Terapias alternativas para o diabetes mellitus tipo 1: caracterização funcional do gene Txnip na diferenciação ß-pancreática e desenvolvimento de biomaterial inovador para microencapsulamento celular / Alternative therapies for type 1 diabetes mellitus: functional characterization of Txnip gene during -pancreatic differentiation and generation of an innovative biomaterial for cell microencapsulation

O diabetes mellitus do tipo 1 (DM1) é uma doença causada pela destruição autoimune das células-ß produtoras de insulina do pâncreas. O transplante de ilhotas pancreáticas é um procedimento tecnicamente simples sendo uma alternativa terapêutica interessante para o DM1. Entretanto, a oferta limitada de pâncreas de doadores falecidos e a necessidade de imunossupressão crônica são fatores que limitam a aplicabilidade dessa modalidade de transplante. Neste trabalho foram estudadas duas estratégias que visam oferecer soluções aos fatores limitantes do transplante de ilhotas pancreáticas. Na primeira parte do trabalho, o mecanismo molecular que dirige o processo de diferenciação de células-tronco embrionárias murinas (murine embryonic stem cells, mESCs) em células produtoras de insulina (insulin producing cells, IPCs) foi analisado visando otimizar o processo de diferenciação. Nós selecionamos o gene Thioredoxin interacting protein (Txnip), diferencialmente expresso ao longo da diferenciação ß-pancreática, para realizar um estudo funcional através da modificação genética de mESCs. Os resultados obtidos permitiram verificar que a inibição de Txnip na diferenciação ß-pancreática pode induzir a diferenciação de IPCs com maior expressão de marcadores de células- e mais responsivas ao estímulo de glicose. Além disso, o modelo de zebrafish permitiu elucidar in vivo o papel de Txnip durante a organogênese pancreática, revelando que a inibição desse gene é capaz de aumentar a massa de células-ß através do estimulo de células presentes no ducto extra-pancreático. Dessa forma, a inibição de Txnip pode aprimorar os protocolos para obtenção de IPCs a partir de células-tronco pluripotentes. A exposição crônica a agentes imunossupressores diabetogênicos e a perda de componentes de matriz extracelular durante o isolamento de ilhotas pancreáticas são causas para a perda de funcionalidade do enxerto. Dessa forma, na segunda parte do trabalho, um biomaterial inovador foi desenvolvido, contendo um polímero de laminina (polilaminina, PLn) para o encapsulamento e a imunoproteção de ilhotas pancreáticas. As cápsulas produzidas com o biomaterial desenvolvido, Bioprotect-Pln, são térmica- e mecanicamente estáveis, além de serem biocompatíveis e capazes de imunoproteger ilhotas pancreáticas humanas in vitro. O encapsulamento com Bioprotect-Pln preserva a funcionalidade de ilhotas pancreáticas. Além disso, quando cápsulas vazias de Bioprotect-Pln foram implantadas em camundongos imunocompetentes, houve atenuação da resposta inflamatória ao implante, uma das principais causas para perda de funcionalidade de enxertos encapsulados. Os resultados obtidos indicam que a presença de polilaminina na malha capsular induz uma resposta anti-inflamatória que pode beneficiar a preservação do enxerto de ilhotas pancreáticas encapsuladas. Atualmente, o transplante de ilhotas pancreáticas é visto como a terapia celular mais promissora para atingir a independência de insulina em pacientes de DM1, porém, a aplicabilidade desse transplante ainda é limitada. Este trabalho contribuiu para a elucidação dos mecanismos moleculares que podem aprimorar o processo de diferenciação de célulastronco pluripotentes em IPCs, estabelecendo uma fonte alternativa de células para a terapiade reposição, e, também, estabeleceu um biomaterial inovador, capaz de diminuir a resposta inflamatória ao implante de microcápsulas e de imunoproteger células microencapsuladas. Desta forma, este trabalho contribui para o estabelecimento da terapia de reposição celular para pacientes de DM1

