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← vista completaPublicado el 1 de julio de 2006 | http://doi.org/10.5867/medwave.2006.06.3425
Etiología de la diabetes mellitus tipo 1
Etiology of type 1 diabetes mellitus
Resumen
Este texto completo es la transcripción editada y revisada de una conferencia dictada en el Curso Internacional de Diabetes del Niño y del Adolescente, organizado por la Asociación Latinoamericana de Diabetes entre los días 19 al 21 de abril de 2006. Directora: Dra. Gloria López.
Introducción
La prevalencia de la diabetes tipo 1 oscila entre 5% y 15%, según la serie estudiada. En la diabetes de este tipo, el mayor porcentaje corresponde a la diabetes tipo 1A y un porcentaje menor al tipo 1B, que es de origen idiopático y evolución fulminante. Es importante considerar el impacto que ocasiona en la confusión diagnóstica de este cuadro, el incremento que se ha observado en la incidencia de la diabetes tipo 2 infantil.
El cuadro clínico de la diabetes mellitus depende del equilibrio entre los mecanismos de autoinmunidad y apoptosis, que pueden presentar desbalaces de distinta magnitud en distintos pacientes, lo que da origen a distintas características de presentación de la enfermedad. Por otra parte, en la patogenia de las enfermedades autoinmunes, entre las cuales está la diabetes mellitus tipo 1, siempre hay un componente genético, un componente de inmunorregulación, dado por algunas líneas celulares, y factores ambientales. Esta tríada va a desencadenar el desarrollo de las patologías de carácter autoinmune, entre las cuales se encuadra la diabetes tipo 1A.
Para explicar la pérdida de células beta se han elaborado tres teorías, que no han perdido validez en el tiempo: la primera es la teoría de pérdida de células beta lineal, planteada en 1986, que sostiene que existe una susceptibilidad genética modulada por el ambiente; la segunda propone un esquema de pérdida aguda de células beta, que sería una especie de bomba de tiempo; y la tercera plantea que este fenómeno se debería a una alteración del equilibrio de los mecanismos de apoptosis o necrosis celular, por efecto del azar. Así se explicaría que algunos individuos que tienen riesgo genético, incluso riesgo ambiental, no desarrollen nunca la enfermedad.
Existe una serie de marcadores ligados a susceptibilidad genética; los más conocidos son, probablemente, los ligados a la región HLA clase II, la región VNTR y la región reguladora del antígeno 4 del linfocito T citotóxico. La mayoría de los genes ligados a la etiopatogenia tienen mucho que ver con la respuesta inmune: cada uno de ellos va a incorporar algún grado de predisposición en cada uno de los pacientes y lo interesante sería lograr cuantificar el aporte de cada uno de ellos a esta predisposición.
La diabetes mellitus tipo 1 evoluciona en forma progresiva y se sabe que, en algún momento, el porcentaje de células beta empieza a decaer, pero, en lo que se refiere al laboratorio, no es fácil determinar el contenido de islotes pancreáticos in vivo ni en cultivo y en la literatura no se describe el número de islotes normales; por lo tanto no hay un parámetro que correlacione el número de islotes funcionales bajo el cual se va a presentar la enfermedad. En cuanto a los genes de predisposición, todos los estudios señalan la importancia de los genes del complejo mayor de histocompatibilidad, particularmente las moléculas HLA clase II; pero también debe haber un episodio iniciador que desencadene la presentación de la enfermedad.
