Filmes celulares mostram desenvolvimento do diabetes em tempo real em ratos

Pesquisadores criaram os primeiros filmes celulares que mostram a destruição causada pelo Diabetes Tipo 1 em tempo real em modelos de ratos. Visão inédita, detalhada e dinâmica tem potencial para fornecer novas percepções do processo da doença à comunidade científica

Acima uma imagem do vídeo mostrando o ataque
das células T atacando as ilhotas produtoras
de insulina no pâncreas (fonte: La Jolla Institute
for Allergy and Immunology)

Pesquisadores do Instituto La Jolla para Alergia e Imunologia, nos Estados Unidos, criaram os primeiros filmes celulares que mostram a destruição causada pelo diabetes tipo 1 em tempo real em modelos de ratos. 

Esta visão detalhada e dinâmica fornece novas percepções deste processo da doença à comunidade científica, e pode afetar profundamente as futuras direções na pesquisa sobre a doença.

Os filmes celulares representam as primeiras imagens do diabetes tipo 1 de como a doença se desdobra. "Ser capaz de ver essas células produtoras de insulina, enquanto elas interagem no pâncreas, ao invés de em um estado estático sob o microscópio, vai melhorar muito nossa capacidade para encontrar novas intervenções para a doença", observa o pesquisador Matthias von Herrath.

As imagens ajudam a esclarecer processos celulares que anteriormente tinham que ser analisados a partir de fotos, modelos de computador ou experimentos de laboratório. "Eu achava imagens in vivo do diabetes tipo 1 eram inviáveis. Mas, felizmente, eles provaram que estou errado. Esses vídeos mostram as interações celulares em detalhes incríveis, tudo se movendo e este é apenas o início do conhecimento que pode ser adquirido através desta tecnologia", descreve o pesquisador Bart Roep, da Leiden University Medical Center, na Holanda, que considerou o trabalho um avanço tecnológico.

O estudo revolucionário foi possível graças ao uso de um microscópio de dois fótons e um novo procedimento desenvolvido por von Herrath que permitiu o uso do microscópio no pâncreas. O pâncreas é um órgão pequeno, macio e de difícil acesso que há muito tempo apresentava desafios especiais para os investigadores. Até este ponto, a comunidade científica utilizava dois fótons apenas para estudar os linfonodos, o fígado e outros órgãos in vivo, mas nunca o pâncreas.

"O microscópio de dois fotões permite aos pesquisadores "ver" tecidos vivos, a uma profundidade muito maior do que métodos de imagem convencionais. Ele usa pulsos de luz intensa que permite monitorar as interações entre as células sem destruí-las", explica von Herrath.

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Os filmes revelam os comportamentos específicos de várias células. "Somos capazes de ver como as células beta, eventualmente, morrem e como as células T imunes acessam o pâncreas a partir do fluxo de sangue", contam os pesquisadores.

Entre as muitas idéias adquiridas, os pesquisadores foram capazes de identificar os vasos sanguíneos específicos por onde as células T entram no pâncreas, como elas lançam um ataque e a sequência temporal dos eventos.

Os filmes também iluminam informações particularmente interessantes sobre o processo de destruição das células beta. As células T se movem aleatoriamente em todo o pâncreas até que se deparam com as células beta que diminuem a velocidade e liberam substâncias tóxicas que, eventualmente, matam as células beta. O mais surpreendente é que este 'beijo da morte' leva um bom tempo, cálculos indicaram uma linha de tempo da ordem de horas para matar um pouco de células beta.

Os cientistas também descobriram o grande número de células T necessárias nos ratos - dezenas de milhões - para produzir a destruição maciça das células beta. "Esses fatores podem ajudar a explicar a longa fase pré-clínica no diabetes tipo 1", observa von Herrath, uma vez que o número de células T no pâncreas humano é significativamente menor do que em camundongos.

"Isso significa que o ataque auto-imune já está em andamento há anos antes que o número de células beta se reduza a um limiar crítico, resultando em diagnóstico clínico", explica ele, notando que 90% das células beta são destruídas em humanos antes que a doença é geralmente reconhecida.

Do ponto de vista terapêutico, os pesquisadores afirmam que os estudos sugerem que pode existir uma maneira de impedir que as células T acessem o pâncreas, em primeiro lugar, já que quando elas fazem isso, adquirem a capacidade de destruir várias células beta ao mesmo tempo.

