DPP-4 inhibition improves function of endothelial progenitor cells from type 2 diabetic patients

Background and aims. Type 2 diabetes (T2D) is associated with reduction and dysfunction of circulating pro-angiogenic cells (PACs). PACs are a subset of BM-derived cells that contribute to endothelial homeostasis. Diabetes impairs EPC functions, thus prompting endothelial dysfunction and cardiovascular diseases. DPP-4 inhibitors, such as Saxagliptin, are a relatively new class of antidiabetic agents. Since SDF-1α, a chemokine involved in EPC trafficking, is a substrate of DPP-4, we aimed to test whether DPP-4 inhibition affects basal and SDF-1α -stimulated EPC function Methods. PACs were isolated from T2D (n=20) and healthy (n=20) subjects. Gene expression, clonogenesis, proliferation, adhesion, migration and tubulisation were assessed in vitro by incubating PACs with or without Saxagliptin and SDF-1α. Stimulation of angiogenesis by circulating cells from T2D patients treated with Saxagliptin or other non-incretinergic drugs was assessed in vivo using animal models. Soluble DPP-4 activity was predominant over cellular activity and was successfully inhibited by Saxagliptin. At baseline, PACs from T2D patients compared to healthy PACs contained less acLDL+Lectin+ cells, and showed altered expression of genes related to adhesion and cell cycle regulation. This was reflected by impaired adhesion and clonogenesis / proliferative response of T2D PACs. Saxagliptin + SDF-1α improved adhesion and tube sustaining capacity of PACs from T2D patients, while it did not affect healthy PACs. While Saxagliptin modestly reduced angiogenesis by mature endothelial cells, circulating PAC-progeny cells from T2D patients on Saxagliptin treatment displayed higher growth factor-inducible in vivo angiogenetic activity, compared to cells from T2D patients on non-incretinergic regimen. Conclusions. Saxagliptin reverses PAC dysfunction associated with T2D in vitro and improves inducible angiogenesis by circulating cells in vivo. These data add knowledge to the potential pleiotropic cardiovascular effects of DPP-4 inhibition.

Presupposti e obiettivi. Il diabete mellito (DM) è associato con una alterazione delle cellule pro angiogeniche (PACs). Le PACs sono cellule di origine midollare che contribuiscono all’omeostasi endoteliale. Il diabete altera le funzioni delle PACs favorendo quindi la disfunzione endoteliale. Gli inibitori dell’enzima DPP4, tra cui Saxagliptin (SAXA), sono una classe di farmaci usati nella terapia orale antidiabetica del diabete tipo 2. Poichè SDF-1α, chemochina coinvolta nella mobilizzazione delle PACs, è un substrato di DPP4, lo scopo dello studio è stato testare se l’inibizione di DPP4 possa modificare le capacità funzionali delle PACs. Metodi. Le PACs sono state isolate da sangue periferico di soggetti sani o diabetici e dopo sette giorni di coltura, in terreno addizionato di SAXA e/o SDF-1α, sono stati eseguiti alcuni saggi funzionali: adesione ad un monostrato di HUVECs, migrazione, proliferazione, tubulizzazione e analisi di espressione genica . Risultati. L’attività solubile di DPP-4 risulta maggiore rispetto all’attività della forma cellulare ed entrambe vengono equamente inibite da Saxagliptin. Al basale le colture di PACs da pazienti diabetici rispetto a quelle da soggetti sani contengono meno acLDL+Lectin+ cells e mostrano un’espressione alterata dei geni legati all’adesione e alla regolazione del ciclo cellulare. Questo rispecchia l’alterata risposta delle PACs da diabetici nei saggi di adesione, proliferazione / clono genesi. Saxagliptin + SDF-1α migliora l’adesione e la formazione di tubuli da parte delle PACs da soggetti diabetici ma non in quelle da soggetti sani. Le cellule da pazienti diabetici che assumono Saxagliptin mostrano una maggiore attivita angiogenica in vivo indotta da fattori di crescita rispetto a quelle da pazienti che non assumono Saxagliptin. Conclusioni. Saxagliptin ripristina la funzione delle PACs nel diabete in vitro e migliora l’angiogenesi indotta in vivo. Questi dati suggeriscono che l’inibizione di DPP4 possa avere un effetto positivo sulle PACs di pazienti diabetici, che potrebbero stimolare la rigenerazione endoteliale e ridurre il rischio di malattia cardiovascolare.