Terapia génica en Diabetes mellitus Tipo 1

Terapia génica sustitutiva para la diabetes: manipulación genética de tejidos extrapancreáticos.

Manipulación del hígado: El hígado fue el primer tejido extrapancreático manipulado genéticamente para producir insulina. En ratones transgénicos demostramos que la expresión del gen de la insulina bajo el control del promotor de la fosfoenolpiruvato carboxicinasa (que se activa durante el proceso diabético) contrarrestaba las alteraciones diabéticas a nivel hepático y reducía parcialmente la hiperglucemia. Desde entonces, la mayoría de aproximaciones de terapia génica para expresar insulina extrapancreáticamente han utilizado el hígado como órgano diana. En la mayoría de los estudios, la expresión del gen de la insulina es regulada mediante el uso de promotores sensibles a los niveles circulantes de glucosa, como el de la piruvatocinasa. 

 

Sin embargo, la respuesta de secreción de la hormona es inadecuada, ya que el control transcripcional mediado por glucosa es demasiado lento, de manera que se prolonga la hiperglucemia después de las comidas y existe un riesgo de hipoglucemia varias horas más tarde. Una alternativa a la introducción del gen de la insulina es conseguir diferenciar las células hepáticas a células productoras de insulina mediante la expresión de genes clave para la diferenciación de las células beta pancreáticas. 

Células hepáticas de ratón o de hígado fetal humano se pueden manipular in vitro hasta conseguir células productoras de insulina. De una forma similar, la transferencia mediante vectores virales de genes involucrados en la diferenciación de células beta (Pdx-1, NeuroD, Ngn3) a hígado de ratones puede llevar a la formación de células productoras de insulina en este tejido.

Bibliografía: E. Ayuso, C. Mann, X. Anguela, F. Bosch. Aproximaciones de terapia génica. Avances en diabetología [revista en Internet]. 2010; 26(10). Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1134323010610022

Stem cells en Diabetes Mellitus Tipo 1

Tejido fetal como fuente de células madre de islotes de Langerhans

Varios grupos de investigadores trabajan en el uso de tejido fetal como fuente potencial de células progenitoras de islotes. Tomando como modelo experimental al ratón se ha comparado la capacidad de producción y secreción de insulina de varias fuentes de células madre al ser implantados en ratones inmunológicamente desnudos (tejido humano fetal fresco, islotes humanos purificados, islotes cultivados) encontrándose que el contenido y la producción de insulina era inicialmente mayor en el tejido fetal fresco y en los islotes purificados. Sin embargo, con el tiempo la concentración de insulina se mantuvo en el implante de islotes purificados y disminuyó en el de tejido crudo.

Cuando se implantaron los islotes cultivados, la producción de insulina empezó a aumentar progresivamente en el curso de 3 meses. Tomando estos resultados en conjunto, se aprecia que el cultivo previo al implante mejora las condiciones globales al ser transplantadas además de ser capaz de estimular la actividad de células madre que generan nuevas células b y/o islotes. A pesar de estos promisorios elementos, la mayoría de las investigaciones han concluido en que es bastante difícil lograr la expansión celular en cultivos de islotes fetales.

Bibliografía: V. Bermúdez, C. Cano, M. Medina, M. Ambard, A. Souki, E. Leal, M. Lemus, S. Espinoza, H. Seyfi, J. Andrade y F. Bermúdez Arias. Nuevas Opciones en el tratamiento de la Diabetes Mellitus Tipo 1: Células Madre y Diabetes. Universidad del Zulia. Disponible en: http://www.revistaavft.com/avft_21_2_2002/4.pdf

Insulina transgénica: Diabetes mellitus

Mediante el uso de ingeniería genética y biotecnología se han logrado crear análogos de insulina de naturaleza transgénica que tienen efectos beneficiosos para el tratamiento y control de la diabetes, muchos todavía no han sido aprobados para su uso debido a que se siguen estudiando; aunque otros ya presentados y permitidos para su venta tenemos: 

Insulina Aspart: es idéntica estructuralmente a la insulina humana regular salvo por la sustitución de la prolina en la posición 28 de la cadena B por un ácido aspártico, lo que reduce la tendencia a la agregación de los monómeros.

