TRASPLANTES DE ISLOTES PANCREÁTICOS Y OTRAS PROPUESTAS PARA TERAPIA CELULAR
DR. BERNAT SORIA ESCOMS
Catedrático de Fisiología y Director del Instituto de Bioingeniería
Universidad Miguel Hernández. Elche (Alicante)
1. El Trasplante de Islotes Pancreáticos
El descubrimiento de la insulina a comienzos de la tercera década del siglo XX transformó el pronóstico de los enfermos de diabetes. La diabetes pasó de ser una enfermedad aguda incurable a una enfermedad crónica para la que se poseen cada vez mejores tratamientos. Sin embargo, la prevalencia de las complicaciones a largo plazo de la diabetes mellitas, junto con la disminución en la calidad de vida y los altos costes (directos e indirectos) asociados han propiciado la búsqueda de alternativas terapéuticas. Los resultados del Diabetes Control and Complications Trial (8) han sido determinantes acerca del efecto beneficioso de un control más estricto de la glucemia con la terapia intensiva con insulina.
Las nuevas insulinas, las nuevas formulaciones y vías de administración y el uso de bombas de insulina permiten acercarse al objetivo de un control fisiológico de la glucemia. Sin embargo, sólo el trasplante de células productoras de insulina procedentes de donantes conlleva la independencia de la insulina y, quizás la curación de la diabetes tanto para los diabéticos tipo 1. No obstante, esta alternativa terapéutica esta limitada por los efectos colaterales de la inmunosupresión (18).
Los poco satisfactorios resultados que hasta el año 2000 había generado el alotrasplante de islotes pancreáticos (sólo un 19% eran independientes de insulina durante más de siete días y sólo un 9% por un período superior a 12 meses) hizo que se fuera poco a poco abandonando dicha estrategia. A pesar de su mayor complejidad quirúrgica y del uso de inmunosupresores convencionales, el doble trasplante riñón-páncreas alcanza un éxito del 80%. El grupo de Edmonton (14,15) exploraron las causas por las que el trasplante de islotes sólo tenía éxito en el 10 % de los pacientes.
Encontraron las siguientes explicaciones:
- masa insuficiente de islotes trasplantados,
- efectos lesivos de los inmunosupresores y
- escasa viabilidad del material trasplantado.
Estos autores pasaron a trasplantar una masa suficiente (entre 700.000 y 900.000 islotes por paciente) utilizaron islotes frescos y nuevos inmunosupresores (sirolimus, tacrolimus y un anticuerpo monoclonal contra el receptor de la
interleukina-2.
Con esta aproximación se consiguió un éxito cercano al 100% en la independencia de insulina en los casos tratados de diabetes inestable en la que el riesgo de los pacientes es superior a los de la inmunosupresión. El trasplante de islotes posee aun algunas limitaciones antes de poder hacerlo extensivo a la población diabética que precisa de la inyección de insulina (pacientes con diabetes tipo 1 y muchos diabéticos tipo 2.
Por ejemplo, los efectos secundarios de la inmunosupresión, en este campo el objetivo debe ser la búsqueda de inmunosupresores sin efectos lesivos sobre islotes de Langerhans (como ocurre con la ciclosporina [9]) o que no sean diabetógenos (como ocurre con los esteroides suprarrenales). Por otra parte se ha de disponer de métodos más eficientes en la obtención y conservación de islotes.
Por último, dada la limitación de material con el que siempre nos encontraremos, hay que desarrollar procedimientos para la obtención in-vitro de nuevas células beta2.
Aplicaciones Clínicas de las Células Madre
Con aproximadamente 34 donantes/millón de habitantes, España posee la cifra de donantes más alta del mundo. Es decir, se podría disponer de unos 1350 páncreas por año. Pero, incluso si se alcanza el objetivo de normalizar la glucemia de un paciente tipo 1 con un solo donante y no con los dos o tres que ahora mismo son necesarios (14,15), nunca dispondremos de bastantes donantes como para tratar a los 100.000 diabéticos tipo 1 que se estima hay en nuestro país (sin incluir los diabéticos tipo 2 que podrían ser subsidiarios de esta terapia). Solo si somos capaces de generar nuevas células beta dispondremos de bastante material para atender las necesidades de nuestros pacientes. En este punto la Ingeniería Celular con células madre puede ser de gran utilidad. Las células madre o células troncales ("stem cells") son células que poseen la doble propiedad de poder regenerarse a si mismas o de diferenciarse en otros tipos de células (21,22).
