Transdiferenciación in vitro de hepatocitos autólogos en células insulinosecretoras y su autotransplante como abordaje terapéutico innovador de la diabetes mellitus tipo 1

La diabetes mellitus (DM) es una entidad clínica que comprende un conjunto de trastornos metabólicos caracterizados por niveles elevados de glucosa en sangre (hiperglucemia) mantenidos de forma crónica. De no ser tratada, esta alteración conlleva a los individuos afectados a padecer complicaciones de múltiples sistemas orgánicos; dentro de las que destacan por su frecuente incidencia las cetoacidosis diabéticas, las infecciones recurrentes, la dislipidemia, la aterosclerosis, el síndrome coronario agudo, las neuropatías centrales y periféricas, las nefropatías crónicas, entre muchas otras.

Aunque la diabetes, sus síntomas y consecuencias fatales son conocidas desde la antigüedad, no fue sino hasta el año 1921 de nuestra era cuando el conocimiento médico y la tecnología disponible avanzó lo suficiente para permitir el descubrimiento y comprensión de sus causas, así como para disponer de un tratamiento efectivo, el cual ha ido haciéndose más sofisticado con el paso de los años y ha logrado disminuir drásticamente la incidencia de las complicaciones asociadas a la diabetes.

Desde que en 1889 Oskar Minkowski y Joseph von Mering descubrieron que, posterior a la ablación del páncreas de un perro, a las pocas horas éste comenzaba a presentar pérdida de glucosa a través de la orina (glucosuria) además de manifestar a mediano plazo los síntomas característicos de la diabetes, denominados en conjunto "las 4 P de la diabetes" (polidipsia, polifagia, poliuria y pérdida de peso); pero si sólo se ligaba el ducto pancreático común, el perro manifestaba alteraciones digestivas menores sin signos ni síntomas de diabetes, se logró esclarecer que el páncreas era una glándula mixta (tanto exocrina como endocrina) y que alguna alteración de la función pancreática endocrina y no de la exocrina causaba la diabetes mellitus.

Ya antes en 1869, el estudiante alemán de medicina Paul Langerhans había descrito la histología del páncreas, hallando bajo el microscopio cúmulos celulares notablemente diferenciados del tejido glandular exocrino adyacente en regiones aleatorias que conformaban aproximadamente el 2% de la totalidad del tejido pancreático a los que llamó islotes (pequeñas islas) debido a su forma, tamaño y distribución.

En 1921, el cirujano canadiense Frederick Banting y el estudiante de medicina Charles Best, bajo la supervisión del profesor John Macleod comprobaron que los islotes descritos por  Langerhans eran los responsables de la actividad endocrina del páncreas, en los cuales habían  células especializadas en la producción de una hormona a la que originalmente denominaron islotina, la cual tras ser inyectada a un perro convertido en diabético por ablación pancreática previa, normalizaba el metabolismo de la glucosa revirtiendo la glucosuria y causando la desaparición de los síntomas de la diabetes; por lo que cualquier daño a los islotes pancreáticos de Langerhans causaría un déficit en la producción de esta hormona, lo cual explicaría la fisiopatología de los signos y síntomas asociados a la diabetes. Luego de un tiempo, Macleod propuso el cambio del nombre de la hormona recién descubierta de islotina a insulina, por considerarlo más apropiado. 

En 1923, Banting y Macleod reciben el premio Nobel de fisiología y medicina por el descubrimiento de la insulina. Desde ese momento se ha implementado la administración diaria de insulina exógena por vía subcutánea como régimen terapéutico de reemplazo hormonal con excelentes resultados en cuanto a la profilaxis de las complicaciones agudas y crónicas asociadas a la diabetes mellitus no controlada y la mejoría de la calidad y expectativas de vida de los afectados por esta condición, aunque la eficacia del tratamiento requiere directamente del compromiso de cumplimiento dietético y medicinal por parte del paciente.

Estudios recientes han logrado identificar factores de transcripción asociados con la diferenciación de células mesodérmicas en células pancreáticas productoras de insulina, lo cual ofrece a la ciencia moderna la posibilidad de inducir en células autólogas la transdiferenciación de su fenotipo normal para adquirir la capacidad de sintetizar y almacenar insulina endógena y de expresar en la membrana celular los transportadores sensibles a las fluctuaciones de los niveles séricos de glucosa capaces de inducir la secreción de la insulina almacenada al medio circundante, regulando así la homeostasis de la glucosa.