Insulina Lispro: esta insulina presenta la siguiente modificación estructural respecto a la insulina humana regular responsable de la disminución de la tendencia a la autoasociación: el intercambio entre la prolina de la posición 28 de la cadena B por la lisina de la posición 29.

Bibliografía: A. Alonso, O. Palacios, M. Arroyo y L. Morante. Las nuevas insulinas: Revisión. Información Terapéutica del Sistema Nacional de Salud [revista en Internet]. 2004; 28(2). Disponible en: http://www.msssi.gob.es/biblioPublic/publicaciones/docs/vol28_2insulinas.pdf

ADN recombinante: Diabetes Mellitus

Análogos de Insulina

Se han realizado considerables esfuerzos para desarrollar la insulina, ideal en el tratamiento de la diabetes mellitus (DM). La tecnología recombinante del ácido desoxiribonucleico (ADN) ha permitido el desarrollo de la insulina humana; sin embargo, esta no ha resuelto totalmente los problemas relacionados con la inmunogenicidad, entre otros problemas. Por tanto, las nuevas tecnologías son aplicadas para crear los análogos de insulina. 

 

En la actualidad se dispone de tres análogos de insulina de acción rápida: la insulina lispro, la aspártica y la glulisina, y de tres análogos de acción prolongada: la insulina glargina, detemir y el albulin.

Bibiografía: M. Licea. Análogos de insulina. Revista cubana de endocrinología [revista en Internet] 2006; 17(3). Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1561-29532006000300005 

ADN recombinante en la naturaleza

Recombinación bacteriana a través de plásmidos

Los plásmidos son secuencias de ADN extracromosómicas que tienen la capacidad de reproducirse autónomamente y, algunos, de pasar de una célula a otra y convertirse en parte integrante del cromosoma que los acoge. Los plásmidos llevan consigo genes en grado de conferir particularidades fenotípicas a las bacterias que los contienen, como la resistencia a los antibióticos. 

Este tipo de estructuras propias de las bacterias son muy útiles para cumplir con la infectividad, debido a que sirven como portadores de características genéticas y fenotípicas; han sido muy estudiados debido a que las bacterias generan resistencia mediante este mecanismo intrínseco. Mediante los plásmidos las bacterias recombinan su genoma con otras bacterias sin la necesidad de reproducirse. 

Bibliografía: Unión Vegetariana Internacional [sede Web]. Dresde: Román David; 2015 [acceso 29 de noviembre de 2015]. Ingeniería genética o tecnología del ADN recombinante. Disponible en: http://www.ivu.org/spanish/trans/ssnv-genetic.html

Prueba molecular para Diabetes Mellitus

La diabetes mellitus tipo 2 (DM2) se define genéticamente como una enfermedad compleja originada por la interacción del medio ambiente y los genes, que se encuentran ubicados en diferentes regiones del genoma humano. Los avances científicos en el área de biología molecular e ingeniería genética permitieron identificar mediante la PCR, el gen calpaína 10 (CAPN10), localizado en 2q37.3, que constituye un gen de susceptibilidad para esta enfermedad. La asociación alélica y haplotípica observada de los polimorfismos de nucleótido simple (SNP) 19, 43 y 63 en poblaciones amerindias y algunas europeas confirmaría estos resultados.

En esta investigación se postuló que los SNP 19, 43 y 63 del gen CAPN10 estaban asociados a DM2 en la población peruana. Se analizaron 45 pacientes diabéticos y 58 familiares no diabéticos. Además de los factores de riesgo como la obesidad, el índice de masa corporal (IMC), la hipertrigliceridemia (HTG), la hipertensión arterial (HTA) y la hipercolesterolemia (HC), se identificaron –mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR)– los SNP 19, 43 y 63 del CAPN10. Se analizaron los resultados utilizando las pruebas de equilibrio de Hardy-Weinberg y el análisis de regresión logística condicional. Se observó asociación del SNP19 a DM2 (χ2= 8,31; p= 0,01) e IMC, HTG e HC en familias diabéticas peruanas.

