Simposio: Abordaje terapéutico. Cirugía bariátrica y célula beta

Múltiples estudios realizados en pacientes con obesidad que se sometieron a cirugía bariátrica (CB) -tanto con la técnica de by pass gástrico, derivación biliopancreática con switch duodenal o gastrectomía vertical (manga gástrica)- demostraron remisión de diabetes (DM). Las explicaciones para justificar dichas modificaciones beneficiosas incluyen el incremento de GLP-1 y GIP posintervención, el descenso de peso con disminución de tejido adiposo con modificaciones de citoquinas proinflamatorias, la disminución de ghrelina, el aumento de la insulinosensibilidad y el impacto de los ácidos biliares.Teniendo en cuenta el rol protagónico de la célula beta para mantener la normoglucemia, se realizó un estudio randomizado exponiendo suero de pacientes con obesidad y DM que fueron sometidos a CB (gastrectomía vertical) en un cultivo de células beta comparándolo con suero de pacientes con tratamiento convencional.En las células beta expuestas a suero de pacientes con CB se observó aumento en la viabilidad y proliferación celular, disminución de las especies reactivas del oxígeno y del p53, aumento de la expresión de proteínas relacionadas con autofagia, SIRT1 y p62/SQSTM1, reducción significativa de marcadores de estrés del retículo endotelial e incremento de la expresión de insulina. A los seis meses de la cirugía los pacientes lograron buen control de la DM, mientras no lo lograron aquellos bajo tratamiento convencional. Esto implica que factores circulantes en pacientes con mejor control metabólico pos-CB ejercen un efecto favorable en la función y sobrevida de la célula beta.

Simposio: Nuevos horizontes en la terapéutica de la diabetes mellitus tipo 1. Infusores de insulina automatizados: ¿páncreas artificial biomecánico?

El aumento exponencial en la prevalencia de diabetes mellitus (DM) en todo el mundo incluye también el incremento de personas con DM1. Esta enfermedad se caracteriza por la destrucción autoinmune y en forma progresiva de las células beta pancreáticas, ocasionando una insuficiencia endógena de insulina e hiperglucemia que solo puede controlarse mediante la administración exógena de insulina.La insulinización intensiva con múltiples dosis de insulina es la mejor opción terapéutica para controlar la glucemia y alcanzar los objetivos de hemoglobina glicosilada A1c, con el menor número de hipoglucemias y de riesgo de complicaciones crónicas. Esto requiere de una activa y frecuente participación de la persona con DM1 y que en el tiempo es una barrera para lograr un óptimo control.En pos de alcanzar aquellos objetivos, ha sido amplio y rápido el crecimiento terapéutico tecnológico para DM1 a través del desarrollo de sensores continuos de glucosa (continuous glucose monitor, CGM) y de infusores de insulina subcutánea (continuous subcutaneous insulin infusion, CSII). Desde su aprobación, el uso de los sistemas automatizados de administración de insulina (2017) para adultos, adolescentes y niños con DM1 demostraron ser eficaces y seguros para lograr un adecuado control glucémico en condiciones nocturnas o basales. La infusión automática de insulina (IAI) o lazo cerrado (closed loop, CL) requiere del uso de CSII y CGM comunicados entre sí (por Bluetooth) e integrados funcionalmente a través de algoritmos de control que regulan la administración de insulina según la glucosa subcutánea, llevando la glucemia a rangos deseados para cada paciente. Estos algoritmos se alojan en diferentes plataformas, como un infusor de insulina o teléfono celular o bien de forma remota (Do it yourself o DIY), y desde allí controlan la infusión de insulina según la glucosa subcutánea en forma automática. Los sistemas CL pueden ser monohormonales (solo insulina) o bihormonales (insulina y glucagón), y según requieran o no la participación del paciente en la programación del bolo de insulina pre-comida, se denominan híbridos (hybrid closed loop, HCL) o totalmente automáticos (fully automatic close loop, FCL) respectivamente.Si bien las evidencias observadas en el control glucémico con estos sistemas HCL son alentadoras, los usuarios siguen experimentando la carga del recuento de carbohidratos para los bolos de insulina previo a las comidas. Los pacientes que presentan un deficiente control metabólico debido a que omiten o tardan en administrar los bolos de comida serían beneficiados con los FCL. Estos algoritmos FCL controlan la glucemia prandial sin requerir el anuncio de comida y rápidamente se anticipan y detectan en forma predictiva la variación de glucemia según la carga de carbohidratos, aliviando la carga diaria del cálculo de carbohidratos por parte de los pacientes con DM1. Pocos consorcios en el mundo están avanzando con el difícil desafío que implica la validación de estos algoritmos FCL, uno de ellos en Argentina (automatic regulator of glucose, ARG), y que permitirían alcanzar un adecuado control metabólico con la mejor calidad de vida.

