Esperanza prometedora, tratamiento de la diabetes con una célula madre

Esperanza prometedora, tratamiento de la diabetes con una célula madre

Amira Ragab El Barky *, Ehab Mostafa Mohamed Ali y Tarek Mostafa Mohamed

 

Departamento de Química, División de Bioquímica, Universidad de Tanta, Tanta, Egipto

 

*Autor correspondiente:

Amira Ragab El Barky

Departamento de Química

División de Bioquímica, Universidad de Tanta

Tanta, Egipto

E-mail: amiramaram52@yahoo.com

Abstracto

La diabetes mellitus representa un serio problema de salud mundial. Es una enfermedad generalizada que está afectando a muchos millones de personas en todo el mundo. Uno de los principales efectos es la disminución de la masa de las células β, que es omnipresente en la mayoría de todos los pacientes con diabetes tipo 1. El tratamiento de la diabetes sin efectos secundarios sigue siendo un reto. La terapia con células madre es una gran promesa para la reparación de tejidos y órganos lesionados. Es una de las terapias más prometedoras para la diabetes mellitus. Por lo tanto, esta revisión del artículo tuvo como objetivo educar el papel del MSCS en la diabetes.

 

Gráficamente abstracto

imagen

 

Palabras claves

diabetes, células madre, células madre mesenquimales

 

Abreviaturas

DM: Diabetes Mellitus, IPCs: Células productoras de insulina, STZ: Estreptozotocina, TBARS: Sustancias Reactivas con Ácido Tiobarbitúrico, MSCs: Célula Madre Mesenquimal

 

Introducción

La diabetes es un problema de salud global que es característico de la hiperglucemia, que provoca la reproducción de los radicales libres, por lo que el estrés oxidativo se producen [1]. DM generada a partir de la destrucción de la célula beta pancreática que provoca disminución de la secreción de insulina, los defectos del receptor de insulina y, por tanto, afecta a su acción o se deriva de una combinación de ellos [2]. La hiperglucemia crónica, que surge según la diabetes, puede causar daño severo, disfunción y fracaso de diversos órganos [3]. Se espera que para el año 2035, habrá numerosas personas que ganan diabetes que saltarán más de 592 millones [4]. La diabetes está implicada en numerosas complicaciones, por ejemplo, retinopatía, neuropatía, enfermedad renal y enfermedad vascular periférica [5]. Diferentes procesos patógenos están implicados en el avance de la diabetes, los procesos t difieren de la destrucción completa de la β-célula pancreática a la rareza de las acciones de insulina [2, 3].

 

La terapia con células madre es una gran promesa para la reparación de tejidos y órganos lesionados. Es una de las terapias más prometedoras para la diabetes mellitus [6]. El tejido de los islotes trasplantados imita con mucho cuidado la fisiología de los islotes gastados y los pacientes ya no necesitan inyecciones diarias de insulina. Este artículo de revisión tiene por objeto elucidar el papel potencial de la célula madre mesenquimal (MSC) en el control de los daños de los tejidos vitales en la diabetes.

 

Célula madre mesenquimal (MSC)

Las células madre son células no especializadas que tienen la capacidad de auto-renovación y diferenciación en respuesta a la señal adecuada [7]. Las MSC son células de médula ósea, diferentes de las células madre hematopoyéticas, que poseen una amplia proliferación y capacidad para diferenciarse en muchos tipos celulares diferentes, incluyendo osteocitos, adipocitos, condrocitos, miocitos, cardiomiocitos y neuronas. El mayor número de MSC se encuentra en los recién nacidos que se reduce durante la vida útil a alrededor de la mitad a la edad de 80 [9].

 

Células madre y diabetes mellitus

La terapia con insulina ha mejorado enormemente la calidad de vida en pacientes con diabetes, especialmente en individuos con diabetes tipo 1. Sin embargo, el método es inexacto y no controla completamente la variación de minuto a minuto en la glucosa sistémica en sangre [10]. Debido a estas deficiencias, la investigación se ha dirigido hacia el establecimiento de terapias basadas en células que eluden la necesidad de la entrega de insulina exógena mediante la inyección convencional o más moderna tecnología de la bomba [11, 12].

