La diabetis mellitus tipus 1 i la tipus 2 són malalties metabòliques que afecten col·lectivament a un 10% de la població mundial. En ambdós casos l'alteració metabòlica més important és la hiperglucèmia, resultant de la deficiència absoluta (tipus 1) o bé relativa (tipus 2) d'insulina. Concretament, la diabetis tipus 2 es caracteritza per una resistència a la insulina, per part dels teixits perifèrics, acompanyada d'un defecte en la secreció de la hormona, per part de les cèl·lules ? pancreàtiques. La diabetis oberta, però, només es dóna quan les cèl·lules ? no són capaces de continuar compensant la resistència a la insulina. Així doncs, les alteracions en la funcionalitat de les cèl·lules ? serien un component clau en el desenvolupament de la diabetis tipus 2, i no una simple conseqüència de la patologia. Per tant, l'estudi de les cèl·lules ? en els estadis inicials del procés diabètic, resulta ser d'enorme interès per tal d'investigar els mecanismes i les causes que condueixen a la diabetis oberta, Ratolins transgènics que sobreexpressen el factor de creixement IGF-II específicament a les cèl·lules ? pancreàtiques (RIP/IGF-II) presenten un estat pre-diabètic. En aquest treball es van utilitzar aquests animals com a model per estudiar les cèl·lules ? en les fases inicials del procés diabètic i la possible implicació d'IGF-II en el desenvolupament d'aquesta patologia. Es va observar que les cèl·lules ? d'aquests ratolins transgènics presentaven una disminució en la secreció d'insulina en resposta a glucosa. Aquesta disminució podria venir donada per les alteracions funcionals i estructurals presents en aquests illots. S'observava una disminució en l'expressió de Glut2 i insulina, probablement deguda a una reducció dels factors de transcripció que regulen la seva expressió, com Pdx1 i HNF3?. Els illots dels ratolins transgènics presentaven també hiperexpressió de molècules involucrades en la resposta immunitària, com els MHC de classe I i II, tot i no presentar infiltració limfocitària. Així doncs, l'expressió d'IGF-II en les cèl·lules ? dels ratolins transgènics provocava alteracions funcionals en els illots similars a les descrites en models animals o en pacients diabètics.L'evolució del procés diabètic és un procés llarg i varia molt entre individus. En l'evolució d'aquest procés hi intervindrien tant les alteracions presents en les cèl·lules ? de cada individu, com la influència de factors externs. En aquest treball es va estudiar si les alteracions descrites en les cèl·lules ? dels ratolins RIP/IGF-II, podrien predisposar-los a desenvolupar diabetis oberta enfront a factor accelerador. Vam determinar la susceptibilitat dels ratolins RIP/IGF-II enfront dos estímuls diferents: a) el tractament amb molt baixes dosis d'estreptozotocina (STZ), i b) un procés autoimmune, que seria un procés més crònic i comú en la patologia diabètica. Després del tractament amb STZ, es va observar que aquest ratolins transgènics resultaven ser més sensibles a dosis molt baixes, considerades no diabetogèniques pels ratolins control. En segon lloc, per tal d'induir la infiltració limfocitària als ratolins RIP/IGF-II, aquests es creuaren amb ratolins transgènics RIP/hIFN?. L'expressió d'IFN? en cèl·lules ? resulta en una important infiltració dels illots dels ratolins transgènics. D'aquest creuament s'obtingueren ratolins doble transgènics IFN?/IGF-II, un 75% dels quals desenvoluparen diabetis espontània durant els dos primers mesos de vida. Demostrant així que les alteracions pre-diabètiques descrites en les cèl·lules ? dels ratolins IGF-II, incrementaven la susceptibilitat a desenvolupar diabetis oberta en presència d'un factor accelerador.Els resultats d'aquest treball indiquen que alteracions en la funcionalitat de les cèl·lules ? pancreàtiques serien necessàries per incrementar la susceptibilitat a certs factors ambientals que desencadenen la diabetis mellitus. A més, el nostre estudi suggereix que l'increment d'IGF-II en cèl·lules ? podria ser un factor clau en l'inici del procés diabètic. / Type 1 and type 2 diabetes are metabolic diseases with very different etiology that affect collectively 10% of the world-wide population. In both cases the most important metabolic alteration is hyperglycemia, resulting from the absolute (type 1) or relative (type 2) insulin deficiency. In particular, type 2 diabetes mellitus is characterized by decreased response of the liver and peripheral tissues to insulin (insulin resistance) and by inadequate compensatory insulin secretory response. However, overt diabetes only develops when ?-cells fail to compensate for increased insulin demand. Alterations in the functionality of ?-cells would be a primary defect, and not only a simple consequence, in the diabetic pathology. Therefore, studying ?-cells during the initial stages of the diabetic process would be interesting for finding the mechanisms and causes that lead to overt diabetes. Transgenic mice overexpressing IGF-II specifically in ?-cells (RIP-I/IGF-II) develop pre-diabetes. We decided to use these animals as a model in which to study ?