Cuantificación de IL-6 en la Fisiopatogenia de la Diabetes Mellitus tipo 1 en ratones CD-1.

La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad crónica, de diferentes etiologías, que se caracteriza por hiperglicemia, la que resulta de un déficit en la secreción y/o acción de la insulina. La hiperglicemia crónica condiciona, a largo plazo, el desarrollo de nefropatía, retinopatía, neuropatía y complicaciones cardiovasculares, lo que determina alta morbilidad y mortalidad de los pacientes diabéticos respecto a la población general.

Las DM se clasifican, principalmente, en DM tipo 1 (antes diabetes mellitus Insulino-dependiente o juvenil) y DM tipo 2 (no insulino-dependiente). El término de juvenil de la DM tipo 1 deriva de que se observa principalmente en niños, adolescentes y adultos jóvenes, generalmente menores de 30 años, aunque también puede aparecer en individuos de edades más avanzadas. Las tasas de prevalencia son muy bajas en los primeros años de vida, aumentan progresivamente hasta alcanzar un máximo entre los 11 y 14 años y luego descienden en forma abrupta alrededor de los 18 a 20 años, llegando a valores mínimos después de los 25 años.

El inicio de la sintomatología acostumbra a ser brusco, con síntomas cardinales atribuibles a hiperglicemia mantenida por días o semanas de evolución, tales como: poliuria, polidipsia, polifagia, astenia y pérdida progresiva de peso.

La DM tipo 1 se caracteriza por destrucción autoinmune de las células beta de los islotes pancreáticos, la que se traduce en un déficit absoluto de insulina y dependencia vital de insulina exógena. El carácter de autoinmunidad de esta enfermedad se determina por la presencia de anticuerpos anti-islotes (ICA), antiGAD y anti-insulina. [1][2]

Dato: AntiGAD

[La decarboxilasa del ácido glutámico (GAD) es una enzima que se encuentra en todas las células humanas. Cataliza la degradación del ácido glutámico, como parte del ciclo de eliminación de material de desecho (amoníaco) del organismo. La presencia en la sangre de autoanticuerpos anti-GAD es un marcador precoz del proceso que genera la destrucción de las células de islote pancreático, productoras de insulina, y en consecuencia de la diabetes tipo 1.]

A demás de presentarse una activación continua y crónica de diversas células del sistema inmunológico innato, principalmente monocitos, macrófagos y neutrófilos, que conducen a la producción de citocinas proinflamatorias. Cabe señalar que el proceso inflamatorio a su vez contribuye al desarrollo de complicaciones microvasculares y macrovasculares en las personas diabéticas.

Dato: Complicaciones

[Por otro lado, es bien conocido que con el tiempo, la diabetes tiene complicaciones macro y microvasculares. La DM aumenta el riesgo de cardiopatía y accidente vascular cerebral (AVC), así como la tasa de muerte: hasta 50% de los pacientes diabéticos mueren de enfermedad cardiovascular (principalmente cardiopatía y accidente vascular cerebral).

La retinopatía diabética es una causa importante de ceguera, y es consecuencia del daño a los pequeños vasos sanguíneos de la retina, que se va acumulando a lo largo del tiempo. Al cabo de 15 años con diabetes, aproximadamente 2% de los enfermos se quedan ciegos, y 10% sufren un deterioro grave de la visión. La DM se encuentra entre las principales causas de insuficiencia renal. De 10 a 20% de las personas con diabetes mueren por esta causa. La neuropatía diabética se

debe a lesión de los nervios a consecuencia de la diabetes, y puede llegar a afectar a 50% de los individuos. La neuropatía de los pies, combinada con la reducción del flujo sanguíneo, incrementa el riesgo de úlceras de los pies y, en última instancia, amputación.]

Estudios in vitro e in vivo indican que las citocinas proinflamatorias como el Factor de Necrosis Tumoral alfa (TNF-α), Interleucina 6 (IL-6) y Resistina, pueden ser las causantes de la resistencia a la insulina. [3]

Epidemiología.

La frecuencia de Diabetes ha aumentado dramáticamente en los últimos 40 años. En México 6.4 millones de personas refirieron haber sido diagnosticadas con diabetes.

Hasta agosto del 2009, datos del IMSS arrojan que en el país hay más de 400 mil niños que padecen diabetes tipo 1, menores a 15 años.

La Federación Internacional de Diabetes (IDF) estimó en el 2010 que México ocupó la décima posición y la novena en el 2011 entre los países con el mayor número de personas con diabetes (6.8 millones).

En el 2012, aproximadamente 350 millones de personas en todo el mundo padecían algún tipo de DM. En la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (ENSANUT) 2012, el Estado de México fue una de las entidades que registraron la más alta prevalencia (entre 9.3 y 10.1%).