Fontes: www.portaldiabetes.com.br, www.sciencedaily.com

Mutação genética produz ilhotas pancreáticas de alta eficácia metabólica

Pesquisadores do Hospital Regional Universitário Carlos Haja, em Málaga (Espanha), identificaram a mutação que estimula as ilhotas

Uma equipe de pesquisadores do Hospital Regional Universitário Carlos Haja, em Málaga na Espanha, conseguiu identificar uma mutação genética que ativa a enzima glucoquinase e produz ilhotas pancreáticas de alta eficácia metabólica. A pesquisa, coordenada pelo endocrinologista Antonio Luis Cuesta, aponta um futuro promissor no combate ao diabetes.

A glucoquinase regula a secreção de insulina e se encarrega de manter níveis de glicose normais no sangue. As hipoglicemias severas (níveis muito baixos ou críticos de açúcar no sangue) acontecem quando esta enzima se ativa acima de seu nível normal e produz uma secreção constante de insulina.

Uma menina que nasceu com este problema teve 98% do pâncreas extirpado e há 11 anos vive com apenas cerca de 20 mil ilhotas pancreáticas, de aproximadamente um milhão que um pâncreas inteiro possui. No entanto, estas ilhotas são maiores, têm a capacidade de proliferar e sua eficácia é muito alta.

Estudando este e outros dois casos similares, os pesquisadores tentam reproduzir estas ilhotas no laboratório para incluir, mediante engenharia genética, essa mutação no pâncreas de um doador.

Atualmente, para realizar um transplante de ilhotas em um diabético são necessários dois doadores, dos quais é preciso extrair cerca de 600 mil ilhotas, explica o doutor Cuesta. "Mas com o que nós tentamos reproduzir, com um pâncreas poderíamos tratar um mínimo de cinco pacientes", ressalta.

Estes pacientes poderão viver pelo menos durante cinco anos sem ter que injetar insulina, diz o especialista. A pesquisa ainda se encontra em fase inicial, mas "os primeiros passos são muito promissórios", destaca o endocrinologista.

Estudo da Unicamp pode ajudar a diminuir injeções diárias de insulina

Pesquisa mostra que a citocina pode proteger as células secretoras de insulina contra a morte por pelo menos um período de 30 dias

Pesquisa feita com animais na Unicamp indica que a citocina anti-inflamatória - extenso grupo de moléculas envolvidas na comunicação entre as células durante a resposta imune - pode garantir um efeito protetor prolongado, defendendo as células secretoras de insulina por até 30 dias após o início do tratamento, abrindo novas possibilidades de terapia contra o diabetes. O estudo sugere a diminuição da necessidade de injeções diárias, o que pode melhorar a qualidade de vida.

O estudo mostrou que a citocina anti-inflamatória Ciliary Neurotrophic Factor (CNTF) foi capaz de evitar a morte de células produtoras de insulina (beta pancreáticas). " Assim, como uma das causas do diabetes é a morte dessas células produtoras de insulina, o CNTF pode ser um novo aliado na luta contra esse mal" , diz o pesquisador Gustavo Jorge dos Santos. Dados do International Diabetes Federation (IDF) mostram que, no ano de 2010, mais de sete milhões de brasileiros foram afetados pela patologia e, segundo projeções da Organização Mundial da Saúde (OMS), esse número deve dobrar até 2030.

O pesquisador investigou se esse efeito protetor do CNTF agia contra a morte causada pela droga aloxana ou pela citocina inflamatória interleucina-1-beta (IL1-beta) em células produtoras de insulina de camundongos (MIN6) e se o efeito do CNTF dependia da regulação da via da proteína AMPK (proteína quinase ativada por AMP), que atua como um ' sensor energético' celular. A investigação começou em 2009 partindo de dois princípios: já se sabia que o CNTF protegia as ilhotas pancreáticas e que a AMPK participava do processo de morte celular. Assim sendo, o biólogo Gustavo Jorge ficou intrigado se esse efeito protetor do CNTF dependia da inibição da AMPK e se ela era importante no processo de morte de célula produtora de insulina e, talvez, no desenvolvimento do Diabetes mellitus.

Método

Os testes foram feitos em camundongos com três dias de vida e com células em cultura que secretavam a insulina (MIN6). Para a realização dos experimentos e para responder à pergunta inicial, quatro grupos foram formados: os que receberam somente CNTF, somente aloxana, e CNTF mais aloxana, além do grupo-controle, que não recebeu nenhum dos dois.