En la literatura se describen una serie de elementos que pueden desencadenar el episodio iniciador, que va a determinar la presentación de la enfermedad; entre ellos se cuentan agentes infecciosos, toxinas ambientales, agentes virales y algunos componentes de la dieta, como la albúmina bovina y componentes de ciertos cereales, aunque esto último es motivo de controversia. Una vez que aparece el episodio iniciador, se inicia una pérdida silente de células beta que se puede graficar como una pendiente, cuyas características van a explicar los distintos tipos de respuesta y la variación interindividual que se observa en esta enfermedad. Al observar esta pendiente de caída de las células beta surgen varias interrogantes: si es posible detener este proceso y volver al inicio; si existe algún efecto de la edad de debut de la enfermedad sobre la velocidad de la caída progresiva de las células beta; y, lo más importante, por qué esta destrucción ocurre durante una fase silente u oscura, en la cual se pueden detectar notorias diferencias en relación con lo que se encuentra, por ejemplo, en términos de trasplante. La fase final de la pendiente de caída de las células beta coincide con el inicio de la diabetes y aquí también se pueden plantear una serie de preguntas: si esta destrucción es un proceso exclusivamente ligado a autoinmunidad; si esta pérdida de masa beta celular afecta a todas las células beta del páncreas, si bien, por lo general, no es así; y si puede ocurrir algún tipo de regeneración beta celular en esta fase del desarrollo de la diabetes tipo 1.
En suma, en el desarrollo de la diabetes hay un episodio 1, que ocurre en la fase oscura, en la cual sería fundamental determinar qué herramientas se podrían utilizar para discriminar la evolución del individuo, hasta llegar a ser diabético; un episodio 2, en el que ya hay síntomas claros de presentación de la enfermedad y en el que también se podrían efectuar intervenciones; y un episodio 3, de diabetes franca, en el cual también se podría también intervenir para lograr algún grado de mejoría. A continuación se hará un resumen de lo que se sabe acerca de la interacción entre genética y ambiente en dichas fases.
Fase 1 del desarrollo de la diabetes
En el proceso fisiopatogénico de la diabetes se distinguen tres fases. El episodio 1 es la etapa fantasma de la enfermedad y, como ya se dijo, está determinada de manera fundamental por el balance entre los factores de predisposición genética y los desencadenantes ambientales que van a generar la insulitis o lesión preliminar de la célula beta, antes de que aparezcan los marcadores de autoinmunidad clásicos, como ICA (anticuerpos anti-islote pancreático), GAD (anti-ácido glutámico decarboxilasa), IA-2 (anti tirosina fosfatasa), algunas familias muy particulares de algunos ICA512 y/o algunos anticuerpos SOCS 3 (genes supresores de la señalización inducida por citoquinas).
La mayoría de los estudios que se realizan en esta fase algo engorrosa de la enfermedad, se basan en analizar informes de familias de genes de susceptibilidad y los elementos ambientales que podrían modular la expresión de estos genes. En todos los congresos se ha planteado la utilidad que tendría implementar la detección de anticuerpos en la fase previa de la enfermedad, o sea, en la fase oscura. En un estudio publicado en 2004, con seguimiento muy amplio de los pacientes, se evaluó el potencial de detección precoz de los anticuerpos clásicos, como ICA, y se comprobó que la determinación de un solo anticuerpo tiene baja efectividad, pero ésta se va incrementando a medida que aumenta el número de anticuerpos en la fase diagnóstica de prediabetes. En la literatura se puede encontrar información contradictoria con respecto a la utilidad de estos autoanticuerpos.
En los mecanismos de la respuesta inmune están involucrados muchos genes y moléculas (CTLA-4, moléculas HLA clase II, etc). Lo importante es que, en algún momento de la historia de la célula beta, ésta se empieza a comportar como una célula presentadora de antígeno y, por lo tanto, empieza a reunir ciertas familias y clones celulares que se aproximan al islote pancreático beta, lo reconocen como una entidad impropia y comienzan a destruirlo. Desde el punto de vista del aporte de los marcadores genéticos en el curso de la enfermedad, varios estudios han demostrado que ciertos tipos de población tienen mayor prevalencia de esta patología y que la probabilidad de enfermar aumenta en los hermanos de los probandos, sólo que los porcentajes cambian de acuerdo con el modelo del estudio y con la carga genética. Los estudios en homocigotos indican claramente que la enfermedad tiene un componente genético, pero no en 100% de los casos; por lo tanto, es una enfermedad de predisposición genética, pero modulada por algún factor ambiental que todavía sigue siendo un supuesto.