 

Las células madre generan un interés increíble en la reparación de tejidos y órganos que fallan [12]. El remedio de células madre se ha convertido en un buen concepto para crear células productoras de insulina para pacientes con tipo I [13]. Los islotes de Langerhans tienen su propio sensor de glucosa, producen y liberan insulina en respuesta a la glucosa, preservan la normoglucemia y la función. Por lo tanto, la sustitución de células β por trasplante de células de islotes puede prevenir la diabetes. Los dos tipos de trasplantes clínicos de células de islotes que se han completado incluyen el trasplante de células de islotes alogénicos para el remedio de la diabetes tipo 1 y el trasplante de células de islotes autólogos para la protección de la diabetes quirúrgica después de una pancreatectomía total. El trasplante de células de islotes alogénicos tiene varios obstáculos tales como los resultados inestables del aislamiento de islotes. Los efectos secundarios que pueden surgir de inmunosupresores y la demanda de múltiples personas para el trasplante del páncreas lo hacen muy difícil [14].

 

Las células madre mesenquimales crecerán y se diferenciarán según su entorno. In vivo, cuando se inyecta en el páncreas, es predecible que las MSC pueden diferenciarse para crear células pancreáticas con funciones exocrinas y endocrinas. Por lo tanto, el trasplante de MSC de células madre de médula ósea puede reparar el páncreas en su papel para proporcionar efectos paracrinos y otros efectos de diferenciación celular [15].

 