Bibliografía: M. Paredes, F. Lizaraso, R. Lissón, E. Rodríguez, J. Calderón, J. Huapaya. Asociación del SNP19 del gen calpaína 10 a diabetes mellitus tipo 2 y factores de riesgo en población peruana. Avances en diabetología [revista en Internet] 2010; 26(184-8). Disponible en: http://www.sediabetes.org/gestor/upload/revistaAvances/avances%2026_3%20web.pdf#page=50 

Pueba de tamizaje y confirmatoria para Diabetes

Prueba de tamizaje: Examen de Glucemia

Es un examen que mide la cantidad de un azúcar llamado glucosa en una muestra de sangre. La glucosa es una fuente importante de energía para la mayoría de las células del cuerpo, por ejemplo, las del cerebro. Los carbohidratos que se encuentran en las frutas, los cereales, el pan, la pasta y el arroz se transforman rápidamente en glucosa en el cuerpo. Esto eleva el nivel de glucosa en la sangre.

Las hormonas producidas en el cuerpo ayudan a controlar los niveles de glucosa en la sangre.

Prueba confirmatoria: Examen de A1C

Es un examen de laboratorio que muestra el nivel promedio de azúcar (glucosa) en la sangre durante los últimos tres meses. Este examen muestra qué tan bien está controlando usted la diabetes y también sirve para determinar un diagnóstico acertado de diabetes.

Se necesita una muestra de sangre. Hay disponibilidad de dos métodos:

- Sangre que se extrae de una vena (venopunción). Esto se hace en un laboratorio.
- Punción en el dedo. Esto se puede hacer en el consultorio médico o le pueden recetar un equipo que usted puede usar en casa.

Bibliografía: Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU. [sede Web]. Seattle: Brent Wisse; 2014 [acceso 15 de noviembre de 2015]. Examen de glucemia. Disponible en: https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/003482.htm 

Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU. [sede Web]. Seattle: Brent Wisse; 2014 [acceso 15 de noviembre de 2015]. Examen de A1C. Disponible en: https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/003640.htm

Diabetes Mellitus: miRNAs interferentes

En DT1, la falta de insulina es causada principalmente por la ausencia o la destrucción de las células beta pancreáticas, que es impulsado por errores de desarrollo o mal funcionamiento inmunológico, respectivamente. Un gran conjunto de miRNAs se ha implicado en el desarrollo del páncreas incluyendo miR-15a / b, miR-16, miR-195, el miR-503, miR-541, miR-214, miR-9, el miR-124a, el miR-7, el miR-376 y miR-375, entre otros. Sigue existiendo la necesidad de estudios detallados sobre el papel de estos miRNAs en la diabetes, pero está claro que las mutaciones o misexpression de estas especies podrían dar lugar a patologías de células β.

El papel de miRNAs en la DT2 se estableció por primera vez en 2004 por Poy et al., que mostró que el miR-375 está directamente implicada en la regulación de la secreción de insulina. Este estudio fue uno de los primeros en demostrar que un miARN podría estar estrechamente vinculado a un fenotipo de la enfermedad. En los últimos años, decenas de miRNAs adicionales han sido identificados como componentes de las vías provocados por, o contribuir a, la patología de la DT1 y DT2 tanto. Debido a la naturaleza multifactorial y polisistémica de esta enfermedad y el creciente interés en los miRNAs, parece probable que muchas más miRNAs, y tal vez otras pequeñas especies de ARN reguladores, serán identificados como factores en la diabetes. Esto, sin duda, dará lugar a una mayor comprensión de la base genética de la enfermedad y ofrecer alternativas de diagnóstico, pronóstico y tratamiento novedosos.

