In Vitro Evaluation of Hypoglycemic Agents to Target Human Islet Amyloid Polypeptide: A Key Protein Involved in Amyloid Deposition and Beta-Cell Loss

ObjectivesDeposition of islet amyloid has been associated with beta-cell death, thereby furthering diabetes progression. Several hypoglycemic agents, such as thiazolidinediones, biguanide and dipeptidyl peptidase-4 inhibitors, have been known to preserve beta-cell mass, possibly by direct inhibition of islet amyloid formation. The general objective of this study was to evaluate the impact of the major representatives of hypoglycemic agents on amyloid formation by using in vitro molecular screening approaches.MethodsTen prototypical representatives of hypoglycemic agents were evaluated for the inhibition of amyloid formation in vitro using thioflavin fluorescence assays, far-ultraviolet circular dichroism, photo-induced cross linking assays and cell viability assays.ResultsGlyburide, repaglinide and troglitazone showed the highest potency in delaying and reducing fibril formation. Troglitazone, a thiazolidinedione, was the most effective agent abrogating amyloid fibril formation. Troglitazone affected the secondary structures of incubated human islet amyloid polypeptide (hIAPP). The circular dichroism spectra showed a delayed transition to the beta sheet conformation. A photo-induced cross-linking–based oligomerization assay demonstrated that repaglinide supressed the formation of hIAPP oligomers, whereas glyburide and troglitazone were ineffective in inhibiting oligomerization. Cell toxicity induced by hIAPP was reduced by all 3 compounds.ConclusionThis study provides new insights that could potentially identify new therapeutic strategies to impede the progression of pancreatic amyloidosis in human patients with type 2 diabetes.

RésuméObjectifsLe dépôt de substance amyloïde dans les îlots pancréatiques a été associé à la mort des cellules bêta, ce qui favorise la progression du diabète. Plusieurs agents hypoglycémiants dont la thiazolidinedione, le biguanide et les inhibiteurs de la dipeptidylpeptidase-4 sont connus pour préserver la masse des cellules bêta, possiblement par l’inhibition directe de la formation de substance amyloïde dans les îlots pancréatiques. L’objectif général de cette étude était d’évaluer les effets des principaux représentants des différentes classes d'agents hypoglycémiants sur la formation de substance amyloïde en ayant recours aux approches moléculaires du dépistage in vitro.MéthodesDix prototypes représentatifs des agents hypoglycémiants ont été évalués quant à l’inhibition de la formation in vitro de substance amyloïde à l’aide de la fluorescence de la thioflavine, du dichroïsme circulaire dans l’ultraviolet lointain, de la liaison croisée photo-induite et de la viabilité cellulaire.RésultatsLe glyburide, le répaglinide et la troglitazone ont montré l’activité thérapeutique la plus élevée pour retarder et réduire la formation de fibrilles. La troglitazone, une thiazolidinedione, était l’agent le plus efficace pour empêcher la formation de fibrilles amyloïdes. La troglitazone nuit à la formation de structures secondaires lors d'incubation avec l'amyline humaine (hIAPP). Le spectre de dichroïsme circulaire a montré un retard de transition conformationnelle en feuillets bêta. Une analyse de l’oligomérisation par la liaison croisée photo-induite a démontré que le répaglinide supprimait la formation d’oligomères de hIAPP, alors que le glyburide et la troglitazone étaient inefficaces pour inhiber l’oligomérisation. Les 3 composés réduisaient la toxicité cellulaire induite par le hIAPP.ConclusionCette étude offre de nouvelles perspectives qui pourraient ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ralentir la progression de l’amyloïdose pancréatique des patients humains souffrant du diabète de type 2.