Células estromais mesenquimais diferenciadas em células produtoras de insulina : estratégia de neuroproteção em modelo diabético

Abstract

O diabetes melito tipo 1 (DM1) resulta da imunomediada destruição das células beta pancreáticas. Dentre as terapias experimentais vigentes, destaca-se o uso de células estromais mesenquimais (MSCs) transdiferenciadas em células produtoras de insulina (CPIs). Embora existam vários protocolos experimentais de diferenciação em CPIs, sua complexidade, baixa taxa de eficiência e funcionalidade exigem maiores estudos e alterações estratégicas. Assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial terapêutico das MSCs oriundas de tecido adiposo epididimal diferenciadas em CPIs na reversão do DM1 e neuroproteção em ratos Wistar Kyoto (WKY). A primeira fase deste estudo (in vitro) constituiu-se em caracterizar as células estromais mesenquimais adipo-derivadas (ADSCs) e submetê-las a três diferentes protocolos de diferenciação em CPIs. As células expostas ao meio de cultura enriquecido com nicotinamida/exendin-4/activina A apresentaram o melhor perfil secretório, com características endócrinas de CPIs. Na segunda fase in vivo, para avaliação da funcionalidade das CPIs em animais diabéticos induzindos por estreptozotocina, as células foram implantadas em dois sítios distintos: subcapsular renal (SR) e subcutâneo (SC). Após duas semanas de implantação das células, em ambos sítios anatômicos, foi observada uma diminuição da hiperglicemia. Ainda, as células implantadas no sítio SC melhoraram o desempenho cognitivo e a reatividade astroglial hipocampal. Adicionalmente, usando células GFP+, podemos observar a permanência das células implantadas nos diferentes sítios, além da migração para o pâncreas e hipocampo. O desenvolvimento de uma população ainda heterogênea, composta de CPIs, mas também de ADSCs indiferenciadas, poderia ajudar a explicar a redução periférica dos AGEs (por depuração autofágica) e a recuperação do comprometimento cognitivo (por imunomodulação no hipocampo). Juntos, esses dados reforçam a importância das CPIs nas estratégias neuroprotetoras, bem como apontam a importância da via de implante no tratamento do DM1. Paralelamente, estudamos, além da capacidade de transdiferenciação e potencial neuroprotetor, a diferenciação adipogênica ortodoxa das ADSCs se apresentando como ferramenta importante no estudo da expressão, da secreção e da propriedade do tipo adipocina da S100B.

Type 1 diabetes mellitus (DM1) is an autoimmune disease characterized by the destruction of insulin-producing pancreatic β cells. Among the current experimental therapies, we highlight the use of transdifferentiated mesenchymal stromal cells (MSCs) into insulin-producing cells (IPCs). Despite the fact that there are several differentiation protocols in IPCs, there is still a need for further study and modification of induction strategies due to long, complex protocols with low efficiency and functionality rates. Thus, the present study aims to evaluate the therapeutic potential of differentiated adipose mesenchymal stromal cells in IPCs in the reversal of DM1 in Wistar Kyoto rats in DM1. The first phase of this study (in vitro) was to characterize adipose-derived stromal cells (ADSCs) and to evaluate the best protocol for their differentiation in IPCs. For this, ADSCs isolated from epididymal adipose tissue of Wistar-Kyoto rats were submitted to three different differentiation protocols. The secretory profile was analyzed and the IPCs differentiated in the presence of nicotinamide / exendin-4 / activin A showed the best secretory profile. The second phase was to assess the functionality of the IPCs in vivo. The cells were implanted in two distinct sites: Subcapsular renal (SR) and Subcutaneous (SC). Finally, we observed that the implantation of IPCs caused a decrease in hyperglycemia after two weeks of implantation in DM1 rats at both implantation regions. The cells implanted in SC improved cognitive impairment (assessed by object recognition) and hippocampal astroglial reactivity (assessed by S100B and GFAP). Using GFP + cell implants, we could observe survival at implant sites, but also cell migration to the pancreas and hippocampus. The presence of undifferentiated ADSCs in our preparation of IPCs could help explain peripheral reduction of AGEs (by autophagic clearance) and recovery of cognitive impairment (by hippocampal immunomodulation). Together, these data reinforce the importance of IPCs in neuroprotective strategies, as well as the logistical importance of the subcutaneous route for its administration in the treatment of DM1. In addition to the neuroprotective potential of ADSCs, they are useful for differentiation into adipocytes and study of S100B expression and secretion, which is being characterized as a new adipokine.