Del mismo modo, miRNAs han sido implicados en la destrucción autoinmune de las células ß, también conduce a DT1. Recientemente, Hezova et al. cambios medidos en la expresión de miRNA de las células T reguladoras de los individuos afectados por DT1. Estas células son de especial interés, ya que son reguladores críticos de la enfermedad autoinmune. Ellos encontraron que miR-510 se reguló de manera significativa, y miR-191 y miR-342 se autoregulaban significativamente en células T periféricas-reg adultos de pacientes diabéticos en comparación con los individuos sanos. miR-342 también se conoce para mostrar los perfiles de expresión alterados en enfermedades hematológicas. Estas observaciones sugieren un papel para estos miRNAs en la destrucción autoinmune de las células ß.

El papel de miRNAs en la función de las células beta en los pacientes DT2 se ha estudiado ampliamente pero todavía no está completamente entendido, como se ejemplifica por miR-375. En adultos β-células islotes miR-375 niveles se reducen cuando se dispone de los altos niveles de glucosa. Los bajos niveles de miR-375 inducen la secreción de insulina por de-la represión de sus objetivos Mtpn y PDK1, mientras que la sobreexpresión de miR-375 atenúa la proliferación y gen de la insulina de la transcripción, mientras que la reducción de la secreción de insulina inducida por glucosa. De hecho, la expresión ectópica de miR-375 en diabéticos pancreáticas beta células da como resultado una mayor susceptibilidad a la apoptosis inducida por ácidos grasos. De acuerdo con estos estudios, los altos niveles de miR-375 están presentes en los islotes pancreáticos de modelos obesos diabéticos de ratón y los individuos afectados DT2. Además, cuando miR-375 se elimina en ratones ob / ob, desarrollan una marcada disminución en la masa de células β, lo que resulta en una severa diabetes insulino deficientes no se encuentra en ratones ob / ob. En general, cada vez es claro que miR-375 se dirige a un conjunto de genes que regulan negativamente el crecimiento y proliferación celular, y que la pérdida aberrante de este miRNA conduce a la reducción dramática de la masa de células β, dando lugar a bajos niveles de insulina, hiperglucemia, y por lo tanto la diabetes.

Bibliografía: Selene L. Fernandez-Valverde, Ryan J. Taft, and John S. Mattick. MicroRNAs in B-Cell Biology, Insulin Resistance, Diabetes and Its Complications. Diabetes [revista en Internet] 2011; 60(1). Disponible en: http://diabetes.diabetesjournals.org/content/60/7/1825.full

Diabetes Mellitus: Alteraciones en la epigenética

La diabetes tipo 2 se desarrolla debido a una respuesta inadecuada de las células β pancreáticas y del tejido adiposo frente a un exceso crónico de sustratos energéticos, lo que se traduce en un almacenamiento ectópico de grasa, resistencia a la insulina, concentraciones elevadas de citoquinas inflamatorias y estrés metabólico. Finalmente, conduce a una disminución de la secreción de insulina y a apoptosis de las células β, lo que conlleva una incapacidad para compensar la resistencia a la insulina. Las contribuciones relativas de las células β y del tejido adiposo en el desarrollo de la enfermedad parecen depender de una mezcla de susceptibilidades genéticas y adquiridas (incluyendo cambios epigenéticos en respuesta a estímulos ambientales).

Así, un estudio de tipo EWAS que comparó parejas de gemelos monocigóticos de entre 53 y 80 años discordantes para la diabetes tipo 2, identificó 789 sitios CpG diferencialmente metilados en el músculo esquelético y 1.458 en el tejido adiposo subcutáneo. Aunque la magnitud de esas diferencias no fue muy grande, algunas de ellas se localizaron en genes tan importantes como PPARGC1A y HNF4A. En los islotes pancreáticos, Volkmar et al., describieron un número importante de genes aberrantemente metilados en los islotes de pacientes diabéticos que participan en vías relacionadas con la supervivencia y la función de las células β. Estos resultados sugieren que diversos mecanismos epigenéticos pueden estar implicados en la disfunción de las células β y en la patogénesis de la diabetes, abriendo la puerta al estudio del papel de la nutrición, el estrés oxidativo y la inflamación en dichos mecanismos.

