Transplante de células-tronco no diabetes mellitus

Diretrizes SBD 2014-2015
Transplante de células-tronco
no diabetes mellitus
Estamos vivendo um período de
descobertas na medicina como um
todo. O transplante de células-tronco
e a terapia celular têm deixado de ser
vistos como tema de ficção científica
e estão passando a fazer parte do
noticiário da mídia leiga e das revistas
científicas de primeira linha.
Como a maioria dos médicos não
frequentou disciplinas formais de terapia celular na sua formação, uma grande
lacuna ainda existe neste campo de
conhecimento. Com isso, o objetivo deste
capítulo será fazer uma atualização geral
sobre células-tronco e mostrar o que há
de estudos clínicos até o momento relacionados com o diabetes mellitus.
ENTENDENDO MELHOR
AS CÉLULAS-TRONCO
Células-tronco são um tipo especial de
células, relativamente pouco frequentes em adultos e que têm duas características básicas e principais (Figura 1):
Auto-renovação, ou seja, ser capaz
de se dividir e se autoperpetuar (divisão simétrica).
Formação de células mais maduras ou
mais diferenciadas (divisão assimétrica).1
DIFERENTES TIPOS
DE CÉLULAS-TRONCO
Cada tipo de célula-tronco tem potencial diferente de promover o fenômeno
370
Divisão simétrica
Divisão assimétrica
Figura 1 Processo de divisão simétrica (autorrenovação) e assimétrica (diferenciação em
células mais maduras) das células-tronco.
de diferenciação celular, ou seja, “transformar-se” em uma célula mais madura.
Sem dúvida, a célula com maior
capacidade de diferenciação é a célulatronco totipotente. Esta célula é o
resultado das primeiras divisões celulares ocorridas a partir do zigoto. Ela
tem capacidade de se diferenciar em
todos os tecidos do embrião e também nos anexos embrionários, como
placenta. Essa célula não tem sido utilizada como potencial ferramenta terapêutica em doenças humanas.
Após vários ciclos de divisão celular a partir do zigoto, as células-tronco
perdem a capacidade de formar tecidos placentários, mas mantêm a capacidade de formar todos os tecidos das
três principais camadas do embrião
(endoderma, mesoderma e ectoderma).
A essa célula damos o nome de célulatronco embrionária, que é considerada
uma célula-tronco pluripotente.1
As células-tronco embrionárias (CTE)
se localizam na massa interna do blastocisto em torno do 15o dia de fertilização.
A cultura de CTE de animais ocorreu na
década de 1960, porém somente em
1998 James Thomson cultivou a primeira
linhagem humana de CTE. Em 2008, o
Brasil desenvolveu sua primeira linhagem de CTE humanas para pesquisas.
Em cultivo de laboratório, as CTE
apresentam uma capacidade muito
característica que as distinguem de
outras células-tronco: a capacidade
de gerar teratomas. Por isso é que
no seu uso terapêutico as CTE nunca
2014-2015
podem ser injetadas diretamente em
um paciente, pois gerariam teratomas.
Classicamente, a forma de se driblar
este inconveniente é diferenciando esta
CTE in vitro em células mais especializadas de interesse e, em seguida, infundi
-las no paciente em questão. Esta diferenciação in vitro é feita cultivando as
CTE juntamente com fatores de crescimento e diferenciação já conhecidos e
numa sequência predeterminada,
Em 2010, a empresa privada americana Geron Corporation obteve a primeira aprovação pelo FDA para dar
início ao uso de pesquisa em humanos com CTE. Foram incluídos quatro
pacientes com lesão total em medula
espinhal e foram infundidos oligodentrócitos derivados de CTE nestes pacientes. O estudo ainda não foi publicado
e, infelizmente, por motivos financeiros as pesquisas com CTE deste grupo
foram paralisadas no final de 2011. Em
janeiro de 2012, porém, foi publicado o
primeiro estudo que avaliou o efeito da
infusão de células da retina diferenciadas a partir de CTE. Dois pacientes com
amaurose devido à degeneração macular foram incluídos e os resultados iniciais parecem promissores.2
Um dos grandes obstáculos ao uso
de CTE é o fato de o material genético
delas ser diferente do receptor destas
células, sendo obrigatório o uso concomitante de imunomoduladores para
evitar a rejeição destas células.