S. Ferber y Orgenesis Inc. en 2001 demostraron que se puede inducir la transdiferenciación de células hepáticas en células autólogas productoras de insulina (AIP cells, Autologous Insulin Producing cells) mediante la exposición de las mismas al factor de transcripción PDX-1, lo cual abre una gran posibilidad de ofrecer a la población diabética insulino requiriente un abordaje terapéutico mucho más eficiente, práctico, rentable, seguro y que le brinda al afectado completa autonomía alimentaria y hormonal, mejorando así su pronóstico, calidad y expectativa vital a los mismos estándares que los de la población no diabética.

A continuación se procede a desarrollar y sustentar los fundamentos teóricos que describen el proceso de la transdiferenciación in vitro de hepatocitos autólogos en células insulino secretoras y su autotransplante como abordaje terapéutico innovador de la diabetes mellitus tipo 1.

Escala de Wood-Downes-Ferrés (bronquiolitis)

En pediatría es muy importante saber clasificar la gravedad de las crisis de bronquiolitis para establecer qué conducta médica tomar, bien sea hospitalizar o mandar tratamieto ambulatorio. A continuación presentamos la escala de Wood-Downes modificada por Ferrés.

Sibilancias
     0. No.
     1. Final de la espiración.
     2. Toda la espiración.
     3. Inspiración + espiración.

Tiraje
     0. No.
     1. Subcostal/intercostal.
     2. "1" + supraclavicular + aleteo nasal.
     3. "2" + supraesternal.

Frecuencia respiratoria
     0. < 30 rpm.
     1. 31-45 rpm.
     2. 46-60 rpm.
     3. > 60 rpm.

Frecuencia cardíaca
     0. < 120 lpm.
     1. > 120 lpm.

Entrada de aire
     0. Buena.
     1. Regular.
     2. Muy disminuída.
     3. Tórax silente, sibilancias ausentes.

Cianosis
     0. No.
     1. Sí.

Puntuación:
Crisis leve: 1-3
Crisis moderada: 4-7
Crisis grave: 8-14

Escala de estratificación socioeconómica de Graffar


En pediatría se deben establecer los aspectos socioeconómicos de los padres para determinar si el niño está en riesgo o no de ciertas patologías relacionadas con estrato social al que pertenecen. Ya que ésto no puede ser arbitrario, se utiliza la escala de Graffar, la cual presentamos a continuación.

Profesión del jefe del hogar (padre o madre)
  1. Profesión Universitaria.
  2. Profesión técnica y superior o medianos comerciantes/productores.
  3. Empleados sin profesión universitaria, bachiller técnico o pequeños comerciantes/productores.
  4. Obreros especializados, trabajador del sector informal de la economía.
  5. Obreros no especializados, trabajador de otros sectores informales de la economía.
Nivel de instrucción del cónyuge
  1. Educación universitaria o equivalente.
  2. Educación secundaria completa.
  3. Educación secundaria incompleta.
  4. Enseñanza primaria o alfabeta.
  5. Analfabeta.
Principal fuente de ingresos del hogar
  1. Fortuna heredada o adquirida.
  2. Ganancias, beneficios u honorarios profesionales.
  3. Salario mensual.
  4. Salario semanal, por día o entrada a destajo.
  5. Donaciones de origen público o privado.
Condiciones de alojamiento
  1. Vivienda con óptimas condiciones sanitarias, con ambientes de gran lujo y espacios.
  2. Vivienda con óptimas condiciones sanitarias, con ambientes de lujo, sin excesos y espacios suficientes.
  3. Vivienda con buenas condiciones sanitarias en espacios reducidos o no, pero siempre menores que e  las viviendas 1 y 2.
  4. Vivienda con ambientes espaciosos o reducidos, con deficiencias en algunas condiciones sanitarias.
  5. Rancho o vivienda con espacios insuficientes y condiciones sanitarias marcadamente inadecuadas.
Total
  • 4-6: Estrato social I.
  • 7-9: Estrato social II.
  • 10-12: Estrato social III.
  • 13-16: Estrato social IV.
  • 17-20: Estrato social V.
Se registra como: Graffar: III/V.


