Efectes de la sobreexpressió d’IGF2 en la protecció i la regeneració de les cèl·lules beta pancreàtiques

• Autores: Elisabet Estil·Les Altimiras
• Directores de la Tesis: Eduard Montanya Mías (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2014
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Joan M.v. Blasi Cabús (presid.), Victor Nacher Garcia (secret.), Rosa María Gasa Arnaldich (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología celular
      • Cultivo de tejidos
    • Fisiología humana
      • Fisiología endocrina
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • La reducción de la masa de células beta tiene un papel central en el desarrollo de la diabetes, tanto en la tipo 1 como en la tipo 2, y en ambas condiciones patológicas la pérdida de masa beta se ha atribuido en gran medida al aumento de la muerte de las células beta. Además, diversos trabajos han puesto de relieve la contribución fundamental de la replicación de las células beta para el mantenimiento fisiológico y la regeneración de la masa de células beta en modelos con masa beta reducida, lo cual puede sugerir que la alteración de la replicación de las células beta también podría contribuir de forma importante a la reducción de la masa de células ß en la diabetes. El trasplante de islotes es una terapia prometedora para la curación de la diabetes y con él se ha conseguido restaurar la normoglucemia en pacientes diabéticos tipo 1. Pero el trasplante de islotes presenta algunas limitaciones importantes. Una de las limitaciones básicas es la baja disponibilidad de órganos y su elevada demanda, la cual se ve agravada por el alto número de islotes necesarios para restablecer la normoglucemia, debido a la importante pérdida de masa beta que tiene lugar durante los primeros días después del trasplante. La causa de esta pérdida de masa beta inicial post-trasplante son los altos niveles de apoptosis y de necrosis de las células beta y su limitada replicación, incapaz de compensar la muerte. La IL-1ß contribuye de forma importante en la destrucción autoinmune de las células beta en la diabetes de tipo 1 y también se ha relacionado con el desarrollo de la diabetes de tipo 2, así como con el aumento de la muerte de las células beta los primeros días después del trasplante de islotes. El factor de crecimiento IGF2 estimula la replicación y la supervivencia de las células beta. Por lo tanto, IGF2 podría desempeñar un doble papel beneficioso en la masa de células beta, actuando como mitógeno y como factor de supervivencia para las células beta. La hipótesis general del proyecto es que el pronóstico del trasplante de islotes puede mejorar con la utilización de estrategias orientadas a incrementar la supervivencia y la replicación de las células beta. Hipotetizamos que la sobreexpresión de IGF2 puede mejorar el pronóstico del trasplante de islotes pancreáticos en aumentar la masa beta mediante la reducción de la apoptosis y el aumento de la proliferación de las células beta. El objetivo del proyecto es determinar si la sobreexpresión de IGF2 en los islotes pancreáticos mejora la supervivencia y la replicación de las células beta pancreáticas, limitando los efectos deletéreos de la IL- 1ß sobre los islotes en cultivo y mejorando el pronóstico del trasplante. El estudio de los efectos de la IL- 1ß y de la sobreexpresión de IGF2 in vitro se realizó con un cultivo primario de islotes de rata que fueron expuestos durante 48 h a 5.5 o 22.2 mM de glucosa en presencia o ausencia de 1, 10, 30 y 50 U / ml de IL- 1ß. IGF2 fue sobreexpresado mediante un vector adenoviral . La replicación de las células beta se redujo notablemente cuando los islotes se expusieron a 10 U / ml de IL-1ß y se suprimió casi completamente en los islotes expuestos a 30 y 50 U / ml de IL- 1ß, tanto a baja como alta glucosa. En ausencia de IL-1ß, la sobreexpresión de IGF2 dobló la replicación de las células beta tanto en los islotes cultivados a bajas como a altas concentraciones de glucosa y ejerció un efecto protector sobre la replicación en los islotes expuestos a 10 U / ml de IL- 1ß que mantuvieron unos niveles de proliferación beta similares a los islotes control no expuestos a la citocina. Sin embargo, la IL- 1ß también suprimió la replicación de las células beta en los islotes que sobreexpresaban IGF2 expuestos a altas concentraciones de la