Demuestran los Efectos Favorables de la Eritropoyetina sobre la Masa de Células Beta Pancreáticas

• AUTOR : Choi D, Schroer S, Woo M
• TITULO ORIGINAL : Erythropoietin Protects Against Diabetes Through Direct Effects on Pancreatic Beta Cells
• CITA : Journal of Experimental Medicine 207(13):2831-2842, Dic 2010
• MICRO : La eritropoyetina se asocia con un efecto protector contra la diabetes en modelos de experimentación in vivo y ex vivo, atribuido al incremento de la masa de células beta debido a mecanismos inhibidores de la apoptosis y promotores de la proliferación y la angiogénesis.

Introducción

Tanto la diabetes tipo 1 (DBT1) como la diabetes tipo 2 (DBT2) son el resultado de la deficiencia crónica de insulina, cuyas consecuencias incluyen las alteraciones de la homeostasis de la glucosa, la hiperglucemia y las complicaciones vasculares. Ambas enfermedades se caracterizan por una masa funcional insuficiente de células beta.

La eritropoyetina (EPO) actúa mediante la estimulación de la formación y supervivencia de los eritrocitos. No obstante, se ha demostrado en estudios recientes la presencia de receptores de la EPO (EPO-R) en otros tejidos, como el cerebro, el útero, el riñón y los islotes pancreáticos. Por consiguiente, los efectos biológicos de la EPO sobre los tejidos no eritroides es motivo de investigación. Se señala que esta hormona podría vincularse con efectos citoprotectores en relación con la diabetes. Así, en individuos diabéticos se ha descrito mayor incidencia de deficiencia de EPO y anemia; además, en un ensayo clínico con gran cantidad de pacientes sin diabetes, la terapia con EPO se correlacionó con un incremento significativo de la incidencia de hipoglucemia como efecto adverso.

La unión de la EPO con su receptor desencadena distintas vías de señalización (quinasas JAK2-STAT5 y de fosfatidil-inositol [PI3K], entre otras). La activación de la vía de la quinasa JAK2-STAT5 provoca trascripción de genes vinculados con la angiogénesis, así como con la proliferación y la supervivencia celular. En este estudio, se presentan los resultados de una investigación de los efectos protectores de la EPO en un modelo con animales con diabetes inducida.

Métodos y resultados

En los roedores, se describe la presencia del ARN mensajero (ARNm) del EPO-R en distintos tejidos, incluidos los islotes pancreáticos y las células beta. En una primera experiencia, se evaluaron los efectos de la administración de EPO recombinante humana (EPO-RH) en ratones con DBT1 inducida por el uso de dosis múltiples de estreptozotocina. Se indicó ya sea EPO-RH o bien solución fisiológica a ejemplares de 6 a 8 semanas de vida durante 4 semanas a partir de los 7 días posteriores a la inducción de la DBT1. Se confirmó que los animales tratados con EPO-RH presentaron niveles normales de glucemia durante el período de observación, así como una reducción significativa de la glucosa plasmática en ayunas. Tras descartar la participación de un aumento de la sensibilidad a la insulina en los tejidos periféricos, estos cambios metabólicos se atribuyeron a efectos directos de la EPO sobre las células beta.

En este modelo de experimentación, se comprobó, además, un incremento del área de las células beta, evaluadas mediante la detección específica del marcador Ki67 y de la reducción de los niveles de células positivas para el marcador TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling). De la misma forma, se demostró mediante pruebas de reacción de cadena de la polimerasa que los islotes de los roedores tratados con EPO-HR se caracterizaban por una mayor expresión de los niveles de ARNm del factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF) y del gen BCL-xL. Estos resultados señalan la inhibición de la apoptosis y el incremento de la angiogénesis en los islotes pancreáticos de los roedores tratados con EPO-RH. En este modelo de DBT1 inducida, se observó, también, una disminución acompañante de la expresión de citoquinas inflamatorias.

Asimismo, se comprobó que la administración de EPO-RH después de 2 semanas del comienzo del uso de dosis de estreptozotocina se vinculó con la reversión del efecto deletéreo sobre las células beta, en términos del área ocupada por estas células en los islotes de los animales de experimentación.