]. Células madre de médula ósea pueden diferenciarse en células que pueden secretar insulina in vitro [16, 17], pero Bartholomew et al. no fueron capaces de confirmar este hallazgo. El páncreas es un órgano que tiene limitada capacidad para proliferar [18]. Sin embargo, estas células MSC pueden proliferar y diferenciar in-vitro [19]. Se ha estudiado el uso de factores de crecimiento en los procesos de diferenciación. La mayoría de los factores de crecimiento son pleiotrópicos y cambia la motilidad, la proliferación, la morfogénesis y la supervivencia de las células [20]. Se han utilizado muchos diseños diferentes para estimular la diferenciación de las células productoras de insulina (IPC) de las células madre in vitro. Estos diseños han participado en el procedimiento de diferenciación utilizando medio especial, una variedad de inducción y diferentes factores de crecimiento, tales como derivados de vitaminas, por ejemplo, nicotinamida [21], GLP-1, que es un agente antidiabético en la expansión de células β , la función, la propagación y la neogénesis [22], y alimentó las células ES con ácido todo-trans retinoico [23], betacelulina, activina A [24]. En las ratas T1DM, MSC fue capaz de diferenciarse para crear células pancreáticas productoras de insulina, insulina y la mejora de los síntomas de la diabetes [25, 26] .Estas células beta pancreáticas productoras de insulina expresan los múltiples genes que se relacionan con el desarrollo o la función de las células beta pancreáticas, incluida la alta expresión de homeobox pancreático y duodenal 1, insulina y glucagón [26]. ], y fueron capaces de liberar la insulina de una manera dependiente de la glucosa que llevó a refinamiento del estado diabético en STZ inducida por la diabetes en ratones desnudos [26]. El trasplante de MSC en la diabetes inducida por STZ en ratones C57Bl / 6 induce a alcanzar un nivel normal de glucosa en sangre y previene la glucosuria. Esto se acompañó de una mejoría de la función renal y la histología pancreática de la regeneración de los islotes beta-pancreática normal [27]. En los ratones NOD diabéticos, la inyección de MSC tiene la capacidad de reducir las células T diabetogénicas para penetrar los islotes de células beta pancreáticas y, de este modo, prevenir la destrucción de las células β [28]. Hay una acción mutua de MSC en cotransplante con islotes pancreáticos que resultó en la modificación de la morfología del injerto y la revascularización mejorado, lo que indica que los posibles factores tróficos secretados por MSC están ayudando insectos gremio [29]. Además, la inyección intravenosa múltiple (IV) de MSC a un modelo de roedores de T2DM dio lugar a niveles normales de glucosa en sangre, que se mantuvo estable durante aproximadamente más de dos meses después de la infusión. Por otra parte, la insulina sérica y C-péptido niveles fueron restaurados de nuevo a los niveles normales después de MSC inyección y los islotes pancreáticos fueron reparados [30] .Previous y recientes estudios sobre las células madre de tratamientoOn un estudio de Aziz et al. [31] derivaron MSCs de la médula ósea de ratas albinas macho, que caracterizaron las MSC morfológicamente y por marcador CD29 y infundieron MSC (5 × 106 células / rata) en ratas hembra inducidas por STZ. Las ratas hembras diabéticas que recibieron MSC mostraron una disminución significativa en los niveles séricos de glucosa y un aumento significativo de los niveles séricos de insulina en comparación con el grupo STZ no tratado. Por otra parte, el rendimiento cardiovascular también se mejoró en el grupo STZ / MSC en comparación con el STZ no tratados grupo [31]. Además, afirmaron que las MSC mejoran la función renal y concluyen que los MSC son capaces de mejorar la función renal y regenerar los tejidos renales en las ratas nefropatías diabéticas más probablemente a través de su acción paracrina a través de diferentes factores de crecimiento como VEGF, TGFβ y TNFα y antiapoptótico a través de los genes bcl2 y Bax (Tabla 1) [32]. Fuente Dosis Modelos experimentales de diabetes Vía de administración Historia diabética Después de infusiones de células madre Células madre derivadas de tejido adiposo (ADSCs) 3 × 106 ADSCs autólogas en 0,5 mL PBS Tipo II, hembra Ratas sprague-dawley (8 semanas) Inyección de la vena de la cola, Detrusor en el momento de la laparotomía repetida El grupo de animales diabéticos tuvo una reducción moderada de la insulina plasmática, un nivel de glucosa en plasma significativamente más alto y más dislipidemia en relación con el grupo control. Se observó una función de micción mejorada en ratas tratadas con ADSCs en comparación con ratas tratadas con solución salina tamponada con fosfato. Aunque algunos ADSCs se diferencian en células de músculo liso, la vía