Patients with permanent neonatal diabetes usually present within the first three months of life and require insulin treatment. In most, the cause is unknown. Because ATP-sensitive potassium (KATP) channels mediate glucose-stimulated insulin secretion from the pancreatic beta cells, we hypothesized that activating mutations in the gene encoding the Kir6.2 subunit of this channel (KCNJ11) cause neonatal diabetes.

Heterozygous activating mutations in KCNJ11, encoding the Kir6.2 subunit of the ATP-sensitive potassium (KATP) channel, cause 30 to 58 percent of cases of diabetes diagnosed in patients under six months of age. Patients present with ketoacidosis or severe hyperglycemia and are treated with insulin. Diabetes results from impaired insulin secretion caused by a failure of the beta-cell KATP channel to close in response to increased intracellular ATP. Sulfonylureas close the KATP channel by an ATP-independent route.

Background Type 2 diabetes shows evidence of underlying heterogeneity. No studies have assessed whether different causes for diabetes change the response to oral hypoglycaemic therapy. In a few cases, patients with diabetes caused by mutations in the hepatocyte nuclear factor 1α (HNF-1α) gene have been described as sensitive to the hypoglycaemic effects of sulphonylureas. We aimed to see whether the glycaemic response to the sulphonylurea gliclazide and the biguanide metformin differed in HNF-1α diabetes and type 2 diabetes, and to investigate the mechanism for differences in sulphonylurea sensitivity. Methods We did a randomised crossover trial of glicazide and metformin in 36 patients, either with diabetes caused by HNF-1α mutations or type 2 diabetes, who were matched for body-mass index and fasting plasma glucose. The primary outcome was reduction in fasting plasma glucose. Analysis was by intention to treat. We assessed possible mechanisms for sulphonylurea sensitivity through insulin sensitivity, insulin secretory response to glucose and tolbutamide, and tolbutamide clearance. Findings Patients with HNF-1α diabetes had a 5.2-fold greater response to gliclazide than to metformin (fasting plasma glucose reduction 4·7 vs 0·9 mmol/L, p=0·0007) and 3.9-fold greater response to gliclazide than those with type 2 diabetes (p=0·002). Patients with HNF-1α diabetes had a strong insulin secretory response to intravenous tolbutamide despite a small response to intravenous glucose, and were more insulin sensitive than those with type 2 diabetes. Sulphonylurea metabolism was similar in both patient groups. Interpretation The cause of hyperglycaemia changes the response to hypoglycaemic drugs; HNF-1α diabetes has marked sulphonylurea sensitivity. This pharmacogenetic effect is consistent with models of HNF-1α deficiency, which show that the β-cell defect is upstream of the sulphonylurea receptor. Definition of the genetic basis of hyperglycaemia has implications for patient management.

Ewan Pearson and colleagues report a genome-wide association study for glycemic response to metformin in individuals with type 2 diabetes. They identify variants near ATM associated with treatment success. Metformin is the most commonly used pharmacological therapy for type 2 diabetes. We report a genome-wide association study for glycemic response to metformin in 1,024 Scottish individuals with type 2 diabetes with replication in two cohorts including 1,783 Scottish individuals and 1,113 individuals from the UK Prospective Diabetes Study. In a combined meta-analysis, we identified a SNP, rs11212617, associated with treatment success (n = 3,920, P = 2.9 × 10−9, odds ratio = 1.35, 95% CI 1.22–1.49) at a locus containing ATM, the ataxia telangiectasia mutated gene. In a rat hepatoma cell line, inhibition of ATM with KU-55933 attenuated the phosphorylation and activation of AMP-activated protein kinase in response to metformin. We conclude that ATM, a gene known to be involved in DNA repair and cell cycle control, plays a role in the effect of metformin upstream of AMP-activated protein kinase, and variation in this gene alters glycemic response to metformin.