Na tentativa de driblar o entrave da
rejeição na terapia com CTE, em 2007,
o grupo japonês Shinya Yamanaka
desenvolvou as chamadas iPS - induced
plutipotent stem cells. A partir de células
adultas, como por exemplo fibroblastos da pele do paciente, pesquisadores
introduzem um vírus que carreia genes
capazes de induzir esta célula madura
a retornar ao estágio de CTE. Com isso,
se consegue driblar dois pontos cruciais da terapia com CTE: a rejeição e
questões religiosas concernentes ao
Diretrizes SBD
QUADRO 1 Lei de biossegurança sobre o uso de células-tronco embrionárias
em pesquisas
Lei de Biossegurança (Lei n.11.105 de 24/03/2005)
Art. 5: É permitida, para fins de pesquisa e terapia, a utilização de células-tronco
embrionárias obtidas de embriões humanos produzidos por fertilização in vitro e não
utilizados no respectivo procedimento, atendidas as seguintes condições:
Sejam embriões inviáves
• Congelados há 3 anos ou mais
• Consentimento dos genitores
• Pesquisas que utilizam essas células deverão submeter seus projetos a comissões de
ética em pesquisa
uso de embriões. Até o momento, não
há pesquisas em humanos com as iPS.1
No Quadro 1 encontra-se a íntegra
da lei de biossegurança que regulamenta as pesquisas com CTE no Brasil.
As células-tronco multipotentes
são células com capacidade de se diferenciar em um grupo menor de células, como, por exemplo, a célula-tronco
hematopoética presente na medula
óssea ou também as células-tronco de
sangue de cordão umbilical, que são
capazes de se diferenciar em grupos
limitados de células, como as células
sanguíneas e do sistema imunológico.1
Muitas vezes se acha que as células-tronco de sangue de cordão umbilical sejam embrionárias, mas na realidade
são consideradas células-tronco adultas, maduras. Classicamente, as célulastronco de sangue de cordão também
são capazes de promover hematopoese.
Outro exemplo importante de células-tronco multipotentes são as células-tronco mesenquimais. Elas estão
presentes em quases todos os tecidos
adultos (inclusive tecido adiposo) e têm
a função de reparo tissular na maioria deles. Está presente também na
camada média dos vasos sanguíneos.
Classicamente, estas células se caracterizam por se diferenciar in vitro em con-
drócitos, osteócitos e adipócitos. Muitos
estudos porém têm demonstrado sua
capacidade de se diferenciar em outras
células das 3 camadas, como, por exemplo, células beta pancreáticas, miócitos,
oligodentrócitos etc.1 Uma grande vantagem do uso terapêutico dessas células é que elas não expressam moléculas de HLA classe II, ou seja, podem ser
coletadas de um indivíduo e infundidas
em outro sem haver rejeição.
Um bom exemplo de células-tronco
unipotentes é a célula-tronco endotelial. Esta célula tem a capacidade de se
diferenciar apenas em células endoteliais e vasculogênese.1
Em suma, como pôde ser visto,
as células-troco têm potencialidades
variadas de acordo com o tipo de célula
e podemos ver que as células-tronco
não são exclusividade dos embriões.
