Diabetes mellitus u koní – léčba mezenchymálními kmenovými buňkami

1. 07. 2021 06:00

Obrázky: 6

Autor: Ing. Petra Černá, MVDr. Markéta Slaná Sponzor: Avecell Foto: Gabriela Rotová, Medicínské centrum Praha s.r.o., Pixabay Rubrika: Zdraví a veterinární péče Počet přečtení: 645 Komentuji zde: Ne Bookmarkován 0 krát

Diabetes mellitus je onemocnění endokrinního systému, při kterém dochází k perzistentní hyperglykémii a vzniku glykosurie (tj. vylučování glukózy močí). U koní je toto onemocnění poměrně vzácné a nedostatečně popsané. Stejně jako v humánní medicíně rozlišujeme typ 1 (inzulin dependentní) a typ 2 (nezávislý na inzulinu).

Inzulin je hormon tvořený ve slinivce břišní (pankreatu), který hraje významnou roli v metabolismu cukrů. Inzulin zprostředkovává transport glukózy do buněk (nejvíce inzulinových receptorů je ve svalech, tukové tkáni a játrech), inhibuje syntézu glukózy, podporuje tvorbu glykogenu a proteinů, tlumí lipolýzu. Svým působením snižuje hladinu glukózy v krvi

Diabetes typu 1 je způsoben sníženou tvorbou inzulinu, což vede k hyperglykémii (zvýšené množství glukózy v krvi). Tento typ je méně častý, jako možná příčina u koní se uvádí pankreatitida z různých příčin, tumory vaječníků, gravidita, imunitně zprostředkovaná polyendokrinopatie. Byl popsán též přechodný diabetes typu 1 u hříbat po narození, jež odpovídal na léčbu inzulinem. Diabetes typu 2 je způsoben nedostatečnou citlivostí tkání na inzulin, což vede k tomu, že glukóza nevstupuje do buněk a její hladina v krvi se zvyšuje. Pankreas reaguje na přetrvávající hyperglykémii zvýšeným uvolňováním inzulinu. Jedná o stav tzv. inzulinové rezistence.

Inzulinová rezistence (IR) je definována jako snížená odpověď cílových tkání na normální i zvýšenou hladinu inzulinu, která je asociována s hyperglykémií. Patologické změny vedoucí k nedostatečné citlivosti buněk na inzulin jsou nejčastěji na úrovni inzulinových receptorů nebo post-receptorové. Citlivost cílových tkání na inzulin snižují i glukokortikoidy a dieta bohatá na sacharidy. Rozlišuje se IR kompenzovaná a nekompenzovaná. U kompenzované IR je zvýšené množství inzulinu schopno udržovat normální hladinu glukózy, v případě nekompenzované IR už ani vyšší množství inzulinu nestačí hladinu korigovat a nastává hyperglykémie. Na rozvoji IR se podílí genetické a environmentální faktory (především strava). IR u koní doprovází onemocnění jako například metabolický syndrom, obezita, Cushingův syndrom (dysfunkce pars intermedia hypofýzy), hyperlipidémie, laminitida, endotoxémie, osteochondrodysplazie. Výskyt je vyšší u obézních koní, ale IR se může vyskytnout i u koní v normální kondici.

Klinicky se diabetes projevuje polyurií, polydipsií, polyfagií, progresivní ztrátou hmotnosti, depresí a špatným vzhledem srsti. Častým důsledkem je laminitida. Hyperglykémie bývá doprovázená též elevací triglyceridů. V některých případech byl zaznamenán výskyt ketonů v krvi a moči.

K diagnostice diabetes mellitus se využívají testy, při kterých jsou zvířeti aplikovány sacharidy (nejčastěji glukózy nebo dextróza), inzulin nebo jejich kombinace a měří se jejich hladina v krvi (přesnější jsou testy, kdy jsou hladiny těchto látek měřeny v určitém časovém období opakovaně). Existují různé modifikace testu, ale principem je, že hladina měřených látek by se do určité doby měla vrátit na bazální hodnotu.