Bibliografía: Milagro Fermín y Martínez Alfredo. Epigenética en obesidad y diabetes tipo 2: papel de la nutrición, limitaciones y futuras aplicaciones. Revista chilena de endocrinología [revista en Internet] 2013. [acceso 1 de noviembre de 2015]; 6(3). Disponible en: http://soched.cl/Revista%20Soched/3-2013/4.pdf

Diabetes Mellitus: Alteraciones en la traducción

La traducción proteica en la diabetes se ve implicada en la expresión de los diferentes genes que codifican la síntesis de proteínas y su adecuado funcionamiento, puesto que la diabetes tipo 2 está determinada principalmente por la dieta y el estilo de vida de los afectados no se la toma mucho en cuenta para su estudio traduccional.

Los genes del HLA se localizan en el brazo corto del cromosoma 6 (6p21.3) y la mayoría de los pacientes con diabetes tipo 1 se han relacionado con polimorfismos de los antígenos HLA (alelos DR3, DR4 DQ). El locus (INS-VNTR) de la región IDDM2, se encuentra en el brazo corto del cromosoma 11 (11p15.5), y sus modificaciones se relacionan con alteraciones en la expresión del gen de la insulina. 

La diabetes tipo MODY se caracteriza por una herencia autosómica dominante y una temprana edad de aparición. En esta variante se han detectado mutaciones en el gen de la glucocinasa y en los factores transcripcionales, como el factor nuclear hepático (HNF-1α, HNF-4α, HNF-1β y HNF-3β), así como en el factor promotor de insulina (IPF-1). Estas alteraciones resultan en un defecto en la síntesis ó secreción de la insulina.

Bibliografía: Guzmán Nora y Madrigal Eduardo. Revisión de las características clínicas, metabólicas y genéticas de la diabetes mellitus. Bioquímica [revista en Internet] 2003. [acceso 25 de octubre de 2015]; 28(2). Disponible en: http://www.medigraphic.com/pdfs/bioquimia/bq-2003/bq032d.pdf  

Diabetes Mellitus: Alteraciones en la transcripción

La actividad transcripcional de cada gen se determina habitualmente a través de múltiples factores de transcripción. Este concepto está firmemente establecido gracias a estudios con genes aislados. Pero los factores de transcripción no regulan sólo un gen, sino que controlan amplios programas genéticos vinculados a la función celular y a la enfermedad. Sigue siendo un reto entender cómo combinaciones de factores de transcripción interactúan con los programa de regulación celular. Investigadores del equipo IDIBAPS Programación Genómica de Células Beta y Diabetes, dirigido por el Dr. Jorge Ferrer, publicaron recientemente en Plos Genetics un artículo en el que se demuestra la interacción entre los factores de transcripción Hnf1α y Hnf4α, y su efecto sobre el desarrollo de diabetes. Los primeros firmantes del trabajo son Sylvia F. Boj y Dimitri Petrov.

 

Los humanos con mutaciones en genes que codifican los factores de transcripción Hnf1α y Hnf4α desarrollan formas similares de diabetes que conducen a una secreción anormal de insulina. Esto sugiere que ambos factores podrían desarrollar funciones relacionadas en las células productoras de insulina de los islotes pancreáticos. El trabajo publicado recientemente muestra que Hnf1α y Hnf4α se unen a un mismo conjunto de genes, y que los ratones en los que uno u otro de estos factores se ha inactivado presentan una expresión anormal de genes similares.