Grupos sanguíneos


Un patólogo austríaco de nombre Karl Landsteiner recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en el año 1930 por su descubrimiento de los grupos sanguíneos humanos. Landsteiner notó algo interesante durante su investigación, pues tras centrifugar muestras de sangre para inducir la sedimentación de sus componentes según su densidad y lograr separarlos en dos fases, una fase sólida compuesta por glóbulos rojos y glóbulos blancos y otra fase líquida, compuesta por plasma; Landsteiner mezcló glóbulos rojos con plasma proveniente de otras muestras de sangre, causando que algunas formaran "grumos" y otras no, es decir, que algunas muestras de sangre eran compatibles entre sí y otras no lo eran. La pregunta fundamental seguía siendo ¿Por qué razón?.

Los glóbulos rojos (de ahora en adelante, eritrocitos) son células formadas en la médula ósea bajo la estimulación hormonal de la eritropoyetina, secretada por las células intersticiales peritubulares y mesangiales del riñón. Durante su maduración de proeritroblasto hasta eritrocito maduro, el eritrocito pierde su núcleo y adquiere una forma de disco bicóncavo, conteniendo en su interior hemoglobina, la proteína encargada del transporte de oxígeno y dióxido de carbono a través del aparato circulatorio; de hecho, es ésta proteína la que le confiere el color rojo al eritrocito y por lo tanto, a la sangre.

Nota 1: Al perder su núcleo, el eritrocito se considera una célula en una fase latente de apoptosis (muerte celular programada) posterior a la cariorrexis, picnosis y cariólisis; pues al cumplir su ciclo de vida de 120 días aproximadamente son fagocitados en el bazo, probablemente debido a degeneración celular por estrés oxidativo. Esta apoptosis de los eritrocitos recibe el nombre de eriptosis.

Los eritrocitos expresan múltiples proteínas en su membrana celular llamadas antígenos de superficie, los cuales le confieren cualidades inmunogénicas; es decir, que pueden ser reconocidas por el sistema inmunitario humoral (anticuerpos). Entre estos antígenos de superficie se encuentran el antígeno A y el antígeno B, los cuales son la piedra angular del sistema de clasificación sanguínea ABO.

Por su parte, los linfocitos B y las células plasmáticas producen anticuerpos (Inmunoglobulinas, Ig) contra antígenos extraños, es decir, antígenos que no son expresados por el mismo organismo. Estos anticuerpos circulan libremente en la parte líquida de la sangre, es decir, en el plasma. Los anticuerpos se unen a los antígenos de superficie con una alta especificidad a modo de una llave y su cerradura, logrando aglomerar las células extrañas (proceso denominado aglutinación) y facilitando la respuesta inmunológica contra el cuerpo extraño, pues es más fácil fagocitar un cúmulo celular que cada célula dispersa.

Los eritrocitos que únicamente expresan el antígeno A en su superficie, son clasificados dentro del grupo sanguíneo A y al no tener el antígeno B expresado en su membrana, cuentan con anticuerpos Anti-B en su plasma sanguíneo, por lo que cualquier contacto con eritrocitos que expresen el antígeno B causaría la aglutinación de los mismos. Sucede exactamente lo mismo cuando el eritrocito expresa únicamente el antígeno de superficie B, pues el sistema inmunitario del individuo desarrollará anticuerpos Anti-A y cualquier contacto con sangre que exprese antígenos A concluirá con la hemaglutinación.

Por su parte, cuando un eritrocito no expresa ninguno de los dos antígenos en su membrana (ni A, ni B), se clasifica dentro del grupo O (de Ohne, "sin") y por lo tanto, no tiene la capacidad de desencadenar una respuesta inmunitaria ante la presencia de anticuerpos Anti-A ni Anti-B, haciéndolo el donante universal de sangre. Cabe destacar que, aunque sus eritrocitos no expresan antígenos A o B, su sistema inmunitario eventualmente desarrolla anticuerpos Anti-A y Anti-B que circularán libremente en el plasma. Por esta razón, las transfusiones sanguíneas se hacen únicamente de concentrado globular y no de sangre completa.

También puede darse el caso contrario, cuando el eritrocito expresa ambos antígenos de membrana (tanto A como B), clasificándose dentro del grupo AB. Esto hace que su sistema inmunitario no desarrolle anticuerpos contra dichos antígenos y por esta razón es que el grupo AB es considerado el receptor universal de sangre.

Después de describir el sistema ABO, Landsteiner notó que algunos pacientes rechazaban las transfusiones sanguíneas aún cuando los grupos sanguíneos coincidían. Esto se debía a la presencia de otro antígeno de membrana hasta el momento desconocido que fue descubierto en los eritrocitos de un mono Rhesus (especie Macaca mulatta) que fueron trasfundidos a un conejo. Este antígeno se conoció como el factor Rh (de Rhesus) y a las personas cuyos eritrocitos expresaban dicho antígeno se les clasificó como Rh (+), mientras que los que no, Rh (-).