El papel de las moléculas HLA en la predisposición a la diabetes mellitus tipo 1 se describió hace más de 30 años, pero tuvieron que pasar 26 años antes de que se probara con un modelo in vivo que estas moléculas condicionan la autoinmunidad en la diabetes mellitus tipo 1. Esto se logró gracias a un experimento efectuado en 2000, en el que se mezcló una cepa de ratón que expresa la molécula D7 con una cepa de ratón que expresa una molécula muy característica de la DM tipo 1, la DQ8, y se obtuvo una camada de ratones, entre los cuales, los que heredaron las moléculas DQ8 y D7 presentaron insulitis grave, con infiltración de células CD4, CD8 y células B, y presencia de anticuerpos anti-glutámicodescarboxilasa y antiinsulina. Los demás animales también presentaron diabetes, pero en edades más tardías. Este modelo representa muy bien lo que se observa en la realidad, es muy moderno y ha permitido demostrar que las moléculas de HLA pueden condicionar la respuesta inmunológica de autoanticuerpos.
En algunos estudios genéticos sobre el HLA publicados en 1999 aparecieron tablas en las que se trataba de buscar una correlación entre la incidencia poblacional y la frecuencia de algunos alelos muy particulares, en la región HLA clase 2. En ese momento se encontró una correlación lineal, pero ésta no ha sido tan clara en análisis efectuados en otros países, lo que demuestra claramente que el componente étnico tiene mucha influencia sobre la predisposición genética a desarrollar la enfermedad. Al analizar las familias celulares y la interacción entre la célula beta y los componentes inmunológicos, se observa claramente que las moléculas HLA cumplen un papel central en el reconocimiento de linfocitos T CD4 y la célula beta; no obstante, hay otra serie de moléculas que también tienen importancia en estabilizar la respuesta inmune, de modo que puede haber individuos con HLA de riesgo que quizás nunca desarrollen diabetes, gracias a la estabilización de la respuesta inmunológica dada por estas moléculas coadyuvantes; por lo tanto, el genotipo de un individuo de riesgo significa la cuantificación de más de una variante genética.
Es interesante analizar dos patologías comparables, que son la enfermedad celíaca y la diabetes tipo 1, en las cuales los mecanismos globales son más o menos similares. En la enfermedad celíaca participa el enterocito como célula presentadora de antígenos y del linfocito TCD4 y hay un perfecto anclaje entre las moléculas HLA, el receptor de la célula T y el antígeno, que en este caso es la gliadina. Este fenómeno es reversible, ya que cuando se retira la gliadina de la dieta se expresan otros genes y se logra restaurar la vellosidad intestinal; por lo tanto, es una patología autoinmune transitoria. En el caso de la diabetes mellitus tipo1, participan la célula beta, como presentadora de antígenos, y el linfocito CD4, pero todavía no se sabe cuál antígeno ambiental desencadena el fenómeno autoinmune, que en este caso es irreversible, es decir, no se conoce una forma de revertir la infiltración de linfocitos CD4 en el islote pancreático. Sobre los factores ambientales que inciden en el desarrollo de la diabetes mellitus tipo1 también hay amplia discusión: se ha postulado la participación de agentes virales, factores dietarios, factores ligados a crecimiento y factores de riego perinatal. En lo que se refiere a infecciones virales y factores dietarios, se ha documentado la lisis directa causada por algunos agentes virales y los mecanismos de mimetismo molecular, los que se dan con ambos tipos de agentes.
Lo más novedoso en las teorías de la diabetes tipo 1 son la teoría de la higiene y la de los componentes ligados al estrés. La primera relaciona la asepsia que ha logrado la población actual y la falta de contacto con los antígenos en forma prematura, lo que generaría mecanismos de memoria inmunológica más deficientes. Los estudios han descrito una gama de factores ambientales asociados con diabetes tipo 1, pero los resultados son contradictorios; algunas series apoyan determinados factores ambientales o determinados componentes antigénicos, por ejemplo, de la dieta, en una población determinada, pero en otra población no se encuentra el mismo grado de correlación, probablemente por un condicionante genético.
