O peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1) é um hormônio incretina secretado pelas células L do trato gastrointestinal e liberado imediatamente após a ingestão de alimento. O GLP-1 estimula a secreção de insulina pós-prandial moderando a elevação precoce da glicose no sangue. Embora primariamente envolvido na homeostase da glicose, o GLP-1 é capaz de induzir a diurese e natriurese, quando administrado em doses farmacológicas em humanos e em roedores. Estudos prévios do nosso laboratório demonstraram que o mecanismo de ação renal do GLP-1, bem como de agonistas sintéticos do receptor GLP-1R, envolve o aumento do fluxo plasmático renal (FPR) e do ritmo de filtração glomerular (RFG) bem como a diminuição da reabsorção de sódio dependente da isoforma 3 do trocador Na?/H? (NHE3) em túbulo proximal renal. Entretanto, até o momento, nenhum estudo investigou se o GLP-1 endógeno exerce efeitos sobre o manuseio renal de sal e água, nem o seu papel fisiológico sobre a regulação da atividade do NHE3. Portanto, o objetivo deste estudo foi testar a hipótese que o GLP-1 endógeno modula a função renal de ratos, ao menos em parte, via inibição da atividade do NHE3 em túbulo renal. Para este fim, ratos Wistar (2-3 meses de idade) foram devidamente anestesiados, submetidos à traqueostomia e tiveram a veia jugular e a bexiga canuladas para infusão de uma solução contendo 100 ug/kg/min do antagonista do receptor GLP-1R exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) por um período de 30 minutos e para a coleta de urina, respectivamente. A infusão sistêmica de Ex-9 diminuiu a concentração de AMPc urinário e atividade da PKA cortical renal consistente com o bloqueio da sinalização deflagrada pela interação GLP-1/GLP-1R no rim. Além disso, a administração sistêmica de Ex-9 reduziu a diurese, natriurese, RFG, FPR, clearance de lítio e pH urinário. Em experimentos de microperfusão estacionária in vivo, não foram observadas diferenças no fluxo de bicarbonato dependente de NHE3 entre os túbulos proximais perfundidos com exendin-9 (2 uM) e os túbulos perfundidos com solução controle. No entanto, a perfusão tubular proximal com Ex-9 foi capaz de bloquear completamente as ações inibitórias do GLP-1 (20 nM) sobre a atividade do NHE3. Por outro lado, a infusão sistêmica do Ex-9 reduziu os níveis de fosforilação da serina 552, sítio consenso para a fosforilação por PKA localizado na região C-terminal do NHE3, e que está associado à inibição da atividade de troca Na+/H+ mediada por este transportador. Baseando-se nos achados que a infusão sistêmica do Ex-9 aumenta a reabsorção de sódio e secreção de H?, reduz o clearance do lítio e os diminui os níveis de fosforilação do NHE3 na serina 552 são consistentes com um aumento na atividade deste transportador na ausência/redução da sinalização mediada pela interação do GLP-1 endógeno com seu receptor no rim. Por sua vez, o fato do Ex-9 não afetar a atividade do NHE3 sob as condições experimentais da microperfusão estacionária in vivo é condizente com o fato do GLP-1 não ser sintetizado no néfron e sugere fortemente que é o GLP-1 filtrado que se liga ao seu receptor no túbulo proximal renal resultando na diminuição da reabsorção de bicarbonato de sódio mediada pelo NHE3. Em conjunto, estes resultados sugerem que o GLP-1 endógeno exerce efeito tônico sobre o manuseio renal de sódio e água, mediando portanto, uma relação funcional entre a homeostase glicêmica e volêmica / The glucagon like peptide-1 (GLP-1) is an incretin hormone secreted by the L-cells of the gastrointestinal tract and released immediately after ingestion of food. GLP-1 stimulates postprandial insulin secretion moderating early increase in blood glucose. Although primarily involved in glucose homeostasis, GLP-1 is capable of inducing diuresis and natriuresis when administered in pharmacologic doses in humans and rodents. Previous studies from our laboratory have shown that the renal mechanism of action of GLP-1 and synthetic agonists of GLP-1R receptor, involves an increase of renal plasma flow (RPF) and glomerular filtration rate (GFR) as well a decrease in reabsorption of sodium mediated by the Na? / H? exchanger (NHE3) isoform 3 in the renal proximal tubule. However, to date, no study has investigated whether endogenous GLP-1 exerts effects on the renal handling of salt and water, or its physiological role in the regulation of the activity of NHE3. Therefore, the aim of this study was to test the hypothesis that endogenous GLP-1 modulates renal function in rats, at least in part, via inhibition of the NHE3 in renal tubule. To this end, male Wistar rats (2-3 months old) were properly anesthetized, tracheostomized and the jugular vein and the bladder were cannulated to the infusion of a solution containing 100 ug / kg / min GLP-1R antagonist receiver exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) for a period of 30 minutes and to collect urine, respectively. Systemic infusion of Ex-9 reduced the urinary concentration of cAMP and the renal cortical PKA activity, consistent with the blockage of the signal triggered by the interaction of GLP-1 / GLP-1R in the kidney. Furthermore, systemic administration of ex-9 reduced diuresis, natriuresis, GFR, RPF, lithium