретатрутид залишається досліджуваною молекулою: жоден регулятор його не зареєстрував, і GLP-3 у нашому каталозі, як і решта позицій розділу метаболічних пептидів, постачається виключно як реактив для лабораторних досліджень — не для вживання людьми, не для медичного чи діагностичного застосування.

А справжній GLP-3 має свій запис у PubMed. Один. Про печінку акули й кетонові тіла.

Матеріал має інформаційний характер. Усі продукти Polar Peptides призначені виключно для лабораторних досліджень і не для споживання людиною, медичного чи діагностичного застосування.