O diabetes mellitus do tipo 1 (DM-1) é uma doença autoimune caracterizada pela destruição seletiva de células pancreáticas produtoras de insulina. O tratamento convencional é feito com insulina e existe atualmente a necessidade de desenvolver alternativas terapêuticas para o DM-1, como por exemplo o tratamento com células-tronco. As células estromais mesenquimais multipotentes (multipotent mesenchymal stromal cells-MSCs) representam uma fonte de células ideal para terapias celulares em virtude de seu fácil isolamento, expansão e capacidades imunomoduladora e regenerativa. Ainda não está esclarecido se MSCs isoladas de indivíduos com doenças autoimunes possuem alterações funcionais que poderiam limitar seu uso no contexto do transplante autólogo. Já foi descrito que MSCs de pacientes com esclerose múltipla, artrite reumatoide e lúpus eritematoso sistêmico possuem alterações fenotípicas e/ou funcionais. No entanto, pouco se sabe acerca das características das MSCs de pacientes com DM-1. Desse modo, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar a eficácia da infusão de MSCs derivadas de pacientes com DM-1 no tratamento do diabetes experimental e comparar os resultados obtidos com o tratamento feito com MSCs isoladas de indivíduos saudáveis. Além disso, investigamos os efeitos da hiperglicemia in vitro sobre as MSCs, estabelecemos a melhor via de administração das MSCs em camundongos diabéticos e caracterizamos fenotipicamente e funcionalmente as MSCs de pacientes com DM-1. O diabetes experimental foi induzido em camundongos C57BL/6 por meio da administração de estreptozotocina. MSCs isoladas de tecido adiposo murino (ADMSCs) foram administradas em camundongos diabéticos pelas vias intravenosa, intraperitoneal, intrapancreática ou intraesplênica. MSCs foram isoladas da medula óssea de pacientes com DM-1 recém-diagnosticado (DM1-MSCs) e de indivíduos saudáveis (C-MSCs). A morfologia, tamanho celular, perfil imunofenotípico, diferenciação em adipócitos, migração e capacidade imunossupressora foram avaliados. 1x106 DM1-MSCs ou C-MSCs foram injetadas pela via intraesplênica em camundongos diabéticos 20 dias após indução do diabetes. A glicemia foi monitorada periodicamente. Após sacrifício dos camundongos, avaliamos a histologia do tecido pancreático, níveis de insulina circulante, a população de células T reguladoras no baço e linfonodos pancreáticos, o perfil de citocinas no soro e homogeneizado pancreático. A migração das ADMSCs Luc+ injetadas foi avaliada por meio de processamento de imagem baseado em bioluminescênia. Sete dias após cultivo com diferentes concentrações de glicose, as MSCs não apresentaram alterações nos parâmetros avaliados. A injeção de MSCs em camundongos diabéticos por meio da via intraesplênica foi a mais eficiente, promovendo reversão da hiperglicemia em cerca de 70-100% dos camundongos tratados. As DM1-MSCs apresentaram morfologia, tamanho celular, perfil imunofenotípico, diferenciação in vitro em adipócitos e capacidade imunossupressora in vitro semelhante às MSCs de indivíduos saudáveis. No entanto, as DM1-MSCs apresentaram maior migração in vitro em relação às C-MSCs. Não houve diferenças significantes do tratamento de camundongos diabéticos feito com DM1-MSCs ou C-MSCs, uma vez que ambas MSCs foram capazes de reverter a hiperglicemia, promover aumento da massa de células pancreáticas, bem como diminuir os níveis de IL-2 e IFN- no pâncreas dos camundongos tratados. Considerando-se que as MSCs de pacientes com DM-1 recém-diagnosticados não apresentaram alterações fenotípicas ou funcionais, elas poderiam ser transplantadas de forma autóloga nesses pacientes, representando uma nova alternativa terapêutica para o DM-1. / Type 1 diabetes mellitus (DM-1) is an autoimmune disease characterized by a selective destruction of insulin-producing pancreatic cells. The conventional treatment for DM-1 patients is the administration of insulin and new therapeutic approaches are needed, such as stem cell therapies. Mesenchymal stromal cells (MSCs) represent an important stem cell source for cell therapies because they are easy to isolate, present good capacity of expansion and they exhibit immunomodulatory and regenerative properties. However, it is not fully understood if MSCs from autoimmune patients are functionally defective or not, limiting their use in the autologous transplantation setting. There are some reports in the literature showing that MSCs from patients with multiple sclerosis, rheumatoid arthritis or systemic lupus erythematosus exhibit phenotypical and/or functional alterations. However, little is known about MSCs isolated from DM-1 patients (DM1-MSCs). Taking this into account, the aim of this work was to evaluate the efficacy of DM1-MSCs transplantation in diabetic mice and to compare this treatment with the treatment using MSCs isolated from healthy individuals. We also evaluated the influence of in vitro hyperglycemia on MSCs and we established the best route of MSCs administration in diabetic mice. The phenotypical and functional characteristics of DM1-MSCs were analyzed. The experimental diabetes model was induced in C57BL/6 male mice by the administration of streptozotocin. MSCs were isolated from mouse adipose tissue (ADMSCs) and injected in diabetic mice by intravenous, intraperitoneal, intrapancreatic or intrasplenic routes. DM1-MSCs were isolated from bone marrow aspirates of newly-diagnosed type 1 diabetes patients and C-MSCs were obtained from healthy individuals. The morphology, immunophenotypic profile, cell size, adipocyte differentiation (in vitro), migration (in vitro) and immunosuppressive capacity (in vitro) were evaluated. 1x106 DM1-MSCs or C-MSCs were injected by intrasplenic route in diabetic mice 20 days after diabetes induction. Glycemia was frequently monitored. The pancreatic tissue (histology and immunohistochemistry), serum insulin levels, the regulatory T cells population in spleen and pancreatic lymph nodes, the serum and pancreatic homogenate cytokine profiles were evaluated after MSCs administration. The homing of ADMSCs Luc+ was analyzed by bioluminescence based image processing. MSCs cultured for seven days with different glucose concentrations did not exhibit alterations in all evaluated parameters. The intravenous, intraperitoneal, intrapancreatic or intrasplenic routes of MSCs administration were tested. The intrasplenic route was the most efficient and promoted diabetes reversion in about 70-100% of MSCs-treated mice. No differences in morphology, cell size, immunophenotypic profile, adipocyte differentiation and immunosuppressive capacity were found for DM1-MSCs when compared with C-MSCs. However, the migration capacity of DM1-MSCs was higher than C-MSCs. The intrasplenic administration of DM1-MSCs or C-MSCs in diabetic mice similarly promoted a decrease in blood glucose levels, improved insulin-producing cell mass and modulated the production of IL-2 e IFN- in pancreatic tissue. Taking into account that MSCs from newly-diagnosed DM-1 patients did not show phenotypical and functional alterations, these cells could be isolated from diabetic patients representing a new therapeutic approach for DM-1 patients (autologous transplantation).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-24062014-141545 |
| Date | 23 May 2014 |
| Creators | Yaochite, Juliana Navarro Ueda |
| Contributors | Donadi, Eduardo Antonio |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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