paracrina parece desempeñar el papel principal en este proceso, dando como resultado la reducción de la apoptosis y la preservación de la red de capilares sub-endoteliales. [68] Células madre mesenquimales de médula ósea, células pancreáticas • 200.000 células MSC • 200.000 células pancreáticas (PSC) Ratas Wistar Intraperitonealmente Los niveles de glucosa en sangre (ayuno y 2 h post prandial) aumentaron significativamente después de la inyección de aloxán. Por otra parte, tanto el péptido C como los niveles de insulina disminuyeron significativamente. El nivel de glucosa plasmática (ayuno y 2 h post prandial) disminuyó significativamente después del trasplante de MSC y PSC. Por otra parte, el nivel de péptido C y la insulina fue significativamente mayor después del trasplante de MSCs y PSCs [15] • Células madre mesenquimales de médula ósea • Células productoras de insulina (IPCS) 1 × 1 05 MSC células / rata1 × 105 Células IPCs / rata Tipo I, ratas Wistar Inyección de la vena de la cola Hubo un incremento increíble en los niveles de glucosa en suero y una disminución significativa en el nivel de insulina sérica en los grupos de diabetes inducidos por STZ en comparación con el control grupo normal El grupo tratado con MSC redujo significativamente el nivel elevado de glucosa en suero. Además, tanto el grupo tratado con MSC como el grupo tratado con IPC mostraron un aumento significativo en los niveles séricos de insulina después de seis semanas del experimento en comparación con el grupo de diabetes inducido por STZ, pero no alcanzó el valor normal en comparación con el grupo control normal. [6] Células madre de sangre del cordón umbilical (hUCBSCs) 1,5 × 107 células Los pacientes eran diabetes tipo II complicada con impotencias Corpus cavernosa Todos tenían hallazgos de laboratorio normales, excepto la diabetes mellitus relacionada Los niveles de glucosa en sangre se redujeron a las segundas semanas y se necesitó reducir el dosis de medicación de un mes en insulina y tres meses en agente hipoglucémico [69] Células madre mesenquimales derivadas de médula ósea 106 células por rata Tipo 1, nefropatía diabética ratas albinas femeninas Inyección intravenosa en vena de cola de rata Nefropatía diabética con glucosa en sangre> 200 mg / dl. La terapia con MSC mejoró significativamente los niveles de albúmina urinaria, urea sérica, creatinina y glucosa 24 h. [32] Células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea humana • 1 millón de MSC no diferenciadas • 1.000 grupos de IPC Ratones desnudos diabéticos Espacio subcapsular renal Los ratones diabéticos tenían niveles de glucosa en la sangre superiores a 16,5 mmol / L. Los niveles de glucosa en sangre de los ratones diabéticos implantados con los grupos diferenciados de células se normalizaron en pocos días, mientras que los que no recibían células o células indiferenciadas permanecieron hiperglucémicos. [37] Tabla 1. Fuentes y dosificación de células madre.La sangre del cordón umbilical humano, que se derivó de donantes sanos y todos ellos se verificaron para detectar cualquier anticuerpo antígeno patogénico y solo que son libres se utilizaron para aislar células madre humanas derivadas de sangre de cordón umbilical CB -SCs. Concluyeron que los pacientes T1D han realizado una mejoría del control metabólico y también han mostrado una reducción significativa en una autoinmunidad que dura varios meses después de un único tratamiento e indicaron que la mejoría puede lograrse con más de una dosis. En particular, la inversión de la autoinmunidad, conduce a la regeneración de islote β-células y la mejora del control metabólico en larga data T1D sujetos [33]. MSC se generó a partir de 10 gramos de tejido adiposo [34]. El MSC se cosechó al día 10 después del cultivo de MSC, luego se diferenciaron para crear Células de Secreción de Insulina pancreáticas (ISC) al día 14, se cuantificaron usando un hemocitómetro y se probaron la esterilidad, viabilidad y marcadores de secreción de insulina tales como Pax-6, Ipf- 1, e Isl - 1 por inmunofluorescencia. El inóculo preparado se mezcló entonces con células madre hematopoyéticas (HSC) generadas a partir de 100 ml de BM cultivadas que se aspiró el día 9 [35]. Un inóculo de células combinadas de la ISC y HSC se infundió como se describe anteriormente en la circulación portal, el timo y en el tejido subcutáneo [35]. Diez pacientes que sufrían de diabetes con una edad media de 20,2 años, que sufrían de diabetes, aproximadamente 8,1 años atrás, fueron sometidos a infusión de MSC, los resultados mostraron que el tratamiento MSC no tiene efectos secundarios para todos los pacientes diabéticos. Todos los pacientes tuvieron mejoría en péptido C, Hb1Ac, niveles de azúcar en sangre y demanda de insulina exógena. Después de 3 