Observou-se que as células que recebiam CNTF junto com aloxana (substância diabetogênica) morriam menos que as que recebiam somente esta droga, mostrando que o CNTF protegia as células, conta Gustavo Jorge. Além do mais, quando tais células não expressavam a proteína AMPK, o CNTF já não conseguia mais protegê-las, mostrando que seu efeito protetor dependia da inibição dessa proteína.

O autor do trabalho afirma que os mesmos dados verificados nas células tratadas com aloxana foram observados em células MIN6 tratadas com IL1-beta, ou seja, o CNTF foi capaz de proteger a morte de célula produtora de insulina tanto frente a uma indução por aloxana quanto por IL1-beta. Ele salienta ainda que " nos dois modelos de morte de célula a AMPK foi necessária para o efeito protetor do CNTF" .

Já se sabia que o CNTF melhorava o quadro de diabetes de pacientes, por aumentar os efeitos da insulina no organismo (sensibilidade periférica) e reduzir a obesidade. No entanto, ainda não havia sido notada a capacidade do CNTF em aprimorar a capacidade secretora de insulina do organismo, por manter vivas mais células-beta. Gustavo Jorge comenta que " os efeitos do CNTF nos tecidos periféricos (muscular, adiposo) e no Sistema Nervoso Central (SNC) já eram conhecidos; faltava saber como o CNTF agia na proteção das células produtoras de insulina" .

O coorientador da dissertação salienta que o trabalho provou que a ativação da AMPK por aloxana e por IL1-beta é, pelo menos em parte, responsável pela morte de células-beta provocada por essas drogas. Trata-se de um fato novo, já que a ativação dessa proteína tem sido hoje proposta, aliás, como uma panaceia para a cura de várias doenças, inclusive do diabetes. Hoje em dia muitas pesquisas tentam promover a produção de medicamentos para ativar a AMPK no organismo. Neste trabalho, os pesquisadores advertem que essa premissa deve ser vista com cautela, pois, " apesar de melhorar o efeito da insulina, a ativação da AMPK iria matar as próprias células que produzem a insulina".

Conforme comenta Luiz Rezende, a axoquina - um análogo ao CNTF - foi empregada nos primeiros testes clínicos do diabetes, mas, à época, o que estava sendo avaliado era o seu efeito antiobesidade. A preocupação então se dirigiu mais para averiguar se, com ele, perdia-se peso, massa adiposa, do que propriamente com os efeitos sobre o diabetes, fato que passou a ser investigado somente mais tarde.

Indagado sobre a expectativa de cura do diabetes, Gustavo Jorge esclarece que essa hipótese ainda está descartada no momento, " porém, se o paciente se submeter ao tratamento adequado" , diz, " ele poderá viver bem" . Esse tratamento inclui essencialmente controle da ingestão de alimentos (qualidade e quantidade), aplicação correta de insulina, realização de atividade física regular e acompanhamento médico-nutricional.

Hormônio regula concentração de glicose

Como o CNTF e a AMPK desempenham funções importantes nas células beta-pancreáticas, ambos poderão ser alvos terapêuticos para o tratamento do diabetes. Contudo, a interação entre esses dois fatores em células secretoras de insulina permanecia desconhecida, interação esta que foi elucidada pelos pesquisadores neste trabalho.

A insulina é um hormônio hipoglicemiante produzido pelas células-beta das ilhotas de Langherans, localizadas no pâncreas. Sua principal função é regular as concentrações de glicose no plasma. Ela proporciona a captação de glicose na quase totalidade dos tecidos do corpo (exceto cerebral, eritrócitos e células renais). Normalmente, a insulina é liberada em situações de altos índices de glicose plasmática, como por exemplo após as refeições. Ela atua reabastecendo as reservas de glicogênio nos músculos e no fígado, e incentivando o seu armazenamento no tecido adiposo. De certa forma esse hormônio prepara o organismo para uma fase de jejum.

A pesquisa faz parte de um estudo de mestrado desenvolvido no Instituto de Biologia (IB) pelo pesquisador Gustavo Jorge dos Santos orientada pelo professor Antonio Carlos Boschero e coorientada pelo professor Luiz Fernando de Rezende, que integra a linha de pesquisa de Pâncreas Endócrino.