Acerca de las transfusiones sanguíneas

Cuando transfundimos a un paciente no se hace con sangre completa, sino con sus elementos por separado, ya que si transfundiéramos sangre completa de un donante universal (O Rh(-)) a un receptor universal (AB Rh(+)), los anticuerpos presentes en el plasma del donante atacarían los glóbulos rojos del receptor. 

Funciones de la insulina

Es popularmente conocido que la insulina disminuye los niveles de glucosa en sangre, pero ésta hormona en realidad juega un papel mucho más profundo que éste y conocerlo en detalle contribuye a entender mejor la diabetes mellitus, sus complicaciones y sus pautas terapéuticas. A continuación se describen las funciones sistémicas de la insulina.

  • Promueve el ingreso de la glucosa al tejido muscular, hepático y adiposo a través de la inducción de la expresión de los canales GLUT-4, es por esto que su uso disminuye los niveles séricos de glucosa.
  • Promueve la mitogénesis: esto es, que como factor de crecimiento favorece la mitosis celular. Es por esto que el abandono del tratamiento en pacientes diabéticos causa inmunodepresión (al no poder aumentarse el conteo leucocitario mediante mitosis ante infecciones) y ralentiza el proceso de cicatrización por el mismo mecanismo.
  • Promueve la síntesis de glucógeno, proteínas y lípidos, al ser una hormona anabólica.
  • Suprime la gluconeogénesis, glucogenólisis y  la cetogénesis. Es por esta razón que el abandono de la insulinoterapia desencadena cetoacidosis e hiperglucemia.
  • Promueve el ingreso de lípidos al tejido adiposo mediante la activación del receptor LPL, por esta razón los diabéticos mal controlados tienen tendencia a la dislipidemia y la aterosclerosis, además de que el paciente se torna incapaz de almacenar lípidos, traduciéndose en pérdida de peso no relacionada a la ingesta alimentaria.

Tips de bioquímica

La bomba de Sodio-Potasio (ATPasa Na-K) es una proteína integral de membrana encargada de mantener el equilibrio intra y extracelular de las concentraciones de sodio y potasio, mediante el uso de energía. La proteína saca 3 iones sodio de la célula e introduce 2 iones potasio a la misma. Una mnemotecnia útil para recordar ésto en la práctica diaria es asociarlo con la NASA, pues Na es el símbolo químico del sodio y SA es la primera sílaba de la palabra "sacar", así que la ATPasa Na-K saca 3 iones sodio e introduce 2 iones potasio a la célula.

Una función exacerbada de esta bomba (como en pacientes hipertiroideos, la administración de insulina exógena con la subsecuente hipoglucemia, ingesta alta en carbohidratos, etcétera) puede conllevar a hipernatremia e hipopotasemia. Dado que el potasio es un ión requerido para la contracción muscular, la hipopotasemia se manifiesta con parálisis flácida.

Los transportadores de glucosa (GLUT, de GLUcose Transporter) son proteínas de membrana que permiten el paso selectivo de glucosa a través de la membrana celular, bien sea para su ingreso o egreso. Su expresión en la superficie celular es diferente para cada tipo específico de GLUT. Por ejemplo, el transportador GLUT-2 se expresa constantemente en células beta pancreáticas y en los hepatocitos, pues éstas células deben detectar el aumento en las concentraciones de glucosa en sangre para liberar insulina (en el caso de las células beta) o acumular el exceso de glucosa en forma de glucógeno (en el caso de los hepatocitos).

Ya que el flujo a través de estos canales obedece el gradiente de concentración, pasando desde el medio hipertónico al medio hipotónico hasta alcanzar el equilibrio, la célula debe contar con una forma de asegurar las moléculas de glucosa en el espacio intracelular. Para ello, el enzima Glucosa-6-Fosfato añade un grupo fosfato a la molécula de glucosa, haciéndola demasiado grande para pasar por el canal en caso de inversión del gradiente de concentración. 

Por su parte, el transportador GLUT-4 se encuentra almacenado en vesículas intracelulares que sólo se unen a la membrana celular si los receptores de insulina son activados; es decir, que el transporte de glucosa del GLUT-4 es mediado por la insulina. GLUT-4 se expresa en el músculo esquelético y cardíaco, así como en los adipocitos.