-cells in the initial stages of the diabetic process. After the analysis of RIP/IGF-II ?-cells, we observed that transgenic mice showed a decreased insulin secretion in response to glucose. This decrease was likely due to functional and structural alterations found in these islets. Reduction in Glut2 and insulin was observed, probably due to a reduction in the transcription factors that regulate their expression, such as Pdx1 and HNF3?. At structural level these islets showed an increase in the expression of important extracellular matrix components, but showed a decrease in molecules implicated in the intracellular adhesion. Transgenic islets also showed hyperexpression of molecules involved in the immune response, such as MHC class I and II, although no lymphocyte infiltration was observed in their islets. These results suggest that expression of IGF-II in ?-cells of these transgenic mice leads to similar changes to the ones described in other type 2 animal models and diabetic patients. The progression to type 2 diabetes is a long process and varies greatly among individuals. In each individual, alterations present in ?-cells and the influence of external factors would both contribute to the process. In this study, we determined if the alterations described in RIP/IGF-II ?- cells could predispose those animals to develop overt diabetes in the presence of a stimulus that acted as an accelerator factor. We tested the susceptibility of RIP/IGF-II mice to two different stimuli: a) treatment with streptozotocin (STZ), which would stimulate a toxic response specific for ?-cells; and b) an autoimmune process, which would simulate a more chronic effect, more similar to the diabetic pathology.STZ treatment demonstrates that transgenic mice were more sensitive to very low doses of STZ, considered non-diabetogenic for control mice. On the other hand, in order to induce the lymphocyte infiltration to RIP/IGF-II mice, we crossed them with RIP/hIFN transgenic mice. These later mice show a significant infiltration in their islets, induced by the expression of hIFN in their pancreatic ? cells. From this crossbreeding we obtained IFN?/IGF-II double transgenic mice, 75% of which developed spontaneous diabetes during the first two months of age. These results showed that pre-diabetic alterations described in the RIP/IGF-II ?-cells increased their susceptibility to develop overt diabetes in the presence of an accelerator factor.All these results indicate that correct functionality of pancreatic ?-cells is crucial for being able to resist the effect of environmental factors that would lead to the diabetic process. Moreover, our study suggests that the increase of IGF-II in ?-cells could be a key factor in the beginning of the diabetic process.

La Diabetis Mellitus tipus 1 i tipus 2 es caracteritzen pel desenvolupament d'hiperglucèmia, la qual apareix com a conseqüència d'una disminució de la massa de cèl.lula ß i/o d'una pèrdua de funció dels illots. Així doncs, és necessari conèixer els mecanismes implicats en el creixement i la funció del pàncrees endocrí pel seu tractament.Es va demostrar que l'expressió del factor de creixement IGF-I a les cèl·lules ß de ratolins transgènics (RIP-I/IGF-I) era capaç de contrarrestar la hiperglucèmia diabètica i recuperar la massa de cèl.lula ß, després de la inducció de diabetis experimental (George, 2002). En la part I d'aquest treball, vam estudiar els mecanismes mitjançant els quals l'IGF-I era capaç d'induir aquesta recuperació. Els ratolins transgènics IGF-I tractats amb estreptozotocina (STZ) presentaven un increment en la taxa de replicació de les cèl.lules ß. Aquest augment no es donava en els animals IGF-I sense tractar. Això indicava que la regeneració es donava per una proliferació de les cèl.lules ß i, que s'activava principalment després de la inducció d'un dany. En els illots d'animals transgènics IGF-I, es va observar un increment en Cdk-4 (que activa el cicle cel.lular) i una disminució de l'inhibidor p27, suggerint una predisposició a replicar. No obstant, també es va observar un increment de l'expressió de p21, i uns nivells de ciclina D1 (reguladora de Cdk-4) similars als dels illots controls. D'aquesta manera, les cèl.lules ß dels ratolins transgènics IGF-I evitaven una sobreproliferació. Per contra, després del tractament amb STZ, els nivells de p21 disminuïen i els de ciclina D1 augmentaven, induïnt una major taxa de proliferació de les cèl.lules ß. Així doncs, això suggereix que IGF-I podria utilitzar-se com una teràpia per la regeneració del pàncrees endocrí. Per a la reversió de la Diabetis, a més de la regeneració de la massa de cèl.lula ß, és necessari una correcta funció. Recentment, s'ha descrit que la matriu extracel.lular de l'endoteli vascular dels illots promou l'expressió d'insulina i la proliferació de les cèl.lules ß (Nikolova, 2006) i que la microcirculació dels illots controla la secreció d'insulina (Ballian, 2007). Així doncs, en la part II es va estudiar el paper del factor pro-angiogènic VEGF i de l'endoteli en la funcionalitat del pàncrees