meses de infusiones MSC, los anticuerpos GAD se analizaron y mostró una reducción significativa [36]. En un estudio de Gabr et al. [37], los Aspirates de médula ósea (BMA) fueron recogidos en un anticoagulante heparin halcón tubo de seis consentimiento donantes (Tabla 1]. Los BMA se diluyeron 1: 1 con medio de Eagle modificado con Dulbecco de baja glucosa, suero bovino fetal al 10%. Después de 3 días, se retiraron las células no adherentes. Las MSC adherentes restantes se cultivaron hasta una confluencia del 80% antes de pasar con tripsina. En el paso 3, las MSC se diferenciaron para crear células pancreáticas productoras de insulina. La capacidad de células diferenciadas se estableció normoglycemia en ratones desnudos diabéticos fue examinado por su implantación en el espacio sub capsular renal. Los sueros de ratones diabéticos tratados con IPC contenían insulina humana y c-péptido, pero niveles miserables de insulina de ratón. BM-MSCs de sujetos humanos diabéticos y no diabéticos podría ser diferenciado sin manipulación genética para formar CIP que, tras el trasplante, podría mantener la euglucemia en ratones diabéticos durante 3 meses [37]. Barky et al. [6] MSC derivados de la médula ósea de ratas albinas blancas macho. MSCs se distinguieron morfológicamente y por CD -ve 34 y CD + ve 105. A continuación, se diferenciaron en IPCs y ambos fueron infundidos en la vena independiente de la cola STZ inducida por la diabetes en ratas (Tabla 1]. Se informó que tanto el MSC como el IPCs mejoraron significativamente el peso corporal, S. Insulina, α-amilasa, adiponectina, creatinina, colesterol total, TAG, IL-6, TNF-α e hígado L-MDA y los niveles de glucógeno en STZ inducida diabetes modelo y las células madre concluidas, que tienen t la capacidad de diferenciarse en células productoras de insulina (IPC), proporcionaría una fuente potencialmente libre de células de islotes para el trasplante y mitigaría las principales limitaciones de disponibilidad y rechazo alogénico. Por lo tanto, la terapia con células madre se está convirtiendo en la terapia más favorable para la DM [6]. Acción mecánica de MSCs en diabetesDiabetes Mellitus (DM) es metabólica, trastorno endocrino en todo el mundo; por lo general se acompaña de diversas complicaciones como retinopatía, neuropatía, nefropatía y enfermedad cardiovascular [38]. Es un problema de salud pública importante en todo el mundo y es la principal causa de mortalidad global. [39] El tipo I es un trastorno autoinmune con destrucción completa de las células β pancreáticas por lo que se caracteriza por la deficiencia de insulina y requiere la inyección de insulina para su mientras que el Tipo II es la resistencia a la insulina y puede manejar mediante la administración de drogas sintéticas [40]. Tanto la diabetes tipo I como la diabetes tipo II son considerables problemas de salud pública con numerosas complicaciones, lo que conduce a un aumento constante en los costes de tratamiento [41]. Varios tipos distintos de diabetes mellitus existen y son causados ​​por una interacción compleja de factores genéticos y ambientales. El estrés oxidativo da lugar a complicaciones macro y micro vasculares que ejercen toxicidad en diferentes órganos vitales en el paciente con diabetes [43]. Estrés oxidativo es producido por la formación de glucosa avanzada producto final que tiene un papel importante con las complicaciones diabéticas [44]. Los radicales libres resultaron en daño oxidativo mediada por el estrés y el programa mejorado de la muerte de las células β [45]. También reacciona con ácidos grasos poliinsaturados, que existen en la membrana y causan peroxidación de lípidos [46]. El alto nivel de marcador de peroxidación de lípidos, Thiobarbituric Acid Reactive Substances (TBARS), en la diabetes se concede es una indicación de la deficiencia de los antioxidantes [47]. MSC tiene un efecto beneficioso sobre la glucemia a través de una diferenciación directa de células capaces de producir insulina, oa través de un efecto indirecto sobre la secreción de los moduladores inmunes, que previenen las células T endógenas de la destrucción de las células β pancreáticas u otros factores aún desconocidos que tienen un efecto sobre la secreción o la acción de la insulina. (Figura 1) [48] .diabetes-management-MSCs-diabetesFigura 1: El mecanismo de acción de MSCs en la diabetes.MSCs fueron capaces de diferenciarse para crear células productoras de insulina pancreática en modelos animales STZ-T1DM , la secreción de insulina y alivio, la complicación diabética, estas células productoras de insulina expresar múltiples genes como la caja duodenal casa 1, la insulina y el glucagón y fueron capaces de secretar insulina que responsable de la disminución del nivel de glucosa y por lo tanto mejorar la