citocina (30 y 50 U / ml). La glucosa no moduló el efecto inhibitorio de la IL- 1ß sobre la replicación de las células beta. La apoptosis de las células beta de los islotes expuestos a la citocina aumentó de forma dosis dependiente, tanto en los islotes cultivados a altas como a bajas concentraciones de glucosa, pero fueron necesarias 30 y 50 U / ml de IL- 1ß para aumentar la apoptosis de manera consistente. La sobreexpresión de IGF2 en los islotes presentó una clara acción antiapoptótica . En todos los grupos que presentaron un aumento de la apoptosis inducida por IL-1ß la sobreexpresión de IGF2 redujo la apoptosis de las células beta, por lo que fueron necesarias concentraciones superiores de la citocina para inducir un aumento significativo de la apoptosis respecto a los islotes control. El efecto protector de la glucosa se confirmó en los islotes que sobreexpresaban IGF2 expuestos a 30 U / ml de IL- 1ß que mostraron un incremento de la apoptosis de las células beta sólo cuando se cultivaron en baja glucosa. El estudio de los efectos de la sobreexpresión de IGF2 en los islotes trasplantados se llevó a cabo utilizando un modelo de trasplante singénico. Grupos de 500 islotes control (no infectados) o 500 islotes que sobreexpresaban IGF2 se trasplantaron bajo la cápsula renal de ratas Lewis diabéticas. 500 islotes es una masa beta claramente insuficiente para restablecer la normoglucèmia, por lo tanto los animales de ambos grupos se mantuvieron hiperglucémicos a lo largo del estudio. Los injertos se recuperaron los días 3, 10 y 28 después del trasplante y se procesaron para realizar los estudios histológicos La sobreexpresión de IGF2 en los islotes trasplantados provocó un aumento de la proliferación de las células beta de los injertos a día 3, 10 y 28. La apoptosis de las células beta no se modificó por la sobreexpresión de IGF2. El área individual de las células beta aumentó de manera similar tanto en los injertos de islotes control como en los islotes que sobreexpresaban IGF2 los 10 y 28 días post trasplante. Por último, la sobreexpresión de IGF2 resultó en un incremento de la masa beta. Para determinar si los efectos beneficiosos de la sobreexpresión de IGF2 permitían la reducción del número de islotes necesarios para restablecer la normoglucèmia, se trasplantaron 800 islotes, que es una masa beta subcrítica, de islotes control no infectados, islotes infectados con un adenovirus control (Ad -Luc) e islotes que sobreexpresaban IGF2. El 100 % de los animales trasplantados con islotes que sobreexpresaban IGF2 alcanzaron la normoglucèmia 10 días después del trasplante y la mantuvieron hasta la extracción del injerto, a día 60. En contraste, sólo el 14% de los animales trasplantados con islotes control (islotes no transfectados e islotes Ad-Luc) lograron la normoglucèmia a día 10 post- trasplante, y tan sólo el 71% de los animales alcanzaron la normoglucèmia a lo largo del tiempo de seguimiento (entre los días 21 y 28 después del trasplante). En conclusión , el estudio de los efectos de la sobreexpresión de IGF2 y la IL- 1ß in vitro nos ha permitido analizar el doble efecto que ejerce la citocina proinflamatoria IL-1ß sobre las células beta pancreáticas de los islotes, por una parte inhibiendo drásticamente su proliferación, y por otra induciendo su apoptosis. También hemos mostrado la alta sensibilidad de la replicación de las células beta a los efectos deletéreos de la IL-1ß. Además, hemos podido determinar que la sobreexpresión de IGF2 estimula la proliferación de las células beta, protege de los efectos deletéreos de la IL-1ß sobre la viabilidad y protege, en parte, del profundo efecto inhibitorio de la citocina sobre la replicación de las células beta. In vivo hemos demostrado que la sobreexpresión de IGF2 en los islotes trasplantados estimula la proliferación de las células beta de manera sostenida después del trasplante, pero no reduce la apoptosis. Este incremento de la replicación en los injertos de islotes que sobreexpresaban IGF2 se traduce en la regeneración de la masa beta trasplantada, hecho que se refleja en la mejora del pronóstico del trasplante. En conjunto estos resultados sugieren que estrategias dirigidas a aumentar la proliferación beta pueden ser útiles para inducir la regeneración de la masa beta para el tratamiento de la diabetes y en el trasplante de islotes.