Bases moleculares de los mecanismos epigenéticos

La definición de epigenética más común se desprende de su propio término: “epi” (sobre, arriba, más allá) y “genético” (secuencia de ADN), refiriéndose a una capa de información que existe más allá de la codificada en la secuencia del ADN, lo que hace que el genoma funcione de manera distintiva en diferentes tipos de células.La definición abarca todas las modificaciones de cromatina y ADN, y otros reguladores de la transcripción que actúan en el contexto de la cromatina. Estos mecanismos epigenéticos, que incluyen la metilación del ADN, la modificación de histonas y los procesos mediados por ARNs no codificantes (ARNnc), establecen un balance que regula la expresión génica de modo de canalizar la identidad de los distintos tipos celulares. Su disrupción puede desencadenar varias patologías, como el cáncer o la diabetes.En esta charla haré una revisión de los conceptos básicos de la epigenética. Su historia, aspectos moleculares, metodologías de estudio y su rol en el desarrollo y la enfermedad, con especial énfasis en la obesidad y la diabetes tipo 2. Comenzaré con una definición de epigenética y su contexto histórico. Se describirán los estados de la cromatina que son representativos de la actividad génica, eucromatina y heterocromatina, como así también los mecanismos involucrados en la estabilidad de la cromatina, la regulación génica, el silenciamiento transcripcional y la reversibilidad de la metilación del ADN y las modificaciones de histonas. Se introducirán los conceptos de la regulación mediada por ARNnc. Mencionaré los avances en las tecnologías de estudio de la epigenética y su impacto sobre el conocimiento del epigenoma. Se discutirá el rol de la epigenética en el desarrollo de enfermedades, y cómo la predisposición genética, el envejecimiento y varios factores ambientales, entre ellos la dieta y la actividad física, interactúan con (e impactan en) el epigenoma humano.

Reprogramación de las células no-beta del islote

Usando métodos genéticos en ratones adultos para marcar células, y así rastrear y delinear los diferentes linajes celulares corporales, en combinación con la ablación selectiva de tipos celulares específicos, descubrimos que el páncreas tiene la capacidad de regenerar células productoras de insulina mediante cambios de identidad funcional en células insulares no-β. Todas las células no-β de los islotes tienen el potencial de adaptación para hacerse productoras de insulina.Del mismo modo, las células insulares humanas α, y las γ, poseen igualmente la plasticidad adaptativa para convertirse en células productoras de insulina y sensibles a la glucosa. Nuestros estudios enfatizan la importancia de la arquitectura tridimensional de los islotes para promover la adaptabilidad de sus células endocrinas.Esta plasticidad natural podría en principio utilizarse para reprogramar las células no-β en células similares a β para tratar la diabetes (DM). ¿Es posible estimular terapéuticamente la conversión celular en los islotes? Una ventaja adicional de forzar la producción de insulina en células no-β es que conllevaría una reducción en la producción de glucagón en el paciente diabético.En mi laboratorio intentamos elucidar los mecanismos moleculares de este fenómeno de reprogramación celular para desarrollar una estrategia terapéutica completamente nueva contra la DM. Curiosamente, a pesar de mostrar una secreción de insulina estimulada por glucosa y conducir a una remisión de la enfermedad cuando se trasplantan en ratones diabéticos, las células α humanas convertidas mantienen una firma genética típica de células α y muestran un fenotipo mixto. Esta característica podría ser muy valiosa, porque gracias a su carácter híbrido, estas células podrían evadir el ataque autoinmune.Los libros de texto de biología nos enseñan que las células adultas maduras ycompletamente diferenciadas permanecen fijadas en la identidad que han adquirido almadurar y diferenciarse. Al inducir una modificación funcional en las células pancreáticas humanas para producir y secretar insulina en respuesta a la glucosa, demostramos que la capacidad de adaptación de nuestras células es mucho mayor de lo que se creía hasta ahora. Naturalmente, esta plasticidad celular probablemente no sea exclusiva del páncreas.La reprogramación celular dirigida se perfila, entonces, como una vía prometedora para tratar no solo la DM sino también otras enfermedades degenerativas causadas por una muerte celular masiva y prematura.