Terapie

Terapie IR, resp. diabetu, závisí na vyvolávající příčině. V případě potvrzení diabetu typu 1 je na místě aplikace inzulinu. V případě IR a metabolického syndromu koní je doporučena úprava diety (především snížení nestrukturovaných sacharidů, omezení pastvy bohaté na tyto látky), redukce tělesné hmotnosti a případně medikamentózní terapie. Nejčastěji jsou podávány levothyroxin a metformin, které zvyšují citlivost na inzulin. Levothyroxin je navíc schopen ovlivnit celkový metabolismus a urychlit hubnutí. Důležitou součástí terapie je i zvýšení pohybové aktivity – u lidí i koní je prokázáno, že pohyb pozitivně ovlivňuje množství GLUT4 (glukózový transportér ve svalové tkáni).

Moderní medicína hledá stále nové léčebné postupy, mezi něž patří i využití mezenchymálních kmenových buněk (MSCs, mesenchymal stem cells), které představují potencionálně velmi slibnou buněčnou terapii i v případě diabetu.

Mezenchymální kmenové buňky v léčbě diabetu

Mezenchymální kmenové buňky (MSCs), také známé jako multipotentní mezenchymální stromální buňky, jsou samoobnovující buňky, které se nacházejí téměř ve všech postnatálních orgánech a tkáních. Jde o fibroblastové, vřetenovité a multipotentní buňky s diferenciačním potenciálem. Tyto buňky jsou charakterizovány na základě přítomnosti určitých povrchových markerů (CD105, CD29, CD73, CD90, molekuly HLA třídy I) a absence hematopoetických a endoteliálních markerů (molekuly HLA třídy II, CD34, CD45, CD31, CD14). MSCs lze snadno rozmnožit a doba zdvojnásobení populace je přibližně 24–48 hodin. MSCs jsou nejčastěji izolovány z kostní dřeně. V závislosti na zamýšleném účelu, experimentálním nebo terapeutickém použití, mohou být MSCs izolovány z tukové tkáně, pupečníkové krve, kompaktních kostí a dalších tkání.

Nejznámějším zdrojem MSCs, používaným pro in vitro diferenciaci do buněk různých linií, je kostní dřeň. V posledním desetiletí však byly prozkoumány i jiné, méně invazivní zdroje MSCs, včetně zubní dřeně, tukové tkáně a pupečníku. Dříve se vědci domnívali, že MSCs vylučují pouze cytokiny a růstové faktory pro podporu hematopoézy. Později se však zjistilo, že se tyto buňky diferencují na různé linie, včetně osteoblastů, chondrocytů, neuronů, buněk kosterního svalstva, srdečních buněk a hepatocytů. Kromě toho migrují krevním řečištěm do místa poranění a pomáhají při regeneraci vylučováním různých bioaktivních faktorů. Díky těmto vlastnostem je aplikace MSCs slibná léčebná buněčná terapie vhodná i pro veterinární medicínu. 

Multipotentní MSCs, schopné diferenciace do různých typů buněk, schopné sebeobnovy i regulace imunitních odpovědí, představují nové potenciální terapeutické prostředky vhodné i pro léčbu komplikací spojených s diabetes mellitus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mezenchymální kmenové buňky z kostní dřeně

V posledních letech několik klinických studií na zvířatech prokázalo, že transplantace MSCs může zlepšit kontrolu glykemie a funkci β buněk. Výzkum naznačuje schopnost MSCs generovat buňky produkující inzulín (IPCs). IPCs exprimují několik genů souvisejících s vývojem nebo funkcí pankreatických β buněk, včetně vysoké exprese pankreatického a duodenálního homeo boxu 1, inzulínu a glukagonu. Jsou také schopné uvolňovat inzulín s ohledem na výši glukózy, což vedlo ke zlepšení diabetu u myší, kterým byl podán streptozotocin. Několik důkazů naznačuje, že hyperglykémie in vivo je důležitým faktorem pro diferenciaci MSCs z kostní dřeně na IPCs, které jsou schopné normalizovat hyperglykémii na zvířecím modelu diabetu, včetně zvířat s chronickou hyperglykemií a kardiomyopatií.

Přes četné in vitro pokusy prozkoumat diferenciaci MSCs stále není shoda ohledně nejvhodnějšího procesu zpracování a nejvhodnějšího zdroje MSCs pro regeneraci pankreatu. Jako zdroje MSCs byly v této souvislosti prozkoumány zejména kostní dřeň, tuková tkáň a pupečník. Ideální buněčný zdroj by obecně měl být snadno získatelný, hojně dostupný a měl by být schopen generovat funkční β buňky. Dále by měl být bezpečný, a pro generování funkčních β buněk maximálně účinný.