clearance and urinary pH. In experiments of in vivo stationary microperfusion, no differences were observed in the NHE3-mediated net bicarbonate flow between proximal tubules perfused with exendin-9 (2 mM) and perfused tubules with control solution. However, the tubular proximal perfusion with Ex-9 was able to completely block the inhibitory actions of GLP-1 (20 nM) on the activity of NHE3. On the other hand, systemic infusion of Ex-9 reduced phosphorylation levels of serine 552, a consensus site for phosphorylation by PKA located in the C-terminal region of NHE3, which is associated with inhibition of exchange activity of Na+/H+ mediated by this transporter. Collectively, the findings that systemic infusion of Ex-9 increases sodium reabsorption and secretion of H+, reduces the lithium clearance and decreases the NHE3 phosphorylation at serine 552 levels are consistent with the idea that NHE3 activity is upregulated in the absence/reduction of the signaling cascade mediated by the interaction of the endogenous GLP-1 with its receptor in the kidney. In turn, the fact Ex-9 does not affect the activity of NHE3 under the experimental conditions of stationary microperfusion in vivo is consistent with the fact that GLP-1 is not synthesized in the nephron. Besides, it strongly suggests that is the filtrated GLP-1 that binds to its receptor in renal proximal tubule, resulting in a decrease in NHE3-mediated sodium bicarbonate reabsorption. Taken together, these results suggest that endogenous GLP-1 exerts a tonic effect on renal sodium and water handling, mediating therefore a functional relationship between volume and glucose homeostasis

O peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1) é um hormônio incretina secretado pelas células L do trato gastrointestinal e liberado imediatamente após a ingestão de alimento. O GLP-1 estimula a secreção de insulina pós-prandial moderando a elevação precoce da glicose no sangue. Embora primariamente envolvido na homeostase da glicose, o GLP-1 é capaz de induzir a diurese e natriurese, quando administrado em doses farmacológicas em humanos e em roedores. Estudos prévios do nosso laboratório demonstraram que o mecanismo de ação renal do GLP-1, bem como de agonistas sintéticos do receptor GLP-1R, envolve o aumento do fluxo plasmático renal (FPR) e do ritmo de filtração glomerular (RFG) bem como a diminuição da reabsorção de sódio dependente da isoforma 3 do trocador Na?/H? (NHE3) em túbulo proximal renal. Entretanto, até o momento, nenhum estudo investigou se o GLP-1 endógeno exerce efeitos sobre o manuseio renal de sal e água, nem o seu papel fisiológico sobre a regulação da atividade do NHE3. Portanto, o objetivo deste estudo foi testar a hipótese que o GLP-1 endógeno modula a função renal de ratos, ao menos em parte, via inibição da atividade do NHE3 em túbulo renal. Para este fim, ratos Wistar (2-3 meses de idade) foram devidamente anestesiados, submetidos à traqueostomia e tiveram a veia jugular e a bexiga canuladas para infusão de uma solução contendo 100 ug/kg/min do antagonista do receptor GLP-1R exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) por um período de 30 minutos e para a coleta de urina, respectivamente. A infusão sistêmica de Ex-9 diminuiu a concentração de AMPc urinário e atividade da PKA cortical renal consistente com o bloqueio da sinalização deflagrada pela interação GLP-1/GLP-1R no rim. Além disso, a administração sistêmica de Ex-9 reduziu a diurese, natriurese, RFG, FPR, clearance de lítio e pH urinário. Em experimentos de microperfusão estacionária in vivo, não foram observadas diferenças no fluxo de bicarbonato dependente de NHE3 entre os túbulos proximais perfundidos com exendin-9 (2 uM) e os túbulos perfundidos com solução controle. No entanto, a perfusão tubular proximal com Ex-9 foi capaz de bloquear completamente as ações inibitórias do GLP-1 (20 nM) sobre a atividade do NHE3. Por outro lado, a infusão sistêmica do Ex-9 reduziu os níveis de fosforilação da serina 552, sítio consenso para a fosforilação por PKA localizado na região C-terminal do NHE3, e que está associado à inibição da atividade de troca Na+/H+ mediada por este transportador. Baseando-se nos achados que a infusão sistêmica do Ex-9 aumenta a reabsorção de sódio e secreção de H?, reduz o clearance do lítio e os diminui os níveis de fosforilação do NHE3 na serina 552 são consistentes com um aumento na atividade deste transportador na ausência/redução da sinalização mediada pela interação do GLP-1 endógeno com seu receptor no rim. Por sua vez, o fato do Ex-9 não afetar a atividade do NHE3 sob as condições experimentais da microperfusão estacionária in vivo é condizente com o fato do GLP-1 não ser sintetizado no néfron e sugere fortemente que é o GLP-1 filtrado que se liga ao seu receptor no túbulo proximal renal resultando na diminuição da reabsorção de bicarbonato de sódio mediada pelo NHE3. Em conjunto, estes resultados sugerem que o GLP-1 endógeno exerce efeito tônico sobre o manuseio renal de sódio e água, mediando portanto, uma relação funcional entre a homeostase glicêmica e volêmica / The glucagon like peptide-1 (GLP-1) is an incretin hormone secreted by the L-cells of the gastrointestinal tract and released immediately after