Se efectuó una segunda experiencia en la cual se evaluaron los efectos de la terapia con EPO-HR en un modelo murino de DBT2 asociada con mutaciones del receptor de la leptina (ratones db/db). Con este objetivo, se inoculó el fármaco o bien un placebo en ejemplares de sexo masculino de 5 semanas de vida con hiperglucemia grave. Se confirmó que, en los animales tratados con EPO-HR, la glucemia descendió y se mantuvo en niveles menores a los observados en los ejemplares de control. En coincidencia con la prueba efectuada en los roedores con DBT1 inducida, los animales bd/bd optimizaron la homeostasis de la glucosa por mecanismos independientes de la mejoría de la sensibilidad periférica a la insulina. Además, se comprobó un incremento estadísticamente significativo del área ocupada por las células beta en los islotes pancreáticos, así como una mayor expresión de los ARNm de los genes BCL-xL y VEGF. Se destaca que la secreción de insulina estimulada por la glucosa aumentó en los ratones db/db, como probable consecuencia de una mayor actividad funcional de las células beta mediada por efectos de la EPO. Se reconoció que la EPO-RH se asociaba con una disminución de la glucemia, incluso en animales no diabéticos, sin episodios de hipoglucemia.

Con la meta de definir los posibles mecanismos moleculares responsables de los efectos de la EPO sobre las células beta, se aislaron los islotes pancreáticos de los animales tratados con EPO-RH para la cuantificación de los transcriptos del gen BCL-xL. Este gen es uno de los principales objetivos de la vía de señalización STAT5, relacionada con efectos antagonistas de la apoptosis. Se reconoció también un aumento del nivel de transcriptos del gen c-kit, un marcador de las células madres presente en los procesos de regeneración de las células beta que suceden a la destrucción de los islotes.

Si bien la EPO parece emplear distintos mecanismos celulares de señalización, la vía de la JAK-STAT se considera el principal proceso involucrado. Se reconoce que la vía del PI3K-Akt también forma parte de estos circuitos relacionados con la protección tisular mediada por la EPO.

Igualmente, se llevaron a cabo experiencias en modelos ex vivo de perfusión de islotes pancreáticos. En estos diseños experimentales, se destacó que la liberación de insulina en todas sus etapas era similar para los animales de control y para aquellos tratados con EPO-RH. En consecuencia, se especula que el fármaco carece de efectos sobre la secreción de esta hormona, mientras que parece ejercer sus efectos protectores mediante el incremento de la masa y la viabilidad de los islotes. De todos modos, por medio de la determinación aleatoria de la glucemia en roedores genomodificados que no expresaban al EPO-R, se definió cómo la señalización endógena mediada por la EPO no parece esencial para la regulación de la masa de células beta en condiciones de homeostasis de la glucosa. En cambio, se requirió la presencia de este receptor para obtener efectos beneficiosos de la terapia con EPO-RH en los ejemplares con DBT1 inducida por exposición a la estreptozotocina, según se comprobó en pruebas con roedores con genotipo RIPcre+/EPO-RFL/FL. En este contexto, en los islotes de estos animales, después del tratamiento con EPO, no se advirtió una inducción de los genes evaluados, lo cual sugirió la necesidad de la expresión del EPO-R en las células beta para lograr la regulación a nivel de la trascripción por la exposición a la EPO-RH.

Discusión

Los autores manifiestan que la disfunción y mortalidad de las células beta es un evento central en la DBT1 y la DBT2. Sobre la base de la presencia del EPO-R en tejidos no eritroides, se investigó el potencial efecto citoprotector de la EPO sobre las células beta en modelos experimentales. De acuerdo con los resultados, la administración de EPO-RH se asoció con protección contra la diabetes por medio de efectos biológicos directos sobre las células beta, mediados por el EPO-R y por la activación de la quinasa JAK2. Estos efectos parecen relacionados con la promoción del crecimiento y la supervivencia de estas células, sin modificaciones significativas en su capacidad funcional. De este modo, se comprobaron acciones vinculadas con efectos angiogénicos, proliferativos y de disminución de la apoptosis. El aumento de la expresión del gen BCL-xL inducido por la EPO parece el mecanismo fundamental por el cual este tratamiento inhibe la apoptosis de las células beta durante la progresión de la diabetes, de acuerdo con experiencias previas.

Además, la angiogénesis relacionada con la administración de EPO-RH se vinculó con mayor expresión de VEGF en los islotes pancreáticos, dependiente de los efectos sobre el EPO-R y la vía de la quinasa JAK2. El VEGF desempeña un papel relevante en el mantenimiento de la integridad de la microvasculatura y la cicatrización tisular.

Conclusión

De esta manera, los autores concluyen que la EPO se asocia con un efecto protector contra la diabetes en modelos in vivo, atribuido al incremento de la masa de células beta debido a mecanismos inhibidores de la apoptosis y promotores de la proliferación y la angiogénesis. Las futuras investigaciones acerca de la biología de la EPO podrían asociarse con la potencial creación de nuevas estrategias para la prevención y el tratamiento de la diabetes.

Especialidad: Bibliografía - Endocrinología