Universidade de Stanford anuncia novo tratamento para diabetes

STANFORD, Califórnia, EUA - Pesquisadores da Escola da Medicina da Universidade de Stanford identificaram um caminho-chave molecular responsável pela diminuição natural na proliferação de células produtoras do hormônio insulina, que ocorre quando uma pessoa envelhece. Ativar artificialmente esta via, que normalmente não é funcional em adultos, pode ser uma nova forma de combater o diabetes.

- Estamos esperançosos de que, muito em breve, poderemos ser capazes de manipular esta via molecular de forma terapêutica em seres humanos - declarou o professor Seung Kim, PhD em biologia do desenvolvimento. Poderemos reativar estas moléculas através de uma droga, que poderia ser injetável. E esta pode ser uma terapia decisiva contra o diabetes.

Kim é o principal autor da pesquisa, que publicada na revista "Nature". O outro autor associado à pesquisa é o também PhD Hainan Chen. Os pesquisadores descobriram que, em cobaias de laboratório, o caminho da produção de insulina é regido pela expressão de uma molécula derivada de plaquetas do receptor do fator de crescimento chamado PDGF. Este receptor diminuiu, ao longo do tempo, nas cobaias, num padrão que se assemelha ao dos seres humanos. Esta redução leva ao decréscimo da proliferação de células beta-pancreáticas, aquelas que produzem insulina para controlar os níveis de açúcar no sangue.

As células beta são encontradas nas ilhotas do pâncreas. Eles são as únicas células do corpo que produzem insulina, hormônio que sinaliza o corpo para remover o açúcar do sangue, após uma refeição, e armazená-lo numa variedade de células. Sem a produção adequada de insulina, os níveis de açúcar no sangue podem tornar-se perigosamente elevados - uma condição clínica chamada de hiperglicemia - e causar danos a vários órgãos do corpo, além de levar ao coma ou à morte. O diabetes tipo 1 é causado por uma falha na produção de insulina, diabetes. O tipo 2 é causada por déficits combinados no corpo para responder a esta falha e produzir insulina. Ambos os tipos têm sido associados a reduções das células beta produtoras de insulina.

Experimentos de Kim em cobaias de laboratório mostraram que ativar artificialmente o caminho do PDGF-receptor aumentou o número de células beta do pâncreas nos animais, sem comprometer a sua capacidade de, adequadamente, promover o controle dos níveis de açúcar no sangue. A descoberta é importante porque outros tratamentos tentados anteriormente para estimular o crescimento de células beta levaram à produção de um excesso de insulina e resultaram em um estado perigoso de hipoglicemia.

É sabido, há algum tempo, que a proliferação das células beta no pâncreas, que é robusta em animais recém-nascidos e jovens, diminui drasticamente com a idade. A expressão de uma molécula conhecida por estar envolvida neste processo, a EZH2, também diminui com o tempo, de maneira similar. No entanto, não era conhecido ainda o fator que controlava mudanças nos níveis de expressão da EZH2 em células beta.

O caminho PDGF regula a proliferação de muitos tipos de células, e é conhecido por afetar as respostas da EZH2. Kim e Chen se perguntaram se o caminho PDGF estaria envolvido em mudanças na expressão da EZH2 e na proliferação das células beta. E descobriram que a expressão de receptores PDGF também foi reduzida nas células das ilhotas pancreáticas de cobaias juvenis, em um padrão semelhante à redução na proliferação das células beta.

Quando os pesquisadores bloquearam a expressão dos receptores de PDGF em cobaias de laboratório, descobriram que os animais jovens (de 2 a 3 semanas de idade) produziram menos EZH2 e tinham células beta em número significativamente menor do que os animais de controle. Eles também tinham níveis de açúcar no sangue ligeiramente elevados e foram menos eficazes do que os animais de controle no escoamento de açúcar no sangue, quando desafiados com a glicose alta. Animais adultos sem expressão dos receptores de células beta e do caminho PDGF também foram menos capazes do que os seus pares para regenerar as células beta que haviam sido artificialmente danificadas por um composto químico. Eles se tornaram severamente diabéticos após tal tratamento.

Em contraste, a expressão dos receptores PDGF em ilhotas do pâncreas foi aumentada em cobaias normais tratadas com o mesmo composto, e os animais foram capazes de substituir as células danificadas beta, dentro de, aproximadamente, de três a quatro semanas. Embora esses animais se tornassem moderadamente diabéticos após o tratamento, eles retomaram o controle de seus níveis de açúcar no sangue, após as células foram regeneradas.