ingestion of food. GLP-1 stimulates postprandial insulin secretion moderating early increase in blood glucose. Although primarily involved in glucose homeostasis, GLP-1 is capable of inducing diuresis and natriuresis when administered in pharmacologic doses in humans and rodents. Previous studies from our laboratory have shown that the renal mechanism of action of GLP-1 and synthetic agonists of GLP-1R receptor, involves an increase of renal plasma flow (RPF) and glomerular filtration rate (GFR) as well a decrease in reabsorption of sodium mediated by the Na? / H? exchanger (NHE3) isoform 3 in the renal proximal tubule. However, to date, no study has investigated whether endogenous GLP-1 exerts effects on the renal handling of salt and water, or its physiological role in the regulation of the activity of NHE3. Therefore, the aim of this study was to test the hypothesis that endogenous GLP-1 modulates renal function in rats, at least in part, via inhibition of the NHE3 in renal tubule. To this end, male Wistar rats (2-3 months old) were properly anesthetized, tracheostomized and the jugular vein and the bladder were cannulated to the infusion of a solution containing 100 ug / kg / min GLP-1R antagonist receiver exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) for a period of 30 minutes and to collect urine, respectively. Systemic infusion of Ex-9 reduced the urinary concentration of cAMP and the renal cortical PKA activity, consistent with the blockage of the signal triggered by the interaction of GLP-1 / GLP-1R in the kidney. Furthermore, systemic administration of ex-9 reduced diuresis, natriuresis, GFR, RPF, lithium clearance and urinary pH. In experiments of in vivo stationary microperfusion, no differences were observed in the NHE3-mediated net bicarbonate flow between proximal tubules perfused with exendin-9 (2 mM) and perfused tubules with control solution. However, the tubular proximal perfusion with Ex-9 was able to completely block the inhibitory actions of GLP-1 (20 nM) on the activity of NHE3. On the other hand, systemic infusion of Ex-9 reduced phosphorylation levels of serine 552, a consensus site for phosphorylation by PKA located in the C-terminal region of NHE3, which is associated with inhibition of exchange activity of Na+/H+ mediated by this transporter. Collectively, the findings that systemic infusion of Ex-9 increases sodium reabsorption and secretion of H+, reduces the lithium clearance and decreases the NHE3 phosphorylation at serine 552 levels are consistent with the idea that NHE3 activity is upregulated in the absence/reduction of the signaling cascade mediated by the interaction of the endogenous GLP-1 with its receptor in the kidney. In turn, the fact Ex-9 does not affect the activity of NHE3 under the experimental conditions of stationary microperfusion in vivo is consistent with the fact that GLP-1 is not synthesized in the nephron. Besides, it strongly suggests that is the filtrated GLP-1 that binds to its receptor in renal proximal tubule, resulting in a decrease in NHE3-mediated sodium bicarbonate reabsorption. Taken together, these results suggest that endogenous GLP-1 exerts a tonic effect on renal sodium and water handling, mediating therefore a functional relationship between volume and glucose homeostasis

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Bypass or resection of the stomach and oesophagus, has long been recognised to result in profound changes in the handling of ingested nutrients. This results in significant morbidity after radical surgery for oesophago-gastric cancer, in particular post-prandial hypoglycaemia, altered appetite, early satiety and noxious post-prandial symptoms. By profiling and challenging the gut hormone axis in healthy volunteers and patients who had undergone total or subtotal gastrectomy, or oesophagectomy, this thesis explores the possible causative mechanisms for the challenges faced by this patient population. In the surgical groups, an oral glucose tolerance test (OGTT) resulted in enhanced secretion of satiety and incretin gut hormones (GLP-1, GIP, PYY) and insulin, followed by hypoglycaemia in a cohort of patients. Continuous glucose monitoring of gastrectomy participants over two weeks of normal lifestyle identified an increased incidence of day and night time hypoglycaemia. RNAseq and mass spectrometry based peptidomics of human and murine enteroendocrine cells in the pre- and post-operative populations revealed no significant change in the underlying cellular pathways for nutrient sensing and gut hormone secretion, indicating that the altered hormone secretion is primarily driven by accelerated nutrient transit, rather than adaptive changes in the gut. Finally, specific blockade of the GLP-1 receptor in post-gastrectomy patients using Exendin 9-39 normalised insulin secretion and prevented reactive hypoglycaemia after an OGTT. In conclusion, profound changes in gut hormone secretion as a result of enhanced nutrient transit after foregut surgery likely underlie the early and late post-prandial symptoms seen in this group, and therapies specifically targeting the gut hormone axis, and GLP-1 in particular, could be the first targeted treatments for post-gastrectomy syndromes.