diabetes en STZnude ratones [ 49] .Algunos factores tróficos, como el factor de crecimiento endotelial vascular [50], el factor neurotrópico ciliar, el factor de Von Willebrand [51], y Il-6 [52], pueden ser liberados por MSCs y han th e capacidad para prolongar la vida de los islotes. Scuteri [53] confirmó que MSCs pueden proporcionar una larga supervivencia para los islotes de Langerhans y también dotar en la creación de Pdx1. Por lo tanto, la utilización de células madre se está convirtiendo en la terapia más prometedora para la DM [54]. Las células madre mesenquimales de médula ósea (BM-MSCs) pueden ser utilizadas para originar células productoras de insulina. BM-MSCs tienen un interés especial porque los pacientes con diabetes mellitus que incidentalmente reciben una transfusión de médula ósea puede mejorar la función de las células β [56]. Además, está disminuyendo factores apoptóticos, tales como IL-1β así; puede disminuir la apoptosis [57]. Las células madre mesenquimales tienen un efecto inmunosupresor [58], anti-inflamatorio y características inmunomoduladoras [59]. Chen et al. [60] declaró que MSCs podría diferenciar con éxito in vitro para crear células pancreáticas β-like. Estas células eran morfológicamente idénticas a las células beta pancreáticas. Además, también podrían transcribir, traducir y excretar insulina. Las células madre mesenquimales se pueden convertir para crear células productoras de insulina pancreática y su potencial remedio terapéutico para la diabetes se basa en la capacidad de diferenciación [61]. Cuando las BMSC en el 3º paso eran confluentes entre el 70% y el 80%, se diferenciaron para crear células productoras de insulina pancreática usando cataplasma de un factor de crecimiento, por ejemplo, activina A, β-fibroblastos y factor de crecimiento epidérmico, 2- mercaptoetanol, nicotinamida y glucosa alta . El procesamiento de BMSC con factores promotores de insulina tales como nicotinamida, inducción de glucosa alta y factores de crecimiento tales como activina A y GLP-1 puede convertirlos en células beta pancreáticas y producir insulina. La nicotinamida, que es un inhibidor de la poli (ADP-ribosa) sintetasa, es un inductor bien conocido para diferenciar las células madre de las células beta pancreáticas y puede proteger a las células de la glucotoxicidad inducida por la exposición a la alta glucosa [62]. Además, Tang et al. [62] teoría alta concentración de glucosa es un fuerte inductor de la diferenciación de los islotes pancreáticos. Sin embargo, Sun et al. [61] declaró que el uso de medios con alta concentración de glucosa sólo no puede diferenciar MSC médula ósea para crear insulina p roducing células. La Activina A, que es un miembro de la superfamilia del factor de crecimiento transformante-beta, puede ajustar la neogénesis de las células β en ratas y estimular a los ESC a crear células productoras de insulina [63-65]. Neshati et al. [64] informaron que los MSCs pueden ser diferenciados para crear células pancreáticas beta usando medios que contienen alta concentración de glucosa, nicotinamida y 2-mercaptoetanol. Además, Mohamed et al. [65] informaron que las concentraciones bajas de glucosa pueden utilizarse para la expansión celular y para la diferenciación para crear células pancreáticas productoras de insulina. El medio fue sustituido por glucosa alta, que considera el primer paso de los procesos de diferenciación. El segundo paso de la diferenciación MSCS para crear células productoras de insulina pancreática se realiza a través del tratamiento de β-mercaptoetanol y nicotinamida como factores promotores [66, 67]. Conclusión Este artículo de revisión ha mostrado algunas de las principales funciones de MSCs como una nueva terapia para la diabetes. La terapia con células madre ha generado un interés increíble por la falla en los tejidos, la reparación y regeneración de los órganos. Las Células Madre Mesenquimales de la médula ósea (MSCs) pueden usarse para crear células beta pancreáticas, por lo que los pacientes ya no necesitan múltiples inyecciones diarias de insulina. El trasplante de MSCs podría reformar el páncreas en su papel para proporcionar efectos paracrinos y otros efectos de diferenciación celular.Fuentes destacados • La diabetes mellitus es un trastorno metabólico que afecta a muchos millones de personas en todo el mundo • DM generada por la destrucción de la célula beta pancreática o la resistencia a la insulina • La terapia con células madre es una gran promesa para la reparación de tejidos y órganos lesionados • La célula madre es una de las terapias más prometedoras para la diabetes mellitus.Tipo de islotes trasplantados imita con mucho cuidado la fisiología de los islotes gastados y los pacientes ya no necesitan inyecciones diarias de insulina.