Modulación de la masa de la célula alfa pancreática en un modelo murino de diabetes autoinmune experimental

Abstract

La pérdida de la población beta pancreática y su regeneración han sido los temas centrales en la investigación de la diabetes mellitus tipo 1 (DM1). A pesar de la importancia de la célula alfa en la etiología y complicaciones de la DM1, existe poca información acerca de la masa de este tipo celular y su modulación en esta enfermedad. Además, investigaciones recientes han evidenciado que este tipo celular constituye un potencial reservorio celular para la regeneración de la población beta pancreática. El estudio de la regulación de la masa de la célula alfa en la DM1 constituye una importante fuente de información a la hora de elucidar los mecanismos que contribuyen a la fisiopatología de la DM y de crear estrategias para la regeneración de las células beta . En la presente tesis doctoral, se ha caracterizado la masa de la célula alfa así como los procesos que la modulan en dos estadios de diabetes autoinmune: diabetes temprana, una semana tras el comienzo de la enfermedad, y diabetes avanzada, cuatro semanas tras el debut. Para ello, se empleó el modelo murino inducible de diabetes autoinmune experimental RIPB7.1. Todos los animales diabéticos presentaron insulitis, hiperglicemia, hipoinsulinemia e hiperglucagonemia, junto a una marcada disminución del contenido total pancreático de insulina. En la diabetes temprana, la masa de la célula alfa y el contenido total pancreático de glucagón no presentaron cambios significativos respecto al grupo control, mientras que en la fase avanzada ambos parámetros sufrieron una disminución. En ambos estadios, el tamaño de la célula alfa, la proliferación y la neogénesis ductal se encontraron aumentados, mientras que la tasa de apoptosis en este tipo celular fue insignificante. El estudio de potenciales marcadores de transdiferenciación celular reveló un incremento, en ambos estadios, de la proporción de células bi-hormonales, positivas tanto para insulina como para glucagón, y de células positivas para glucagón con expresión del factor de transcripción PDX1, específico de las células beta. Estos hallazgos sugieren que la célula alfa experimenta diversos procesos de remodelación durante el transcurso de la diabetes autoinmune experimental, que puede estar ligado al mantenimiento de la población funcional de células alfa y/o a la regeneración de la población beta pancreática mediante transdiferenciación de las células alfa.

Type 1 diabetes (T1D) studies have been focused on the loss and regenerative strategies of the pancreatic beta-cell population. Nevertheless, despite the role of the alpha-cell in the etiology and complications of T1D, there is a lack of knowledge about the modulation of the pancreatic alpha-cell mass in this pathology. Additionally, recent findings have presented the alpha-cell as a plastic cell with great potential as a reservoir for beta-cell regeneration. Thus, the understanding of the modulation of the alpha-cell mass could be of outstanding importance for the elucidation of contributive factors involved in T1D pathophysiology and for the implementation of beta-cell regeneration strategies. In the present doctoral thesis, the pancreatic alpha-cell mass and its modulatory processes have been characterized in two stages of the disease: early-onset, one-week after diabetes debut, and an advanced stage, four weeks after the onset. The transgenic RIP-B7.1 mice model of experimental autoimmune diabetes (EAD) was employed in this study. In both stages, diabetic mice presented insulitis, hyperglycaemia, hypoinsulinemia and high plasmatic glucagon levels along with a significative reduction of the pancreatic insulin content. In the early-onset of EAD, alpha-cell mass and pancreatic glucagon content were preserved, while both parameters were reduced in the advanced phase. At both diabetic phases, alpha-cell size, proliferation and ductal neogenesis were increased, whereas apoptosis was almost negligible. Interestingly, we found an increase in markers of alpha-cell transdifferentiation into beta-cells during EAD. In both the early-onset and advanced stages, diabetic mice showed an increase in the proportion of bihormonal cells positive for insulin and glucagon or positive for both glucagon and the beta-cell transcription factor PDX1. Our findings suggest that alpha-cell renewal mechanisms are up-regulated during the natural course of EAD, possibly as an attempt to maintain a functional alpha-cell population and/or to increase beta-cell regeneration via alpha-cell transdifferentiation.