El rol de los micro-ARN en la regulación de la secreción de insulina en el desarrollo de la diabetes mellitus tipo 2

La insulina liberada desde las células beta dentro de los islotes de Langerhans es fundamental para el control de la homeostasis de la glucosa. La combinación de factores ambientales y genéticos pueden producir defectos en dicha regulación y causar diabetes tipo 2 (DM2). La hiperglucemia causada por la reducción de absorción de glucosa en los tejidos de los pacientes debe compensarse mediante el incremento de secreción de insulina de las células beta. La incapacidad de las células beta para producir suficiente insulina provoca la DM2. Para adaptar las células beta en el desarrollo de la DM2, los micro-ARN, pequeños ARN no codificantes encargados de la regulación postranscripcional de la expresión genética, son ideales gracias a su habilidad para regular rápidamente los cambios en la expresión genética de los pacientes. Sin embargo, mientras que algunos cambios en la expresión de algunos micro-ARN ocurren como un mecanismo compensatorio para resistir la insulina, otros son parte de la etiología de la DM2.Los micro-ARN también se encargan de mantener las identidades fenotípicas de las células beta, ya sea a través de la expresión genética específica o enriquecida, y otros micro-ARN, como por ejemplo el miR-29, reducen la expresión de los genes rechazados de las células beta. Uno de los micro-ARN más abundantes en las células beta es el miR-375, el cual está involucrado en varios procesos celulares esenciales para mantener la identidad fenotípica de las células beta. A pesar de la importancia del miR-375, no se ha demostrado que se exprese de forma diferente en los islotes de pacientes con DM2. Al contrario, otros micro-ARN, como el miR-200, miR-335, miR-130 a/b y el miR-152, se encuentran desregulados en los islotes de pacientes con DM2. Analizaré el rol de los micro-ARN en la disfunción de células beta en la patogénesis de la DM2, cómo los micro-ARN pueden involucrarse en tratamientos futuros y de qué manera pueden usarse como potenciales marcadores biológicos de la enfermedad.

Desarrollo celular y función del islote

Cómo se forman los órganos durante el desarrollo embrionario es un problema fundamental en biología que también tiene profundas implicaciones para las enfermedades humanas. Así, muchas patologías se originan como consecuencia de fallos durante el desarrollo embrionario. Además, la reactivación aberrante de programas genéticos embrionarios en células adultas contribuye a múltiples enfermedades. Nuestro avance en el estudio de las redes transcripcionales que operan durante el desarrollo embrionario demostró ser de gran utilidad para desarrollar estrategias para generar células de interés in vitro a partir de células madre pluripotentes. Asimismo, la reactivación aberrante de los programas genéticos embrionarios contribuye a varias patologías pancreáticas, entre ellas la pancreatitis, cáncer y diabetes.Nuestro conocimiento sobre las redes transcripcionales que operan durante el desarrollo del páncreas y en la función de las células beta adulta ha aumentado enormemente durante la última década. Entre los factores de transcripción clave involucrados en estos procesos se identificaron dos miembros de la familia de factores de transcripción del tipo dedo de zinc GATA, GATA4 y GATA6. En humanos se ha descrito una asociación entre mutaciones en los genes GATA6 y GATA4, y la agenesia congénita del páncreas.Utilizando modelos de ratón knockout condicional, nuestro grupo dilucidó los mecanismos subyacentes a la agenesia pancreática vinculada a mutaciones en los genes GATA en humanos. Nuestro trabajo describe el papel clave de los factores GATA4 y GATA6 para la proliferación y diferenciación de las células progenitoras pancreáticas. Los factores GATA también se expresan en células beta adultas productoras de insulina y son cruciales para su funcionamiento. La pérdida de GATA6 en las células beta conduce a intolerancia a la glucosa y defectos en la biosíntesis y secreción de insulina. Los estudios futuros determinarán si la deficiencia de factores GATA podrían contribuir al desarrollo de diabetes en humanos.