Bylo zjištěno, že podávání MSCs diabetikům obnovuje normoglykémii na preklinické i klinické úrovni. Mechanismus podílející se na terapeutických výhodách MSCs však stále není plně objasněn. Transdiferenciace, imunomodulace, prevence apoptózy a indukce diferenciace implikují regenerační potenciál MSCs. Bylo zjištěno, že in vitro MSCs izolované z různých zdrojů se diferencují na β buňky a po transplantaci obnovují normoglykémii. Diferenciaci těchto buněk na β buňky in vivo vědci stále vidí skepticky vzhledem k velmi nízké úrovni funkční integrace transplantovaných buněk do pankreatu.

Schéma izolace (BM - kostní dřeň, AT - tuková tkáň, UC - pupečník, UCB - pupečníková krev, AF - plodová voda) a diferenciace mezenchymálních kmenových buněk (MSCs) na β buňky a jejich transplantace (myší model/pacient s diabetem typu I) (Kakkar et al., 2018).

Závěr

V léčbě diabetu je preferována aplikace dospělých kmenových buněk před transplantací Langerhansových ostrůvků vzhledem k omezením spojeným s alogenní transplantací a nedostatkem dárců. Tyto buňky představují obrovskou naději pro pacienty závislé na inzulinu. MSCs jsou nejvhodnější kvůli jejich snadné izolaci, imunomodulačnímu efektu a schopnosti diferenciace na buňky různých linií. Jedná se o nejvíce prozkoumaný typ kmenových buněk, které jsou užívány v mnoha klinických studiích zaměřených na různá degenerativní onemocnění, včetně léčby diabetu. Představují tedy pro humánní i veterinární praxi silný léčebný nástroj budoucnosti.

Ing. Petra Černá a MVDr. Markéta Slaná jsou členy týmu projektu Avecell. AVECELL® je veterinární projekt Medicínského centra Praha, v němž se tým odborníků zaměřuje na výzkum a využití nových metod léčby pomocí aplikace kmenových buněk ve veterinární medicíně.

Medicínské centrum Praha získalo povolení pro výrobu veterinárního léčivého přípravku (autologní mezenchymální kmenové buňky) od Ústavu pro státní kontrolu veterinárních biopreparátů a léčiv (ÚSKVBL) v květnu 2015.

 

 

Zdroje:

  • Johnson PJ, Wiedmeyer CE, LaCarrubba A, Ganjam VK, Messer NT (2012): Diabetes, insulin resistance, and metabolic syndrome in horses. J Diabetes Sci Technol. 1;6(3):534-40. doi: 10.1177/193229681200600307. PMID: 22768883; PMCID: PMC3440056.
  • Kaczmarek K, Janicki B, Głowska M (2016): Insulin resistance in the horse: a review, Journal of Applied Animal Research, 44:1, 424-430,DOI:10.1080/09712119.2015.1091340
  • Kakkar A, Sorout A, Tiwari M, Shrivastava P, Meena P, Saraswat SK, Srivastava S, Datt R, Pandey S (2018): Current status of stem cell treatment for type I diabetes mellitus. Tissue engineering and regenerative medicine, 15(6), 699-709.
  • Reed S, Bayly W, Sellon D, ed. Equine internal medicine. 3. vydání. St. Louis, MO: Saunders Elsevier, 2010. ISBN 978-1-4160-5670-6.
  • Volarevic V, Arsenijevic N, Lukic ML, Stojkovic M (2011): Concise review: mesenchymal stem cell treatment of the complications of diabetes mellitus. Stem cells, 29(1), 5-10.

Připojené obrázky

Ohodnoť článek:

1 2 3 4 5

Čím více bodů, tím lepší hodnocení.

Článek hodnotilo 0 čtenářů. Celkový počet bodů: 0.

Linkuj na:

Sdílej článek na Linkuj.cz Sdílej článek na Jagg.cz Sdílej článek na De.licio.us Sdílej článek na Connotea.org Sdílej článek na Facebook.com