DIABETES TIPO 1: USANDO
TERAPIA CELULAR PARA
DRIBLAR A AUTOIMUNIDADE
E PRESERVAR A MASSA DE
CÉLULAS BETA RESIDUAL
De maneira geral, o diabetes tipo 1
(DM1) é considerado uma doença
mediada por células T. O linfócito T
371
Diretrizes SBD 2014-2015
tem papel fundamental na gênese
do DM1, pois quando este linfócito
é ativado por meio de seu receptor
ele pode orquestrar tanto imunidade
contra infecções quanto gerar fenômeno de autoimunidade, dependendo do alvo. Células T secretam
grande quantidade de citocinas em
resposta à ativação desencadeada
por cada tipo de antígeno que lhe é
apresentado. Baseado no perfil de
secreção de citocinas, os linfócitos T
são designados TH1, TH2 e TH17 frente
à exposição a diferentes antígenos
em diferentes situações.3
Para a ativação dos linfócitos T
são necessários três passos. No início do processo fisiopatológico do
diabetes tipo 1 ocorre um enlace
entre a célula apresentadora de
antígenos (CAA) e o linfócito T. O
primeiro passo é a ligação mediada
pelo HLA classe II expresso pela CAA
e o receptor do linfócito T. Para o
processo de ativação dos linfócitos T
continuar é necessário um segundo
passo, que pode ser medido pela
expansão clonal dos linfócitos. Este
segundo passo, ou coestimulador, é
feito, por exemplo, pela ligação da
molécula CD28 do linfócito T com
a CD80 da CAA. Estes dois passos
são necessários para se tentar evitar respostas imunes inespecíficas
ou autoimunes. A CAA é que determina a progressão ou não para o terceiro passo, que é a migração do linfócito T para os tecidos linfóides, e
regulam sobremaneira o desenvolvimento do perfil de secreção de citocinas que, em última análise, favoreceram o surgimento da autoimunidade celular.3
Os linfócitos Th1 com sua produção de interferon-γ parecem ser um
dos mais importantes mediadores do
processo de autoimunidade no DM1.
Isto pode ser avaliado em camundongos diabéticos não-obesos (NOD), pois
372
quando se infunde fator indutor de
interferon-γ e interleucina-12 (potentes indutores de interferon-γ), o processo de insulite aumenta em paralelo.13 Outros linfócitos, porém, parecem ter um importante papel na fisiopatologia do DM1: são os Th17, produtores de interleucina-17, e também
os Th2, produtores de interleucina-4,
5, 10 e 13. Anteriormente, avaliavase que os linfócitos TH2 tivessem um
papel “protetor” no DM1, atualmente
se observa que também podem apresentar propriedades indutoras do processo autoimune e de insulite no DM1.3
Desde a década de 1970, quando
se demonstrou o papel crucial da
autoimunidade na destruição da
massa de células beta, diversos
aspectos foram especulados como
sendo os passos iniciais ou gatilhos
para o início de todo o processo.
Independente dos gatilhos, ao contrário do que se pensava anteriormente, o processo de autoimunidade
se inicia meses a anos antes do diagnóstico clínico de DM1, quando o
paciente apresenta sinais e sintomas
agudos de hiperglicemia. Diversos
estudos foram realizados em pacientes com diagnóstico recente de DM1
utilizando terapias imunossupresoras ou imunomoduladoras, como por
exemplo prednisona, azatioprina,
ciclosporina, proteína de choque
térmico, rituximab, abatacept, vitamina D etc. Entretanto, a maioria dos
pacientes permaneceu em uso de
insulina em quantidade semelhante
ao grupo controle e os níveis de peptídio-C permaneceram em queda ou
estáveis ao longo de um seguimento
máximo de 1 ano.3
Com base na ideia de preservação da massa de células beta residual, em 2003 de forma pioneira mundialmente, nosso grupo de pesquisadores do Hospital das Clínicas de
Ribeirão Preto - USP iniciou os estu-
dos com terapia celular na tentativa de bloqueio da autoimunidade.
A imunossupressão intensa seguida
por transplante autólogo de célulastronco hematopoéticas tem o intuito
de realizar um “reset imunológico”, ou
seja, “desligar” o sistema imunológico
quase totalmente e “religá-lo” com
células-tronco hematopoéticas autólogas. Vale à pena ressaltar que o objetivo do uso das células-tronco hematopoéticas é regenerar um novo sistema
imunológico, não havendo evidências
de sua diferenciação em células beta.
Com isto o resultado final é preservar
a massa residual de células beta ainda
não destruída. Diferentemente dos
outros estudos prévios que utilizaram
outras terapias imunomoduladoras,
esta pesquisa conseguiu promover
elevação estatisticamente significante
dos níveis de peptídio-C por mais de 3
anos em pacientes com DM1 e a maioria dos pacientes conseguiu ficar livre
da insulinoterapia exógena por períodos que variaram de 6 meses a 9 anos.