En la interacción de estos factores ambientales con la célula beta participa una serie de moléculas de superficie, que van a modular esta interacción de acuerdo con el factor ambiental respectivo. Para explicar esta interacción se ha planteado el mecanismo del mimetismo molecular; por ejemplo, la cápside viral del virus coxsakie comparte cierto grado de homología con la proteína de superficie GAD, en este caso GAD 37. La teoría del mimetismo molecular es discutible, puesto que basa la presentación de un anticuerpo en estos grados parciales de homología. Lo mismo se puede observar al comparar algunos aminoácidos de la albúmina bovina con la expresión de la proteína ICA 69; existe cierto grado de homología entre estos dos sistemas y la teoría del mimetismo molecular plantea que la presentación, en este caso, a albúmina bovina o a un péptido en particular, como el péptido ABBOS, dentro de la lactancia artificial, podría desencadenar, por mimetismo molecular, la destrucción de la célula beta pancreática.
Fases 2 y 3 del desarrollo de la diabetes
El capítulo dos es muy breve en la diabetes mellitus tipo1; aquí lo fundamental es la desviación de familias clonales. Hay una respuesta de autoanticuerpos, pero también se origina una adaptación del sistema inmunológico, en términos de clones que se regulan por tres mecanismos importantes: anergia clonal, deleción clonal y activación clonal. En la diabetes mellitus tipo1 no aparecen nuevas células, sino que las poblaciones de linfocitos T se contrarregulan, es decir, en familias de linfocitos T que siempre han existido, bajo estas condiciones cambian los números poblaciones; es lo que sucede, fundamentalmente, con los linfocitos CD 4 y con regulaciones intrínsecas en familias celulares de linfocitos CD 8. Estas familias celulares se perpetúan gracias a algunos moduladores intracelulares de tipo citoquinas, hipótesis que se planteó en 1988 y se comprobó posteriormente, ya que en ese tiempo no existían medios tecnológicos para demostrar que las moléculas ligadas a la actividad de citoquinas activan ciclos de apoptosis celular a nivel nuclear.
Por lo tanto, en la destrucción de la célula beta hay un componente de tipo humoral, vía generación de anticuerpos, y un componente de tipo celular que destruye la matriz de la célula beta y genera esta infiltración y posterior explosión del islote beta pancreático. El imperio de estas células podría derribarse por acción de algunas moléculas nuevas que han adquirió importancia en el último tiempo. En el balance entre muerte y plasticidad celular, dos procesos están claramente establecidos, que son la expansión y la involución de la célula beta, en términos de regular las familias celulares. La expansión está dada por neogénesis, replicación e hipertrofia, y la involución, por mecanismos de apoptosis, necrosis y atrofia; estos mecanismos son los que están alterados en la célula beta y que van a condicionar la muerte celular del islote. De lo expuesto se deduce que al analizar la infiltración de la célula beta, la atención se debe concentrar en la acción de: los macrófagos, por medio de radicales libres u óxido nítrico; las células dendríticas, por medio de algunas citoquinas particulares que actúan sensibilizando la membrana del islote beta pancreático; las células CD4 y CD8; algunas proteínas capaces de romper la membrana, como perforina y granzima B; y el factor de necrosis tumoral alfa, que tiene una vía de entrada directa a la célula beta por su propio receptor. Todas estas familias de moléculas activan las proteínas apoptóticas conocidas como caspasas, que van a condicionar ciclos de apoptosis y, finalmente, la muerte celular.
