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Erschienen in: Diabetologia 4/2024

18.01.2024 | Article

Canagliflozin regulates metabolic reprogramming in diabetic kidney disease by inducing fasting-like and aestivation-like metabolic patterns

verfasst von: Mingwei Shao, Duo Chen, Qingzhu Wang, Feng Guo, Fangyi Wei, Wei Zhang, Tian Gan, Yuanyuan Luo, Xunjie Fan, Peijie Du, Yanxia Liu, Xiaojun Ma, Gaofei Ren, Yi Song, Yanyan Zhao, Guijun Qin

Erschienen in: Diabetologia | Ausgabe 4/2024

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Abstract

Aims/hypothesis

Sodium–glucose co-transporter 2 (SGLT2) inhibitors (SGLT2i) are antihyperglycaemic drugs that protect the kidneys of individuals with type 2 diabetes mellitus. However, the underlying mechanisms mediating the renal benefits of SGLT2i are not fully understood. Considering the fuel switches that occur during therapeutic SGLT2 inhibition, we hypothesised that SGLT2i induce fasting-like and aestivation-like metabolic patterns, both of which contribute to the regulation of metabolic reprogramming in diabetic kidney disease (DKD).

Methods

Untargeted and targeted metabolomics assays were performed on plasma samples from participants with type 2 diabetes and kidney disease (n=35, 11 women) receiving canagliflozin (CANA) 100 mg/day at baseline and 12 week follow-up. Next, a systematic snapshot of the effect of CANA on key metabolites and pathways in the kidney was obtained using db/db mice. Moreover, the effects of glycine supplementation in db/db mice and human proximal tubular epithelial cells (human kidney-2 [HK-2]) cells were studied.

Results

Treatment of DKD patients with CANA for 12 weeks significantly reduced HbA1c from a median (interquartile range 25–75%) of 49.0 (44.0–57.0) mmol/mol (7.9%, [7.10–9.20%]) to 42.2 (39.7–47.7) mmol/mol (6.8%, [6.40–7.70%]), and reduced urinary albumin/creatinine ratio from 67.8 (45.9–159.0) mg/mmol to 47.0 (26.0–93.6) mg/mmol. The untargeted metabolomics assay showed downregulated glycolysis and upregulated fatty acid oxidation. The targeted metabolomics assay revealed significant upregulation of glycine. The kidneys of db/db mice undergo significant metabolic reprogramming, with changes in sugar, lipid and amino acid metabolism; CANA regulated the metabolic reprogramming in the kidneys of db/db mice. In particular, the pathways for glycine, serine and threonine metabolism, as well as the metabolite of glycine, were significantly upregulated in CANA-treated kidneys. Glycine supplementation ameliorated renal lesions in db/db mice by inhibiting food intake, improving insulin sensitivity and reducing blood glucose levels. Glycine supplementation improved apoptosis of human proximal tubule cells via the AMP-activated protein kinase (AMPK)/mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway.

Conclusions/interpretation

In conclusion, our study shows that CANA ameliorates DKD by inducing fasting-like and aestivation-like metabolic patterns. Furthermore, DKD was ameliorated by glycine supplementation, and the beneficial effects of glycine were probably due to the activation of the AMPK/mTOR pathway.

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Literatur
Metadaten
Titel
Canagliflozin regulates metabolic reprogramming in diabetic kidney disease by inducing fasting-like and aestivation-like metabolic patterns
verfasst von
Mingwei Shao
Duo Chen
Qingzhu Wang
Feng Guo
Fangyi Wei
Wei Zhang
Tian Gan
Yuanyuan Luo
Xunjie Fan
Peijie Du
Yanxia Liu
Xiaojun Ma
Gaofei Ren
Yi Song
Yanyan Zhao
Guijun Qin
Publikationsdatum
18.01.2024
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Diabetologia / Ausgabe 4/2024
Print ISSN: 0012-186X
Elektronische ISSN: 1432-0428
DOI
https://doi.org/10.1007/s00125-023-06078-0

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