endocrí i en la regulació de la massa de cèl.lula ß. Amb aquest objectiu, es van generar ratolins transgènics que sobreexpressaven VEGF a les cèl.lules ß (RIP-I/VEGF). Es van obtenir dues línies amb diferent nivell d'expressió del transgén: Tg VEGF 1, amb una elevada expressió i, Tg VEGF 2, amb una expressió més moderada. Els animals transgènics d'ambdues línies presentaven illots desorganitzats amb un increment en la vascularització i un engruixement de la membrana basal, però la massa de cèl.lula ß, i l'homeòstasi de la glucosa no es modificaven. No obstant, amb l'edat, els animals Tg VEGF 1, esdevenien intolerants a la glucosa i, posteriorment, diabètics oberts. El pàncrees endocrí d'aquests ratolins Tg VEGF 1 mostrava un increment en l'expressió de diverses citoquines i una infiltració de macròfags, que portava a la destrucció dels illots pancreàtics. Per la seva banda, els ratolins Tg VEGF 2 desenvolupaven, amb l'edat, una disminució en la secreció d'insulina, sense arribar a desenvolupar diabetis oberta. Els illots d'aquests animals mostraven una lleu infiltració de macròfags i un increment en la producció de citoquines pro-inflamatòries. Per tant, la sobreproducció de VEGF i l'increment en la vascularització dels illots no milloraven ni la viabilitat ni la funcionalitat dels illots. Contràriament, portaven, a llarg termini, a una inflamació crònica del pàncrees endocrí i a alteracions en la cèl.lula ß, induint intolerància a la glucosa i, fins i tot, diabetis oberta. / Both type 1 and type 2 diabetes are considered the most common metabolic disease, which is characterized by the development of hyperglycemia. Higher blood glucose levels are due to a decreased function and/or beta cell mass. That's why restoring a beta cell mass which colud be able to mantain normal blood glucose levels is one of the most important challanges in Regenerative Medicine for Diabetes treatment. Thus, it is necessary to further know mechanisms involved in endocrine pancreas growth and function.Transgenic mice that overexpress IGF-I in beta cells (RIP-I/IGF-I) showed that this growth factor is able to normalize blood glucose levels and restore beta cell mass after induction of diabetes (using STZ treatment) (George, 2002 and, Casellas, 2006). These results suggest that IGF-I could be a key gene for diabetes treatment. Thus, in part I of this work, we studied the putative mechanisms by which IGF-I can regenerate beta cell mass in these mice. STZ-treated transgenic mice presented an increased beta-cell replication comparing to STZ-treated wild-type and to healthy wild-type and transgenic mice. This fact suggested that regeneration of endocrine pancreas could be mainly due to beta-cell proliferation.Islets from transgenic mice showed increased levels of Cdk4 protein (a cell cyle activator) and decreased expression of p27 (a cell cycle inhibitor). However, in parallel, these islets showed increased expresion of p21 (an inhibitor) and normal levels of cyclin D1 (Cdk4 activator). Beta cells from IGF-I-transgenic animals had an equilibrium and did not show an enhanced replication rate. Nevertheless, after STZ treatment, p21 mRNA levels decreased and cyclin D1 expression increased. Consequently, cell cycle machinery could be activated. This would be consistent with increased beta cell proliferation rate in transgenic animals after STZ treatment. Thus, our study suggested that IGF-I could restore beta cell mass by inducing beta cell proliferation. To reverse Diabetes it is necessary not only to restore beta cell mass, but beta cell function as well. Extracellular matrix (ECM) and islet endothelium promote insulin gene expression and beta cell proliferation (Nikolova, 2006). Moreover, islet vascularization controls insulin secretion (Ballian, 2007). Thus, in the part II of this work, we studied the role of the angiogenic factor VEGF in the function of endocrine pancreas and in the control of beta cell mass. To this end, we generated transgenic mice that overexpressed VEGF in beta cells (RIP-I/VEGF). Two different lines were obtained: Tg VEGF 1 (with high levels of VEGF expression) and Tg VEGF 2 (with lower expression levels). Both lines showed disorganized islets with increased vascularization. No differences in glucose homeostasis and in beta cell mass were found. However, Tg VEGF 1 mice firstly developed glucose intolerance and finally became overt diabetic with age. Endocrine pancreas of these mice showed increased expression of proimflamatory cytoquines and macrophage infiltration and higly reduced beta cell mass. On the other hand, Tg VEGF 2 mice showed decreased insulina secretion with age, but never developed overt diabetes. Islets from Tg VEGF 2 mice showed cytoquine production and macrophage infiltration, but they were lower than in Tg VEGF 1 mice.Thus, VEGF overexpression and increased vascularization in islets did not improved beta cell survival and function. But, long-term overexpression of VEGF induced an inflamatory process that decreased insulin secretion and even could induced beta cell loss and overt diabetes.