En este balance entre sobrevivencia y destrucción de la célula beta, hace tiempo que se conoce el aporte de las citoquinas, sea disminuyendo la energía, dismiuyendo la función de la célula beta o alterando los mecanismos de defensa; pero actualmente se sabe que la destrucción de la célula beta se potencia por el aumento de la producción de óxido nítrico, la mejoría de la conducción de la señalización de citoquinas y el aumento de la apoptosis causado por estas proteínas nucleares de acción proapoptótica, que en algunos casos son ciertas familias de caspasas. La importancia de las citoquinas, pues, se conoce desde 1988, pero el hecho de que desencadenen los procesos apoptóticos en el núcleo se descubrió mucho después. En una publicación de diciembre de 2005, en una revista de diabetes, se explica cómo estas citoquinas pueden condicionar una serie de vías intracelulares que van a llevar a la activación de estas proteínas, lo que va a generar, por último, el cierre del proceso apoptótico y se demuestra que las citoquinas descritas hace años serían moléculas tipo procaspasas, es decir, proactivadoras de citoquinas. El papel de las citoquinas, por lo tanto, está claro y si se observa la célula beta in toto se puede entender que los genes de susceptibilidad son el punto de anclaje en esta respuesta inmunológica, que las citoquinas van a tener un efecto de preamplificación y que, de acuerdo con la familia de citoquinas que se active, se va a producir una amplificación intracelular que puede ir por un canal derecho o por un canal izquierdo, en términos de lo prolongado que pueda ser su efecto intracelular.
Tendencias en protección de la célula beta
En lo que se refiere a protección de la célula beta, las tendencias actuales se orientan al estudio de: el bloqueo de la interleuquina (IL) 1 a nivel de su receptor; algunos componentes ligados al control de radicales libres o de óxido nítrico, por la modulación de superoxidodismutasa, catalasa y algunas proteínas de choque térmico; sistemas de protección de la célula beta vía suministro de vitamina D o IL-4, por ejemplo; manipulaciones genéticas asociadas al gen de calcitonina; el aporte de la tecnología de adenovirus, en el ámbito de las vacunas; y de bloqueos a nivel de moléculas proapoptóticas generadas por las células CD8, para bloquear la actividad de caspasa 8 o de caspasa 3 e impedir que la célula del islote pancreático ingrese a este período de apoptosis.
En 2005 aparecieron evidencias del papel que cumple la caspasa 3 en la apoptosis de los procesos autoinmunes, gracias a estudios efectuados en dos modelos murinos, uno de tipo salvaje y otro mutante que no produce caspasa 3, a los que se administró estreptozotocina para destruir el islote beta pancreático; el ratón salvaje empezó a ser diabético a los pocos días, porque su islote beta pancreático empezó a desaparecer; en cambio, el ratón mutante para caspasa 3 fue más resistente al efecto de esta droga. En el tipo salvaje para caspasa 3 se encontró infiltración de CD 4 en el islote, lo que no se observó en el mutante; y al aumentar la dosis de estreptozotocina se observó claramente que el islote pancreático del mutante era mucho más resistente al efecto deletéreo de este compuesto químico. En un estudio muy reciente se analizó la posibilidad de manejar la enfermedad mediante la proteína FAS ligando, que conecta los linfocitos CD 8 con la membrana celular. Este grupo de estudio aplicó una terapia de RNA antisentido; al estimular un cultivo celular con citoquinas se encontró una alta expresión de esta proteína FAS, que es una proteína apoptótica, pero al agregar en el medio de cultivo un antisense RNA, con lo que se bloqueó la trascripción de la molécula FAS, se generó una reducción evidente de ésta y así se logró mantener la integridad del islote pancreático.
En el futuro, la búsqueda de una terapia racional debe concentrarse, en primer lugar, en describir el punto crítico de todos los mecanismos propuestos; entender claramente la función biológica de cada mecanismo; y lograr transferir este conocimiento a un estudio in vivo. Solamente así se va a permitir el desarrollo de intervenciones seguras en el enfoque terapéutico de la terapia génica de la diabetes tipo 1. En febrero de 2008 saldrá a la venta el fármaco anakinra, que es un antagonista del receptor de IL-1 y está en fase final en la FDA; probablemente sea la primera aproximación a la terapia génica en el tratamiento de la diabetes mellitus tipo 1.