Estudios epidemiológicos reportan que es más frecuente en el medio urbano (63%) que en el rural (37%), y mayor en mujeres que hombres.

Se ha estimado que la esperanza de vida de individuos con diabetes se reduce hasta entre 5 y 10 años, y los pacientes con diabetes tienen un riesgo de mortalidad dos veces mayor que las personas sin diabetes.

Según proyecciones de la OMS, la diabetes será la séptima causa de mortalidad en 2030.

Etiopatogenia.

En la determinación genética de la DM tipo 1 participan numerosos genes. El principal grupo de genes que predisponen a esta enfermedad se localiza en el cromosoma 6 humano, específicamente en 6p21. Esta región cromosómica contiene una agrupación de genes llamado Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH). Las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH), también llamadas antígenos leucocitarios humanos (HLA), son el producto de un conjunto de genes responsables de que los linfocitos rechacen tejidos trasplantados y detecten elementos extraños.[4]

Dato de Complejo Mayor de Histocompatibilidad: [Las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH), también llamadas antígenos leucocitarios humanos (HLA), son el producto de un conjunto de genes responsables de que los linfocitos rechacen tejidos trasplantados y detecten elementos extraños. Estas moléculas participan, además, en la inducción de la respuesta inmune específica, a través de la presentación del antígeno a los linfocitos T. Estos marcadores moleculares, ubicados en la superficie celular, ayudan a exteriorizar el ambiente intracelular y le confieren al individuo una identidad tisular propia, reconocida por su sistema inmune. En condiciones normales, las moléculas del CMH llegan a la membrana celular unidas a elementos propios, por lo que, al presentarlos a los linfocitos T no los activan; cuando por infección

o cambios patológicos de la célula, emergen, portando una molécula extraña en lugar de una propia, la célula T se activa y responde inmediatamente.]

Tipos de moléculas

• Clase I (CMH-I). Presentan antígenos citoplasmáticos o endógenos (sintetizados intracelularmente, p. ej. los de origen viral o tumoral y procesados por el proteasoma) a las células Tc-CD8 (citotóxicas).

• Clase II (CMH-II). Presentan antígenos intravesiculares o exógenos (sintetizados extracelularmente y procesados por los lisosomas) a las células Th-CD4 (cooperadoras).

Existe una región en el genoma denominada CMH-III, por su localización entre las regiones CMH I Y II, codifica para moléculas (FNT, factores del complemento: 2, 4 y B) que participan en la respuesta inmune, pero no comparten las funciones o características del CMH.

Estructura:

CMH-I. Molécula constituida por una cadena polipeptí- dica α, con tres plegamientos o dominios (α: 1, 2 y 3) y la subunidad β2 microglobulina. En la hendidura que se forma entre α1 y α2, se aloja el péptido antigénico que va a presentar.

CMH-II. Está integrada por dos cadenas polipeptídicas: α y β, ambas con dos dominios. El sitio de unión del péptido antigénico que presenta, se localiza entre α1 y β1.

Péptido antigénico. El antígeno, para su presentación, debe ser procesado por la célula que lo capturó y quedar reducido a pequeños péptidos, ya que los sitios a los que se une tanto en el CMH como en el linfocito T, sólo pueden alojar moléculas con un tamaño menor a 25 aminoácidos (el proceso se describe con mayor detalle en el artículo correspondiente a fagocitosis).

Expresión de isotipos y función molecular.

Moléculas CMH-I Clásicas: A, B, C Se expresan en la superficie de todas las células, excepto en las del trofoblasto, eritrocitos y neuronas. Su principal función es la presentación de antígenos al linfocito TCD8.

No-clásicas: CD1- Presenta glicolípidos bacterianos. E- Se expresa en todas las células y en el trofoblasto inhibe al linfocito NK, lo que favorece la tolerancia fetal; no interacciona con T. F- No se expresa en la superficie celular, si lo hace, regula a NK y TCD8. G- Se expresa en células del timo y del trofoblasto, donde inhibe a NK. H- Codifica a la proteína HFe que regula negativamente la absorción de hierro, su alteración se asocia con hemocromatosis.

Moléculas CMH-II Clásicas: DP, DQ, DR se expresan, constitutivamente, en la superficie de las células participantes en la «respuesta inmune» (fagocitos y linfocitos), pero por activación con IF γ se pueden expresar en otras células que, como los fibroblastos, queratinocitos, cebadas y endoteliales, también participan en esta respuesta.

No-clásicas: DM, DN, DO se encuentran en vesículas intracelulares. DM favorece la unión del CMH-II con el péptido antigénico.