Test de cristalización para estimar la fase ovulatoria del ciclo menstrual

La endocrinología del ciclo ovárico y endometrial (conocidos en conjunto como ciclo menstrual) aparenta ser un poco compleja al principio, pero conocerla bien y saber diferenciar sus fases es una destreza útil para todo médico cirujano. A continuación describiremos brevemente la fisiología del ciclo menstrual para abordar un método cualitativo de determinación de la fase ovulatoria de la mujer, sumamente útil para aquellas parejas que buscan concebir denominado test de cristalización o ferning test, en inglés.

El ciclo menstrual de la mujer depende de la interacción y retroalimentación hormonal entre 3 estructuras endocrinas: el hipotálamo, la hipófisis y las gónadas.

El hipotálamo libera la hormona liberadora de gonadotropinas (GRH) a la circulación portal hipofisaria, lo cual estimula a las células gonadotropas de la adenohipófisis (o hipófisis anterior) a liberar 2 hormonas: la hormona luteinizante (LH) y la hormona folículoestimulante (FSH).

Estas hormonas pasan a la circulación sistémica y eventualmente llegan a las gónadas femeninas (los ovarios), estimulando así la diferenciación de un óvulo (por parte de la FSH, denominada fase folicular del ciclo ovárico) y una vez sea éste liberado, estimulando la diferenciación de las células de la teca en cuerpo lúteo (por parte de la LH, denominada fase lútea del ciclo ovárico).

El cuerpo lúteo comienza a producir entonces estrógenos inicialmente para estimular la proliferación del endometrio y sus glándulas  (denominada fase proliferativa del ciclo endometrial) y tardíamente, progesterona, para estimular la secreción por parte de las glándulas endometriales, preparándose así para una gestación probable de un óvulo fecundado (denominada fase secretoria del ciclo endometrial).

De no haber una implantación del cigoto en el endometrio y la subsecuente secreción de gonadotropina coriónica humana (hCG, la hormona del embarazo) por parte del sincitiotrofoblasto para mantener activa la secreción de progesterona por parte del cuerpo lúteo, éste eventualmente degenera e involuciona hasta convertirse en el cuerpo alba, lo cual conlleva a una caída abrupta en los niveles séricos de estrógenos y progesterona, causando así la descamación del endometrio (denominada fase descamativa del ciclo endometrial) y la nueva liberación de GRH por parte del hipotálamo, para comenzar así un nuevo ciclo. Este esquema de jerarquía endocrina se denomina eje hipotálamo-hipófisis-gonadal y es el lugar de acción de los anticonceptivos orales.


El ciclo menstrual se mide en meses lunares de 28 días (o de 4 semanas), es por esto que las fechas de menstruación no son fijas, sino que se van desplazando regresivamente conforme avanzan los meses. Justo antes de la ovulación ocurre el pico más alto de estrógenos del ciclo menstrual, por lo tanto, conociendo los cambios fisiológicos observables producidos por los efectos de esta hormona se puede estimar que la mujer está en la fase ovulatoria, ideal para concebir.

Entre muchos de sus efectos, tales como el leve aumento de la temperatura corporal basal, palidez cutánea, leve aumento del volumen mamario el aumento de la líbido y la mayor receptividad al macho ante las relaciones sexuales, los estrógenos aumentan la concentración de cloro y sodio en las secreciones basales, como en el moco cervical y la saliva. Es bien sabido que las secreciones expuestas al calor se secan y que al haber concentraciones altas de cloruro de sodio en dichas secreciones, se forman cristales que adquieren la forma de hojas de helechos.

Se puede hacer un seguimiento de la consistencia de estas secreciones bajo el microscopio para determinar cualitativamente cuándo el nivel de cristalización es máximo (y por lo tanto, el nivel de estrógenos es mayor, implicando así que la ovulación está más próxima). A continuación se muestra la apariencia de la cristalización de la saliva bajo el microscopio durante varias fases del ciclo menstual.
Para ilustrar mejor y correlacionar los días del ciclo menstrual en los que la cristalización es máxima, a continuación se muestra la apariencia de la cristalización de la saliva durante los 28 días del ciclo.


Como vimos en el esquema del calendario del ciclo menstrual, la ovulación ocurre entre los días 13 y 15, que es justo en los días en los que la cristalización de las secreciones es mayor. El resto de elementos vistos en los demás días son sólo células epiteliales de la mucosa oral y/o bacterias, pero no se observan los cristales característicos en forma de helechos.