Comparando los defectos en la expresión génica de ratones con mutaciones en los genes Hnf1α, Hnf4α o en ambos, se determinó que estos factores de transcripción regulan genes comunes de forma sinérgica. Así pues, estos resultados muestran la existencia de una red reguladora que está alterada en diabetes. Se pueden emplear estrategias similares para describir cómo interactúan las funciones de otros factores de transcripción.

Bibliografía: Hospital Clinic Barcelona. [sede web]. Barcelona: Jorge Ferrer; 2010. Los factores de transcripción Hnf1a y Hnf4a tienen funciones relacionadas que afectan el desarrollo de diabetes. Disponible en: http://blog.hospitalclinic.org/es/2010/07/factors-de-transcripcio-tenen-funcions-relacionades/

Diabetes Mellitus: Alteraciones en la replicación del ADN

Diabetes Mellitus Tipo I

Se ha asociado un amplio número de genes con el desarrollo de Diabetes Mellitus tipo I, definiéndose como genes predisponentes, de modo que constituyen una causa necesaria pero no suficiente para el desarrollo de la enfermedad. Los genes implicados con más frecuencia se relacionan con el sistema HLA de clase II, localizados en el cromosoma 6p. El gen de la insulina localizado en el cromosoma 11 también ha sido relacionado. Sin embargo, desde el punto de vista práctico, sólo unos pocos alelos del sistema HLA se utilizan para determinar la susceptibilidad individual. En ese sentido, hay un equilibrio entre alelos predisponentes o marcadores de riesgo, como HLA DRB1 04 y HLA DQ, y otro grupo de alelos protectores, como HLA DRB1 02 y DQB1. La influencia tanto de unos como de otros en el desarrollo de la Diabetes Mellitus tipo I depende de factores como la raza, el grado de identidad HLA y la distribución geográfica de los alelos, entre otros.

Diabetes Mellitus Tipo II

La Diabetes Mellitus tipo II es una entidad clínica y genéticamente heterogénea. Mutaciones en el gen de la glucocinasa y de los factores transcripcionales HNF-1a, HNF-4a, IPF-1, HNF-1b y HNF-3b han sido demostradas como causa de la diabetes tipo MODY, un subtipo de diabetes no dependiente de insulina con un patrón de herencia autosómico dominante y una edad de aparición temprana. Mutaciones en estos genes resultan en un defecto en la síntesis o la secreción de insulina. Cinco de estos genes codifican para factores transcripcionales positivos del gen de insulina y otros genes específicos de la célula b. Mutaciones en alguno de los genes asociados a MODY podría contribuir o determinar la insuficiencia en la síntesis o secreción de insulina observadas frecuentemente en los individuos que desarrollan diabetes a una edad temprana. El estudio estructural y funcional de estos genes así como de otros factores transcripcionales expresados en el páncreas ha permitido su reconocimiento como posibles genes candidatos involucrados en la susceptibilidad a desarrollar el padecimiento en las formas poligénicas de la diabetes del adulto.

Bibliografía: Tusié María, PhD. La genética de la diabetes mellitus. Investigación clínica [revista en Internet] 2000. [acceso 11 de octubre de 2015]; 52(3). Disponible en: http://www.imbiomed.com.mx/1/1/articulos.php?method=showDetail&id_articulo=1933&id_seccion=262&id_ejemplar=234&id_revista=2

 

Diabetes mellitus

Definición

Es una enfermedad crónica en la cual el cuerpo no puede regular la cantidad de azúcar en la sangre.
Hay dos tipos principales de diabetes.

• Diabetes tipo I: En esta enfermedad, el cuerpo no produce o produce poca insulina. Esto se debe a que las células del páncreas que producen la insulina dejan de trabajar.
• Diabetes tipo II: Está relacionada con la obesidad.

Bibliografía: Biblioteca Nacional de Medicina de los EE.UU. [sede Web]. Seattle: Brent Wisse; 2014 [acceso 4 de octubre de 2015]. Diabetes. Disponible en: https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/001214.htm 

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