Los ejemplos más obvios de células madre totipotenciales (que pueden dar lugar a cualquier célula) proceden del desarrollo embrionario, aunque también se ha postulado su presencia en el individuo adulto. Un objetivo prioritario en la terapia celular de la diabetes mellitus es la obtención de células beta mediante técnicas de ingeniería celular. El grupo de Ingeniería Celular y Tisular del Instituto de Bioingeniería ha desarrollado un método para la obtención de células que contienen y liberan insulina a partir de células embrionarias de ratón (17,21,22).
El procedimiento se desarrolla en tres pasos: diferenciación in-vitro, selección clonal y maduración. El implante de estas células a ratones a los que se provoco una diabetes experimental mediante inyección de 200 mg/kg de streptozotocina normalizo la glucemia en el 100% de los casos la glucemia… por el contrario, ninguno de los ratones o trasplantados sobrevivió mas allá de 4-6 semanas. Cuatro meses mas tarde se pudo comprobar que tanto en bazo como en hígado, adonde llegan por vía porta, existen células positivas para insulina y para b-galactosidasa, lo que indica que el fenotipo de las células trasplantadas se mantiene estable. El método aun es de un rendimiento bajo (aproximadamente 1 de cada 100 clones posee cantidades apreciables de insulina), por lo que hay que trabajar para mejorar su rendimiento antes de poderlo trasladar a la obtención de células humanas a partir de células pluripotenciales de origen embrionario (23).
Las células embrionarias no son la única fuente de células madre. En determinadas situaciones como el embarazo, o la obesidad hay un aumento de la masa celular beta. La célula progenitora de los islotes en el adulto es la célula ductal. Bonner-Weir y Cols (6) han desarrollado un método "in-vitro" para la obtención de islotes a partir de células ductales humanas. Para ello las células ductales son cultivadas en monocapa en presencia de un medio ITS (insulina + transferrina + selenio) para a continuación ser cultivadas en una matriz tridimensional (Matrigel®). Aunque hasta el momento esta técnica posee una limitada capacidad de expansión, es de esperar que pueda mejorarse y ser utilizada para aumentar la cantidad de tejido que puede trasplantarse tras la obtención de islotes de un donante. Por otra parte, varios estudios están tratando de aumentar la limitada capacidad de proliferación de las células de los islotes (17).
La célula beta es un sistema eficiente para captar la concentración de glucosa extracelular y liberar de forma regulada la insulina necesaria para normalizar dicha cifra (2,16). En base a los conocimientos fisiológicos puede concluirse que un implante de células beta es más eficiente que la terapia intensiva con insulina.
El implante de células beta puede hacerse en el hígado o en otras localizaciones como el tejido subcutáneo, la cápsula renal, etc. Es decir, en una localización en la que puedan vascularizarse y actuar como un órgano endocrino.
Sin embargo, en condiciones fisiológicas, las células beta no se encuentran formando agregados con otras células beta, sino que, junto con otros tipos celulares, forman islotes, u otras agrupaciones como los cuerpos los cuerpos de Brokman, en prácticamente todos lo vertebrados.
Se ha comentado previamente que islote pancreático es un microorganismo profusamente vascularizado e inervado en el que existen cuatro tipos celulares (células a, b, s y PP) organizadas con una arquitectura característica y con un funcionamiento integrado y regulado por la presencia de nutrientes (5,11).
La población celular b forma un sincitio funcional, regulado por la presencia, gracias a la conexión mediante uniones en gap (1,7). Esta es la razón por la que responden de forma sincrónica a concentraciones extracelulares de glucosa que superan las cifras fisiológicas (13) y constituye la base estructural y fisiológica de la secreción pulsátil de insulina (10,12).
Por el contrario, las células , que responden a la ausencia más que a la presencia, de nutrientes, no están conectadas mediante uniones en gap y responden de forma asincrónica (3).
Las células s, secretoras de somatostatina, cumplen un papel paracrino y regulan el funcionamiento de las células beta (9]. De todo esto se deduce que el correcto funcionamiento de la célula beta supone su integración dentro del islote, algo que las técnicas de ingeniería celular deben tratar de reproducir.
La posibilidad de generar in-vitro islotes en vez de células beta aparece como una posibilidad más pertinente y atractiva que la de producir "sólo" células beta. Para ello el procedimiento más eficaz sería aislar el progenitor del páncreas endocrino y comprobar si a partir de estas células podernos regenerar islotes.
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