Macrosomia is associated with considerable neonatal and maternal morbidity. Factors that predict macrosomia are poorly understood. The increased rate of macrosomia in the offspring of pregnant women with diabetes and in congenital hyperinsulinaemia is mediated by increased foetal insulin secretion. We assessed the in utero and neonatal role of two key regulators of pancreatic insulin secretion by studying birthweight and the incidence of neonatal hypoglycaemia in patients with heterozygous mutations in the maturity-onset diabetes of the young (MODY) genes HNF4A (encoding HNF-4alpha) and HNF1A/TCF1 (encoding HNF-1alpha), and the effect of pancreatic deletion of Hnf4a on foetal and neonatal insulin secretion in mice.We examined birthweight and hypoglycaemia in 108 patients from families with diabetes due to HNF4A mutations, and 134 patients from families with HNF1A mutations. Birthweight was increased by a median of 790 g in HNF4A-mutation carriers compared to non-mutation family members (p < 0.001); 56% (30/54) of HNF4A-mutation carriers were macrosomic compared with 13% (7/54) of non-mutation family members (p < 0.001). Transient hypoglycaemia was reported in 8/54 infants with heterozygous HNF4A mutations, but was reported in none of 54 non-mutation carriers (p = 0.003). There was documented hyperinsulinaemia in three cases. Birthweight and prevalence of neonatal hypoglycaemia were not increased in HNF1A-mutation carriers. Mice with pancreatic beta-cell deletion of Hnf4a had hyperinsulinaemia in utero and hyperinsulinaemic hypoglycaemia at birth.HNF4A mutations are associated with a considerable increase in birthweight and macrosomia, and are a novel cause of neonatal hypoglycaemia. This study establishes a key role for HNF4A in determining foetal birthweight, and uncovers an unanticipated feature of the natural history of HNF4A-deficient diabetes, with hyperinsulinaemia at birth evolving to decreased insulin secretion and diabetes later in life.

Metformin is the most widely prescribed medication for the treatment of type 2 diabetes (T2D). However, gastrointestinal (GI) side effects develop in ~25% of patients treated with metformin, leading to the discontinuation of therapy in ~5% of cases. We hypothesized that reduced transport of metformin via organic cation transporter 1 (OCT1) could increase metformin concentration in the intestine, leading to increased risk of severe GI side effects and drug discontinuation. We compared the phenotype, carriage of reduced-function OCT1 variants, and concomitant prescribing of drugs known to inhibit OCT1 transport in 251 intolerant and 1,915 fully metformin-tolerant T2D patients. We showed that women and older people were more likely to be intolerant to metformin. Concomitant use of medications, known to inhibit OCT1 activity, was associated with intolerance (odds ratio [OR] 1.63 [95% CI 1.22–2.17], P = 0.001) as was carriage of two reduced-function OCT1 alleles compared with carriage of one or no deficient allele (OR 2.41 [95% CI 1.48–3.93], P &lt; 0.001). Intolerance was over four times more likely to develop (OR 4.13 [95% CI 2.09–8.16], P &lt; 0.001) in individuals with two reduced-function OCT1 alleles who were treated with OCT1 inhibitors. Our results suggest that reduced OCT1 transport is an important determinant of metformin intolerance.

Monogenic diabetes is rare but is an important diagnosis in pediatric diabetes clinics. These patients are often not identified as this relies on the recognition of key clinical features by an alert clinician. Biomarkers (islet autoantibodies and C-peptide) can assist in the exclusion of patients with type 1 diabetes and allow systematic testing that does not rely on clinical recognition. Our study aimed to establish the prevalence of monogenic diabetes in U.K. pediatric clinics using a systematic approach of biomarker screening and targeted genetic testing.We studied 808 patients (79.5% of the eligible population) <20 years of age with diabetes who were attending six pediatric clinics in South West England and Tayside, Scotland. Endogenous insulin production was measured using the urinary C-peptide creatinine ratio (UCPCR). C-peptide-positive patients (UCPCR ≥0.2 nmol/mmol) underwent islet autoantibody (GAD and IA2) testing, with patients who were autoantibody negative undergoing genetic testing for all 29 identified causes of monogenic diabetes.A total of 2.5% of patients (20 of 808 patients) (95% CI 1.6-3.9%) had monogenic diabetes (8 GCK, 5 HNF1A, 4 HNF4A, 1 HNF1B, 1 ABCC8, 1 INSR). The majority (17 of 20 patients) were managed without insulin treatment. A similar proportion of the population had type 2 diabetes (3.3%, 27 of 808 patients).This large systematic study confirms a prevalence of 2.5% of patients with monogenic diabetes who were <20 years of age in six U.K. clinics. This figure suggests that ∼50% of the estimated 875 U.K. pediatric patients with monogenic diabetes have still not received a genetic diagnosis. This biomarker screening pathway is a practical approach that can be used to identify pediatric patients who are most appropriate for genetic testing.