Moléculas MIC (MHC-I related chains) Se expresan en la superficie celular por estímulos de estrés, infección con gérmenes intracelulares (bacterias y virus) o neotransformación (tumores o cáncer). Actúan como detectores de daño intracelular importante, por lo que las células NK o T citotóxicas al contactarlos, inducen la destrucción de la célula portadora.

Unión molecular y presentación.

CMH-II. Se sintetiza en el retículo endoplásmico y porta una molécula: la cadena invariante (Li o CD74) que protege el sitio que ocupará el antígeno, favorece su salida del retículo y lo lleva a endosomas donde se encuentra con los péptidos antigénicos. En este lugar, diversas catepsinas rompen a la cadena Li, lo que deja libre el sitio correspondiente al antígeno y permite su unión a CMH, en tanto los restos de Li (CLIP) son removidos por la molécula DM. Finalmente, el péptido antigénico emerge a la superficie unido a CMH-II, molécula a través de la cual establece contacto y es presentado al linfocito ThCD4. Si la molécula presentada resulta extraña, la célula T cooperadora se activa y secreta citocinas. Estas citocinas, pueden activar a la célula presentadora y a linfocitos y células circundantes (respuesta predominante Th1), así como estimular la producción de anticuerpos (respuesta de predominio Th2). La clase de citocinas secretadas y por ende, la función que realicen, depende del tipo de célula Th que responde. En todos los casos existe una regulación que, al término del estímulo antigénico: frena la respuesta, induce apoptosis de células activadas, inhibe la inflamación e inicia la reparación.

Dos de las tres clases de genes agrupados en MHC, los genes de clase I y de clase II, son genes que codifican para antígenos de leucocitos humanos (genes HLA). Estos antígenos constituyen proteínas de la membrana celular de los leucocitos y juegan un papel crítico en la inmuno- competencia y en el rechazo o aceptación de los transplantes, ya que normalmente tienen un papel importante en el inicio de la respuesta inmune.

En los mamíferos las moléculas HLA clase I codificadas por los genes HLA-A, B, C, E, F, G se expresan en todas las células nucleadas y en las plaquetas. Las moléculas HLA clase II son productos de los genes HLA-DP, DQ, DR, DM, DO y se expresan constitutivamente en los linfocitos B, los monocitos, macrófagos, células dendríticas, células endoteliales, células epiteliales intestinales, células hematopoyéticas tempranas y en linfocitos T activados. La Diabetes Mellitus tipo 1 se ha asociado principalmente con variantes alélicas de HLA-DR (HLA-DR3 y HLA-DR4). El DR3 y DR4 vuelva a las células β del páncreas presentadoras de antígeno provocando que las células fagocitarias eliminen los productos que estas presentan, en el caso de las células β pancreáticas su producto es la insulina. [5]

La insulina es la hormona hipoglucemiante. Como tal, su función primaria es reducir la concentración de glucosa en sangre (glucemia) promoviendo su transporte al interior de las células, pero solo actúa en este sentido sobre el tejido adiposo (adipocitos), el músculo (fibras musculares o miocitos). La insulina realiza esta función activando el transportador de glucosa GLUT 4, que solo se encuentra en la membrana plasmática de estas células, por lo que su deficiencia provoca hiperglucemia. [6]

El haplotipo MHC diabetogénico es necesario para la susceptibilidad a la DM tipo 1, pero debe ser influenciado positiva o negativamente por genes no ligados a MHC, como el gen ubicado cercanamente a la secuencia de DNA repetido minisatélite, en la región promotora del gen de la insulina (cromosoma 11p15); un gen en el cromosoma 11q y otro en el cromosoma 6q.

Los individuos con predisposición genética tienen una masa normal de células beta al momento del nacimiento y comienzan a perderlas por una destrucción autoinmune que se produce a lo largo de meses y años. Se cree que este proceso inmunológico se desencadena por un estímulo infeccioso o ambiental y que es mantenido por una molécula específica de las células beta.

El inicio de la sintomatología acostumbra a ser brusco haciéndose evidente hasta que se ha destruido aproximadamente el 80% de las células beta, con síntomas cardinales atribuibles a hiperglicemia mantenida por días o semanas de evolución, tales como: poliuria, polidipsia, polifagia, astenia y pérdida progresiva de peso.

En ese momento, las células residuales no son suficientes para mantener la tolerancia a la glucosa. Después de la aparición inicial de la diabetes, puede haber una fase llamada de “luna de miel”, en la que se controla la glicemia con dosis bajas de insulina que son producidas por las células residuales. Esta fase desaparece cuando se destruyen las células β restantes y el déficit de insulina es completo.

La hiperglicemia crónica junto con el estado inflamatorio condiciona, a largo plazo, el desarrollo de nefropatía, retinopatía, neuropatía y complicaciones cardiovasculares, lo que determina alta morbilidad y mortalidad de los pacientes diabéticos respecto a la población general.