- Quando as células beta foram destruídas com esta toxina, a expressão do receptor PDGF foi induzida - disse Kim - e as células beta naturalmente recuperaram-se. Fundamentalmente, as células não enlouqueceram. Elas foram submetidos apenas à proliferação modesta apropriada. Isto é bom porque significa que as células beta permanecem no controle, e não perdem as funções críticas ao crescer.

Quando os pesquisadores adicionaram a proteína PDGF (que se liga e ativa o receptor PGDF) às células das ilhotas, cultivadas em laboratório, descobriram que as células beta nas ilhotas de jovens (de 3 semanas de idade) cobaias começaram a proliferar. Em contraste, os de cobaias adultas (de sete a nove meses de idade) não responderam porque já não expressavam o receptor PDGF.

Os pesquisadores então criaram uma linhagem de animais de laboratório no qual o receptor PDGF sempre foi ativo em células beta. Quando esses animais tinham 14 meses de idade (meia-idade para cobaias), a taxa de proliferação das células beta foi nove vezes maior do que controles pareados por idade. Apesar do aumento da taxa de crescimento, no entanto, os animais continuaram a regular os seus níveis de açúcar no sangue adequadamente.

No que é, sem dúvida, o aspecto mais interessante de seu trabalho, Chen e Kim investigaram se um caminho semelhante poderia funcionar em células beta. Para isso, eles obtiveram ilhotas pancreáticas de jovens doadores de órgãos humanos entre as idades de seis meses e seis anos, e compararam os padrões de expressão do receptor PDGF nestas células beta com o de células beta das ilhotas de adultos. Eles não detectaram receptor PDGF nas células beta do adulto, mas encontraram-no prontamente nas células beta das ilhotas de doadores jovens. Experimentos adicionais mostraram que as células beta humanas tinham função semelhante à das células beta no estudo, e sugeriram que pode ser possível regular o crescimento de células humanas de ilhotas beta e expressão de insulina, através da manipulação da ativação e da expressão do receptor PDGF.

- Este trabalho revelou que há alguns caminhos que não foram exploradas em células beta humanas e que estão na base da perda relacionada com a idade de proliferação de células beta - disse Kim. - Isso nos dá um apoio para um problema mais vasto:. saber como controlar a proliferação das células beta humana de uma forma terapêutica.

Descoberta brasileira abre nova rota para tratamento da diabetes

O pesquisador Gustavo Jorge dos Santos mostrou que a citocina anti-inflamatória CNTF (Ciliary Neurotrophic Factor) é capaz de proteger as células produtoras de insulina (células beta pancreáticas) contra a morte. As citocinas são um extenso grupo de moléculas envolvidas na emissão de sinais entre as células durante o desencadeamento das respostas imunológicas. "Assim, como uma das causas do diabetes é a morte dessas células produtoras de insulina, o CNTF pode ser um novo aliado na luta contra esse mal", expõe o pesquisador.

O trabalho também indicou que a citocina estudada pode garantir um efeito protetor prolongado, defendendo as células secretoras de insulina por um período de até 30 dias após o início do tratamento. Isto abre novas possibilidades para a terapêutica auxiliar do diabetes, diminuindo a necessidade de injeções diárias ou a dosagem de insulina injetada nos pacientes, o que pode melhorar a sua qualidade de vida.

Cura do diabetes?

O pesquisador descobriu que as células que recebem CNTF junto com aloxana (substância diabetogênica) morrem menos do que as que recebiam somente esta droga, mostrando que o CNTF protege as células.

Além do mais, quando tais células não expressavam a proteína AMPK (que atua como um "sensor energético" celular), o CNTF já não conseguia mais protegê-las, mostrando que seu efeito protetor depende da inibição dessa proteína.

Como o CNTF e a AMPK desempenham funções importantes nas células beta-pancreáticas, ambos poderão ser alvos terapêuticos para o tratamento do diabetes. Sobre a expectativa de cura do diabetes, Gustavo Jorge esclarece que essa hipótese ainda está descartada no momento, "porém, se o paciente se submeter ao tratamento adequado", diz, "ele poderá viver bem".

Esse tratamento inclui essencialmente controle da ingestão de alimentos (qualidade e quantidade), aplicação correta de insulina, realização de atividade física regular e acompanhamento médico-nutricional.