Implante subcutâneo de células estromais mesenquimais diferenciadas em células produtoras de insulina e seu efeito no déficit cognitivo em ratos diabéticos

Abstract

O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é uma doença autoimune que atinge mais de 46 milhões de pessoas no mundo. Ainda não existe cura para essa doença e o tratamento vigente se dá pela insulinoterapia, porém a falta de uma resposta fisiológica leva a episódios de hiperglicemia que são a causa de muitas complicações. Sabe-se que o DM1 ao longo do tempo pode levar ao déficit cognitivo relacionado a históricos de hiper e/ou hipoglicemia que podem causar danos ao sistema nervoso central. O uso de células estromais mesenquimais (MSCs) diferenciadas em células produtoras de insulina (CPIs) têm apontado benefícios para o controle glicêmico assim como melhora na cognição, demonstrado em um estudo anterior e complementar a esse no período de três semanas após indução de DM1. Portanto, esse estudo buscou investigar se esses benefícios através da implantação de CPIs na região subcutânea (SC) seriam permanentes, avaliados em um período mais longo, no caso, oito semanas após indução do DM1. A primeira fase deste estudo (in vitro) foi caracterizar as células estromais derivadas do tecido adiposo (ADSCs) e avaliar o protocolo para sua diferenciação em IPCs. A segunda fase foi avaliar a funcionalidade dos IPCs in vivo após oito semanas de experimento. As células foram implantadas no local SC após um modelo DM1 de uma semana.Como resultado, obtivemos um menor nível sanguíneo de glicose uma semana após implante em comparação ao grupo DM1 não tratado. Com relação ao peso corporal, tanto os animais diabéticos quanto o grupo com o implante mantiveram o peso ao longo do tempo, enquanto que o grupo Sham teve o aumento natural relacionado ao crescimento do animal. Após oito semanas da indução do modelo, avaliou-se parâmetros periféricos como peptídeo C e AGEs séricos. O peptídeo C não foi detectável no grupo que recebeu implante e os níveis de AGEs tiveram um aumento significativo nos dois grupos diabéticos (STZ e SC). Não se observou diferença no conteúdo de GFAP entre os três grupos, e o conteúdo de S100B não retornou aos níveis do animal Sham. No teste de reconhecimento de objetos, o implante não foi capaz de prevenir ou reverter o efeito deletério tanto na memória de curto e longo prazo observado nos animais diabéticos. Por fim, mais estudos são necessários para compreender o efeito do implante das CPIs no DM1, principalmente entender o fato de o efeito positivo observado em três semanas ter desaparecido ao longo do tempo. Acredita-se que novas abordagens devem ser avaliadas para garantir a eficácia da terapia no futuro, como implantação de um número maior de células ou múltiplos implantes, uma vez que o acesso subcutâneo é pouco invasivo e de fácil execução.

Type 1 diabetes mellitus (DM1) is an autoimmune disease that affects more than 46 million people worldwide. There is still no cure for this disease and the current treatment is by insulin therapy, but the lack of a physiological response leads to episodes of hyperglycemia, which are the cause of many complications. It is known that, over time, DM1 can lead to cognitive déficit related to stories of hyper and/or hypoglycemia that cause damage to the central nervous system. The use of differentiated mesenchymal stromal cells (MSCs) in insulin-producing cells (CPIs) has pointed out benefits for glycemic control as well as improved cognition, demonstrated in a previous and complementary study, in a period of three weeks after induction of DM1. The first phase of this study (in vitro) was to characterize adipose-derived stromal cells (ADSCs) and to evaluate the protocol for their differentiation in IPCs. The second phase was to assess the functionality of the IPCs in vivo after three and eight weeks experiment. The cells were implanted on SC site after one-week DM1 model. Therefore, this study sought to investigate whether these benefits through the implantation of CPIs in the subcutaneous region (SC) would be permanently evaluated over a longer period - in this case, eight weeks after induction of DM1. As a result, we obtained a lower glucose level one week after implant compared to the DM1 group. Regarding body weight, both diabetic animals and the group with the implant maintained their weight over time, while the Sham group had the natural increase related to the growth of the animal. Eight weeks after the model was induced, peripheral parameters such as C-peptide and serum AGEs were evaluated.C- peptide was not detectable in the group that received an implant and in AGE levels we found a significant increase in the two diabetic groups (STZ and SC). To assess hippocampal changes, the content of GFAP and S100B - markers of activity and astrocytic damage - were measured. There was no difference in the GFAP content between the three groups, nor in the S100B protein, as well as in the novel recognition test, so the implant was not able to prevent or reverse this deleterious effect in both short and long term memory. Further studies are necessary to understand the effect of MSCs on DM1, especially to understand the fact that the positive effect observed in three weeks has disappeared over time. It is believed that new approaches should be evaluated to ensure an effective therapy in the future, such as implantation of a larger number of cells or multiple implants, since the subcutaneous access is not very invasive and easy to perform.