Marcadores inmunológicos aparecen después del desencadenamiento del proceso y antes de la aparición de las manifestaciones clínicas. Luego se produce una declinación de la masa de las células beta y una alteración de la secreción de insulina, aunque se mantiene una tolerancia normal a la glucosa. La velocidad de destrucción de las células beta varía según los individuos.

Las características clínicas no se hacen evidentes hasta que se ha destruido aproximadamente el 80% de las células beta. En ese momento, las células residuales no son suficientes para mantener la tolerancia a la glucosa. Después de la aparición inicial de la diabetes, puede haber una fase llamada de “luna de miel”, en la que se controla la glicemia con dosis bajas de insulina que son producidas por las células residuales. Esta fase desaparece cuando se destruyen las células β restantes y el déficit de insulina es completo.

La estreptozotocina es un antibiótico, carcinogénico, y β -citotóxico altamente especifico. Es un componente de la nitrosourea que induce la desnaturalización del DNA en las células β-pancreáticas. Actúa fijándose a la membrana plasmática, la toxicidad de esta sustancia esta mediada por reconocimiento especifico de receptores sobre la célula β. Dentro de la célula β, la estreptozotocina produce disminución de Dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD*) al disminuir su síntesis e incrementa su hidrolisis. La Nicotinamida protege a los animales contra la citotoxicidad de estreptozotocina y aloxana así como también de la producción de radicales libres, proceso de metilación además de que produce óxido nítrico.

La inyección en ratas provoca disminución de superoxido dismutasa dependiente de Cobre y Zinc en las células esta es una enzima antioxidante natural).

La estreptozotocina daña al DNA por otros mecanismos que incrementan producción de moléculas reactivas de oxigeno (estrés oxidativo), aumenta generación de iones carbonilo altamente reactivos que hacen que el DNA se fracture por alquilación de bases y el óxido nítrico inducido por la estreptozotocina da toxicidad hacia las células β.

El daño excesivo al DNA conduce a la activación de la poli (ADP-ribosa) polimerasa, esta conduce a la depleción de NAD+ lo que puede matar a las células.

Se administra en dosis altas simples (50-60mg/kg) por vía intravenosa o intraperitoneal, causando la muerte de las células β dentro de las 24 horas o mediante dosis bajas subdiabetogenicas (5mg/kg) repetidas a los 5 a 6 días.

Es efectiva a dosis de 50 mg/kg a 200 mg/kg. La nicotinamida (500 mg/kg) aplicada intraperitonealmente 10 minutos antes que la estreptozotocina protege a las ratas contra el efecto diabetogenico. En el caso de los ratones se aplicó 165 mg. [10]

Objetivo:

En este estudio se realizó la cuantificación de IL-6 en suero en Diabetes Mellitus tipo 1 inducida en ratones CD-1 así como la determinación de los niveles semanales de glucemia para determinar el efecto nocivo de la Estreptozotocina en las células β pancreático.

Bibliografía.

1.- Arbazúa, J. (5 de Marzo del 2005). Diabetes Mellitus tipo 1: Aspectos Genéticos. MedWave, 2, 1.

2.- Leslie, D. (2003). Diabetes autoinmune latente del adulto. 18 de Mayo del 2015, de Federación Internacional de Diabetes.

3.- Vega, G. (2009). Complejo mayor de histocompatibilidad. 18 de Mayo del 2015, de Medigraphic.

Sitio web: https://www.idf.org/sites/default/files/attachments/article_5_es.pdf

4.- Fortis, M. (2008). Efecto del extracto de Psacalium peltatum sobre los niveles de citocinas proinflamatorias. 18 de Mayo del 2015, de Universidad Autónoma Metropolitana.

Sitio web: http://148.206.53.84/tesiuami/UAMI13972.pdf

Sitio web: http://www.ejournal.unam.mx/rfm/no52-2/RFM052000210.pdf

5.- Torres, S. (12 de Marzo del 2011). Factores genéticos, inmunológicos y ambientales asociados a la autoinmunidad. 18 de Mayo del 2015, de Biblioteca Virtual en Salud de Cuba.

Sitio web: http://bvs.sld.cu/revistas/ibi/vol30_4_11/ibi08411.htm

6.- Desconocido. (2011). Insulina. 18 de Mayo del 2015, de Instituto del Metabolismo Celular.

Sitio web: http://www.metabolismo.biz/web/insulina/

7.- Ramos, H. (1994). Diabetes Mellitus Experimental. 18 de Mayo del 2015, de Universidad Nacional Autonomía de México.

Sito web: http://www.fmvz.unam.mx/fmvz/cienciavet/revistas/CVvol6/CVv6c12.pdf