Benicio niño con diabetes mellitus tipo 1. Criterios diagnósticos en diabetes mellitus tipo 1. ¿Es momento para el cambio?

La diabetes mellitus tipo 1 (DM1) es la forma prototípica de DM mediada por autoinmunidad. Clásicamente la DM1 se clasifica como DM1 presintomática, caracterizada por una disminución de la masa de células β sin síntomas, y DM1 sintomática, en cuyo estadio los síntomas de hiperglucemia se hacen evidentes. Alternativamente, la DM1 se puede subdividir en tres estadios: la etapa 1 caracterizada por la presencia de autoanticuerpos y ausencia de disglucemia; la etapa 2 caracterizada por la presencia de autoanticuerpos y disglucemia, y la etapa 3 en la que aparecen los síntomas (DM1 sintomática).A pesar del gran avance en la comprensión de la historia natural de la DM1, todavía se utilizan los criterios de diagnóstico definidos por la Asociación Americana de Diabetes (ADA) en 1997 los cuales cambiaron ligeramente a lo largo de los años. La comunidad ha dado pasos importantes hacia un mejor diagnóstico de la DM1, que desafían viejos dogmas, como ser que la DM1 ocurre solo en niños y la DM2 solo en adultos, o que la obesidad impide el diagnóstico de DM1. En este sentido, sería importante reconocer a la etapa "prediabética" como parte integral del diagnóstico de DM1, como ocurre hoy en día para los pacientes con otras enfermedades autoinmunes. La presencia de dos o más autoanticuerpos de los islotes circulantes y la disglucemia deben utilizarse ahora como criterios de diagnóstico de DM1, reconociendo así la primera etapa de la enfermedad: la diabetes tipo 1 independiente de insulina, que precede a la etapa de diabetes tipo 1 (dependiente de insulina) para casi todos los pacientes. Anticipar el diagnóstico de DM1 proporcionaría beneficios reales para los pacientes.Por último, es importante contar con plataformas mejoradas para medir los autoanticuerpos de los islotes que hagan factible la detección en la población en general. La identificación temprana de la DM preclínica permitirá una menor cetoacidosis diabética, el inicio temprano de la terapia con insulina y el potencial para retrasar o prevenir el inicio de la DM1.

Función β celular en prediabetes tipo 2. Eficacia terapéutica en prediabetes: opciones de preservación de célula beta