Type 1 diabetes mellitus (DM1) is a disease caused by the autoimmune destruction of insulin-producing pancreatic ß-cells. Pancreatic islet transplantation is a technically simple procedure and an interesting alternative therapy for DM1, however, the limited supply of cadaveric donated pancreas and the need of life-long immunosuppression are factors which limit its applicability. In the present work, two strategies were employed aiming at establishing viable solutions for the factors limiting pancreatic islet transplantation. In the first part of this study, the molecular mechanism which drives differentiation of murine embryonic stem cells (mESCs) into insulin producing cells (IPCs) was analyzed in order to optimize the differentiation process. The Thioredoxin interacting protein (Txnip) gene, which is differentially expressed along -pancreatic differentiation, was selected to undergo a functional analysis by genetically modifying mESCs. The results allowed us to verify that Txnip inhibition during the ß-pancreatic differentiation process can induce differentiation of IPCs displaying higher expression of ß-cell markers and being more responsive to glucose stimuli. In addition, the zebrafish model allowed us to elucidate in vivo the role of Txnip during pancreatic organogenesis, revealing that its inhibition is able to increase the mass of ß-cells through stimulation of extra-pancreatic ductal cells. Therefore, Txnip inhibition may turbinate IPCs differentiation from pluripotent stem cells. The chronic exposure to diabetogenic immunosuppressive agents and the loss of extracellular matrix components during isolation of pancreatic islets are probable causes for the loss of pancreatic islet graft functionality. Therefore, in the second part of this study, an innovative biomaterial was developed by incorporating a laminin polymer (polylaminin, PLn) for the encapsulation and immunoprotection of pancreatic islets. The capsules produced with the novel biomaterial, Bioprotect-Pln, are biocompatible, thermally and mechanically stable and are able to immunoprotect human pancreatic islets in vitro. Encapsulation with Bioprotect-Pln preserves the functionality of pancreatic islets. In addition, when empty Bioprotect-Pln capsules were implanted into immunocompetent mice, an attenuation of the inflammatory response to the implant occurred, this being one of the main causes of encapsulated graft loss. The results indicate that polylaminin addition to the capsular mesh induces an anti-inflammatory response which may favor preservation of the engrafted encapsulated pancreatic islets. Pancreatic islet transplantation is currently seen as the most promising cell therapy to achieve insulin independence in DM1 patients, however, the applicability of this transplant is still limited. This work contributed to the elucidation of the molecular mechanisms which can turbinate the differentiation of pluripotent stem cells into IPCs, establishing an alternative source of cells for the replacement therapy, and, also, established an innovative biomaterial which is able to decrease the inflammatory response to the graft, thereby immunoprotecting the microencapsulated cells. Therefore, this work contributes to the establishment of the cell replacement therapy for DM1 patients

Diabetes autoinmune latente del adulto o diabetes tipo 1 de lenta progresión: definición, patogenia, clínica, diagnóstico y tratamiento / Latent autoimmune diabetes of the adult or type 1 diabetes of slow progression: definition, pathogeny, clinic, diagnosis and treatment

Se sabe que la diabetes mellitus es un síndrome heterogéneo que tiene como elemento común una hiperglucemia crónica, como consecuencia de una deficiencia de insulina o una insuficiente efectividad de su acción. Nos propusimos en este trabajo describir los aspectos más relevantes de la diabetes autoinmune del adulto (LADA) y exponer el resultado de nuestra experiencia. Se considera que un sujeto la padece cuando es clasificado inicialmente como diabético tipo 2, el inicio es después de los 34 años, tiene generalmente peso corporal, normal o bajo y en un tiempo relativamente corto necesita tratamiento insulínico para lograr un buen control metabólico y presenta además una mayor asociación con la producción de anticuerpos antiislotes (ICA), antiglutámico descarboxilasa (AGAD65), microsomales tiroideos y antigástricos parietales, con una susceptibilidad genética por la presencia de haplotipos HLA-DR. Al momento del diagnóstico clínico puede presentar o no una insulinodeficiencia. Se ha demostrado que la insulinoterapia es el tratamiento ideal para los individuos con LADA, con el mismo se ha evidenciado una alta tasa de conversión negativa de los ICA con un incremento de los niveles de péptido C en el suero. Por el contrario, el tratamiento con sulfonilureas produce una persistencia de los ICA, los que probablemente sean responsables de una destrucción progresiva de las células b del páncreas. Por tanto, estas observaciones justifican la elección de la insulinoterapia desde el mismo momento del diagnóstico(AU)

It is known that diabetes mellitus is an heterogeneous syndrome that has as a common element a chronic hyperglycaemia resulting from an insulin deficiency or from an insufficient effectiveness of its action. It is our purpose to describe the most significant aspects of the autoimmune diabetes of the adult and to show the result of our experience. It is considered that subjects suffer from it when they are initially classified as type 2 diabetics, with an onset of the disease after the age of 34. They generally have normal or low body weight and in a relatively short time need insulin treatment to attain a good metabolic control. They also present a greater association with the production of islet cell antibodies (ICA), antiglutamic acid decarboxylase (AGAD65), thyroid microsomial antibodies and parietal antigastric antibodies, with a genetic susceptibility due to the presence of HLA-DR haplotypes. They may have or not insulin deficiency at the time of the clinical diagnosis. It has been proved that insulin therapy is the ideal treatment for individuals with LADA. A high rate of negative conversion of the ICA with an increase of the levels of C-peptide in serum has been evidenced. On the contrary, the sulphonylurea treatment produces a persistence of the ICA, which are probably responsible for the destruction of the b-cells of the pancreas. Therefore, these observations justify the election of insulin therapy at the very moment of the diagnosis(AU)