Highly selective sodium glucose cotransporter type 2 inhibitor empagliflozin neuroprotective potential in chronic brain dyscirculation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Chronic brain dyscirculation occurs in type 2 diabetes mellitus (DM2) with a high frequency and leads to patients’ disability. The early diagnosis of this disorder is difficult. Sodium-glucose cotransporter type 2 inhibitors are among the priority antidiabetic drugs due to their pronounced cardioprotective effect, but their effect on the central nervous system has not been studied enough.

Aim. To study empagliflozin effect on clinical and laboratory parameters of brain damage in patients with DM2.

Materials and methods. The study included patients with DM2 on metformin therapy (n=52). Patients with target glycated hemoglobin level formed the “MET” group (n=18), in those with non-target glycated hemoglobin level empagliflozin was added for 6 months (group “MET+EMPA”; n=19). A healthy control group was also created (n=15). The cognitive status and concentration of neurofilament light chains were studied.

Results. In patients of the “MET” group, despite the target level of glycated hemoglobin, there was a cognitive deficit, according to the Montreal Cognitive Assessment: 25.0 (21.0; 27.0) points with a norm of 26 points or more. Therapy with empagliflozin led to the normalization of cognitive status after 6 months: 26.5 (24.0; 27.0) points. Initially, all patients had an increased neurofilament light chains level: 4.50 (3.31; 5.56) ng/ml in the “MET” group, 5.25 (3.75; 6.25) ng/ml in the “MET+EMPA” comparing with 3.50 (2.25; 3.50) ng/ml in the “Control” group. Empagliflozin therapy led to a decrease in this parameter after 3 months: 3.80 (3.25; 3.87) ng/ml – and maintenance of this level after 6 months.

Conclusion. DM2 is accompanied by pathological changes in the central nervous system even under satisfactory glycemic control. Empagliflozin therapy causes an improvement in cognitive status and a decrease in the level of neurofilament light chains.

About the authors

Оksana S. Fuks

Almazov National Medical Research Centre

Email: annasimanenkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0112-5027

Research Laboratory Assistant

Russian Federation, Saint Petersburg

Anna V. Simanenkova

Almazov National Medical Research Centre; Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: annasimanenkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3300-1280

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Natalya V. Timkina

Almazov National Medical Research Centre; Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: annasimanenkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9836-5427

Graduate Student

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Polina A. Tikhomirova

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: annasimanenkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4113-1459

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Aleksandr Z. Gagiev

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: annasimanenkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5052-5337

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Tatiana L. Karonova

Almazov National Medical Research Centre; Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: annasimanenkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1547-0123

D. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

  1. Дедов И.И., Шестакова М.В., Викулова О.К., и др. Эпидемиологические характеристики сахарного диабета в Российской Федерации: клинико-статистический анализ по данным Федерального регистра сахарного диабета на 01.01.2021. Сахарный диабет. 2021;24(3):204-21 [Dedov II, Shestakova MV, Vikulova OK, et al. Epidemiological characteristics of diabetes mellitus in the Russian Federation: clinical and statistical analysis according to the Federal diabetes register data of 01.01.2021. Diabetes mellitus. 2021;24(3):204-21 (in Russian)]. doi: 10.14341/DM12759
  2. Mosenzon O, Cheng AY, Rabinstein AA, et al. Diabetes and Stroke: What Are the Connections? J Stroke. 2023;25(1):26-38. doi: 10.5853/jos.2022.02306
  3. Roy B, Ehlert L, Mullur R, et al. Regional Brain Gray Matter Changes in Patients with Type 2 Diabetes Mellitus. Sci Rep. 2020;10(1):9925. doi: 10.1186/s12967-021-03092-x
  4. Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., и др. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом: Клинические рекомендации. Вып. 11. Сахарный диабет. 2023;26(2S):1-231 [Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AYu, et al. Standards of specialized diabetes care. 11th edition. Diabetes mellitus. 2023;26(2S):1-231 (in Russian)]. doi: 10.14341/DM13042
  5. American Diabetes Association; Introduction: Standards of Medical Care in Diabetes–2022. Diabetes Care. 2022;45(Suppl. 1):S1-2. doi: 10.2337/dc22-Sint
  6. Giugliano D, Scappaticcio L, Longo M, et al. GLP-1 receptor agonists vs. SGLT-2 inhibitors: the gap seems to be leveling off. Cardiovasc Diabetol. 2021;20(1):205. doi: 10.1186/s12933-021-01400-9
  7. Bellastella G, Maiorino MI, Longo M, et al. Glucagon-Like Peptide-1 Receptor Agonists and Prevention of Stroke Systematic Review of Cardiovascular Outcome Trials With Meta-Analysis. Stroke. 2020;51(2):666-9. doi: 10.1161/STROKEAHA.119.027557
  8. Pandey AK, Okaj I, Kaur H, et al. Sodium-Glucose Co-Transporter Inhibitors and Atrial Fibrillation: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. J Am Heart Assoc. 2021;10(17):e022222. doi: 10.1161/JAHA.121.022222
  9. Li HL, Lip GYH, Feng Q, et al. Sodium-glucose cotransporter 2 inhibitors (SGLT2i) and cardiac arrhythmias: a systematic review and meta-analysis. Cardiovasc Diabetol. 2021;20(1):100. doi: 10.1186/s12933-021-01293-8
  10. Lee SW, Clemenson GD, Gage FH. New neurons in an aged brain. Behav Brain Res. 2012;227(2):497-507. doi: 10.1016/j.bbr.2011.10.009
  11. Bachor TP, Suburo AM. Neural Stem Cells in the Diabetic Brain. Stem Cells Int. 2012;2012:1-10. doi: 10.1155/2012/820790
  12. Остроумова О.Д., Суркова Е.В., Ших Е.В., и др. Когнитивные нарушения у больных сахарным диабетом 2 типа: распространенность, патогенетические механизмы, влияние противодиабетических препаратов. Сахарный диабет. 2018;21(4):307-18 [Ostroumova OD, Surkova EV, Chikh EV, et al. Cognitive impairment in patients with type 2 diabetes mellitus: prevalence, pathogenetic mechanisms, the effect of antidiabetic drugs. Diabetes mellitus. 2018;21(4):307-18 (in Russian)].
  13. Maalmi H, Strom A, Petrera A, et al. Serum neurofilament light chain: a novel biomarker for early diabetic sensorimotor polyneuropathy. Diabetologia. 2023;66(3):579-89. doi: 10.1007/s00125-022-05846-8
  14. Ciardullo S, Muraca E, Bianconi E, et al. Diabetes Mellitus is Associated With Higher Serum Neurofilament Light Chain Levels in the General US Population. J Clin Endocrinol Metab. 2023;108(2):361-7. doi: 10.1210/clinem/dgac580
  15. Nguyen T, Wen S, Gong M, et al. Dapagliflozin Activates Neurons in the Central Nervous System and Regulates Cardiovascular Activity by Inhibiting SGLT-2 in Mice. Diabetes Metab Syndr Obes. 2020;13:2781-99. doi: 10.2147/DMSO.S258593
  16. Tsai WH, Chuang SM, Liu SC, et al. Effects of SGLT2 inhibitors on stroke and its subtypes in patients with type 2 diabetes: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep. 2021;11(1):15364. doi: 10.1038/s41598-021-94945-4
  17. Bathina S, Das UN. Brain-derived neurotrophic factor and its clinical implications. Arch Med Sci. 2015;11(6):1164-78. doi: 10.5114/aoms.2015.56342
  18. Zhen YF, Zhang J, Liu XY, et al. Low BDNF is associated with cognitive deficits in patients with type 2 diabetes. Psychopharmacology (Berl). 2013;227(1):93-100. doi: 10.1007/s00213-012-2942-3
  19. Mao Z, Zhang W. Role of mTOR in Glucose and Lipid Metabolism. Int J Mol Sci. 2018;19(7):2043. doi: 10.3390/ijms19072043
  20. Pawlos A, Broncel M, Woźniak E, et al. Neuroprotective Effect of SGLT2 Inhibitors. Molecules. 2021;26(23):7213. doi: 10.3390/molecules26237213

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (64KB)
3. Fig. 2

Download (72KB)

Copyright (c) 2023 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».