La evolución del islote de Langerhans, y dentro de éste del pool celular β desde la normalidad hasta la diabetes mellitus tipo 2 (DM2), pasa por diferentes momentos dentro de los que pueden observarse la hiperplasia adaptativa inicial a la insulinorresistencia y su posterior claudicación con una reducción de la masa celular mayor al 50%, aumento de las células α, fibrosis y aparición de depósitos amiloides1. Entre estos dos períodos, se detecta uno intermedio, correspondiente al que clínicamente se manifiesta como prediabetes (PDM2), en el que ya existen alteraciones en la dinámica de secreción normal de la insulina, con pérdida de su primer pico2.Para prevenir la progresión desde la PDM2 a la DM2, se plantean diferentes estrategias terapéuticas:• Monitorizar anualmente a estas personas ante el posible desarrollo de DM2 (E*).• Incorporarlas a programas de cambios en el estilo de vida (CEV) para lograr y mantener una pérdida del peso corporal de al menos el 7% (A).• Incorporarlas a rutinas de actividad física de al menos 150 minutos semanales de caminata enérgica (A).• Con planes de alimentación adecuados (B).• Utilizando programas de asistencia a través de aplicaciones (B).Dado su costo-efectividad (A), todos estos programas deberían ser costeados por el sistema de salud3.Se encontró que, aún sin pérdida de peso, 150 minutos semanales de actividad física (700 kcal/semana) redujeron la incidencia de DM2 en un 44%; también que, si bien un 7% de la pérdida de peso corporal es suficiente para disminuir la incidencia de DM2, los resultados son mejores reduciendo un 10%. Se estimó necesaria una pérdida de peso de entre 0,5 y 1 Kg/semana, con una restricción calórica de entre 500 y 1000 calorías/día, no habiendo un patrón definido respecto de la composición de la dieta para lograr este objetivo4.Dado que los CEV son difíciles de lograr o mantener, se puede considerar el uso de fármacos. Aquellos que demostraron efectividad en estudios aleatorizados prospectivos son: acarbosa, liraglutida, rosiglitazona, pioglitazona, glargina, orlistat, fentermina más topiramato y metformina.La metformina es la recomendada por la American Diabetes Association3 y ésta más acarbosa por la American Association of Clinical Endocrinologist and American College of Endocrinology sumando, de existir PDM2 con más de un criterio diagnóstico, TZD y/o a-GLP1. Debe tenerse en cuenta que, sumado a los CEV, con el objeto de disminuir el peso, se puede agregar medicación u otras terapias como la cirugía bariátrica5.* Nivel de evidencia

Simposio: Nuevos horizontes en la terapéutica de la diabetes mellitus tipo 1. Trasplante de páncreas, implante de islotes, células pluripotenciales: ¿cuál es la solución biológica?

Este año se celebra el centenario del descubrimiento de la insulina, realizado en la Universidad de Toronto, Canadá, por el cirujano Frederick Banting y el estudiante de medicina Charles Best, con la colaboración del químico James Collip, bajo la (discutida) dirección del fisiólogo escocés John Macleod. Desde entonces, su uso ayudó a salvar la vida de millones de personas con diabetes (DM).Aún hoy, en sus diferentes formulaciones químicas, la insulina exógena constituye el principal sustituto hormonal para tratar la DM que requiere o depende de la insulina.Si bien en la gran mayoría de los pacientes este tratamiento funciona adecuadamente, existe una proporción que no presenta buena respuesta. Sufren episodios de hiperglucemia, que los pone en riesgo de complicaciones secundarias, y de hipoglucemias que pueden ser causa de muerte en las situaciones más graves.De modo que el objetivo terapéutico para todos los pacientes con DM, pero en particular para el grupo que presenta labilidad, no es solo proveerles la insulina que necesitan, sino también hacerlo de manera que alcancen estabilidad metabólica y puedan retrasar, frenar o revertir las complicaciones secundarias de la enfermedad.Sin dudas que la mejor forma de restituir el control metabólico fisiológico de la glucemia es el aporte de células beta pancreáticas. Esto puede lograrse mediante el trasplante de páncreas vascularizado y el trasplante de islotes pancreáticos. El trasplante vascularizado se asocia con muy elevados índices de insulinoindependencia y con supervivencia del paciente y del órgano de cerca del 94% a un año luego del trasplante. Este impacto es aún más significativo en los pacientes con DM e insuficiencia renal terminal, en quienes logra elevar la supervivencia de alrededor del 50% sin trasplante, a más del 87% a cinco años después del trasplante.Por otra parte, el trasplante de islotes pancreáticos constituye un procedimiento técnicamente más sencillo, pero con índices de insulinoindependencia menores en comparación con el trasplante vascularizado (50% vs 90%, respectivamente). Sin embargo, presenta un beneficio muy marcado en términos de ausencia de episodios graves de hipoglucemia (90% a cinco años).Existen también otras líneas de investigación traslacional dirigidas a resolver dos problemas fundamentales: la escasez de órganos para trasplante y la necesidad de inmunosupresión de por vida. En este sentido, se han desarrollado diferentes estrategias, entre la inmunomodulación, la edición genética y el trasplante de células pluripotentes capaces de diferenciarse en células productoras de insulina.

Jornadas 2014

XIX Congreso Argentino de Diabetes