Estudos independentes realizados na
tentativa de replicar este protocolo
mostraram resultados semelhantes na
Polônia e na China.
Outra técnica de terapia celular utilizada pioneiramente nos anos 2000 pelo
grupo da Universidade de Gainesville
– Flórida, foi a imunomodulação induzida por transplante autólogo de células de sangue de cordão umbilical. O
objetivo do estudo foi avaliar o potencial destas células-tronco isoladamente,
sem esquema imunossupressor adjuvante em modificar a história natural
da doença. Neste estudo foram incluídos pacientes DM1 há menos de 1 ano e
com idade média de 5 anos que tinham
estocado sangue do próprio cordão
umbilical coletados quando no seu nascimento em clínicas privadas. Todavia,
não houve diferença na manutenção
dos níveis de peptídio-C ao longo de 1
2014-2015
ano de estudo nenhum paciente se viu
livre de insulina exógena.6
Em 2008, o grupo de Transplante
de células-tronco do Hospital das
Clínicas de Ribeirão Preto – USP deu
início ao uso de transplante alogênico
de células-tronco mesenquimais em
pacientes adultos e pediátricos com
DM1 recém-diagnosticado e os resultados estão sendo aguardados.
Os estudos anteriormente citados devem ser realizados em pacientes recém-diagnosticados pois ainda
apresenta reserva funcional de células beta. Na nossa opinião, protocolos de pesquisa em pacientes com
DM1 de longa duração devem incluir
não somente a terapia imunomoduladora, mas também uma fonte ativa
de células beta.7
DIABETES TIPO 2: TERAPIA
CELULAR COM O INTUITO DE
RECONSTITUIR A MASSA DE
CÉLULAS BETA E DIMINUIR O
PROCESSO INFLAMATÓRIO
Atualmente, sabemos que a fisiopatologia do DM2 não se restringe
somente ao binômio resistência
insulínica e disfunção de células beta,
por isso inúmeros defeitos paralelos
ocorrem simultaneamente. Um deles
é o processo inflamatório subclínico subjacente que permeia esta
intrigante doença e pode ser alvo
de diversas terapias. Recentemente,
um importante estudo em humanos
avaliou o papel de um medicamento
anti-inflamatório bloqueador do
receptor da IL-1, e o resultado foi
uma redução da A1C e elevação dos
níveis de peptídio-C no período de
14 semanas. 6 Outros medicamentos
atualmente estão em estudo, como
o anticorpo específico contra o
receptor da IL-1β e IKKβ-NF-κB, e os
resultados parecem promissores. 8
Diretrizes SBD
QUADRO 2 Ações potencialmente benéficas das células-tronco mesenquimais
em pacientes com DM2
ALGUNS DEFEITOS DO DM2
RELACIONADOS À INFLAMAÇÃO
BENEFÍCIOS DO USO
DE CÉLULAS-TRONCO
MESENQUIMAIS
Obesidade
Resistência insulínica
Aterosclerose
Colonização por agentes infecciosos
Insulite e disfunção de células-beta
• Quimiotaxia para tecidos inflamados
• Possível diferenciação em células-beta
• Efeito anti-inflamatório via:
– ↓ proliferação células NK
– ↓ ativação de linfócitos citotóxicos
– ↑ linfócitos reguladores
– ↓ proliferação de linfócitos-beta
Neste sentido, as células-tronco
também podem ser úteis para reduzir
o processo inflamatório do DM2, especialmente as células-tronco mesenquimais. No Quadro 2 estão as características que tornam as células-tronco
mesenquimais uma excelente e promissora arma contra o DM2.
Pequenos estudos foram realizados em humanos por grupos diferentes que avaliaram o papel da
terapia celular no DM2. O primeiro
foi realizado pelo grupo argentino de Estrada et al. que testaram
o efeito da infusão intrapancreática
via cateterismo arterial de células
autólogas de medula óssea do próprio paciente associado a sessões
de oxigênio hiperbárico. O material
coletado da medula óssea contém
basicamente linfócitos adultos e
sangue, mas também contém células-tronco mesenquimais, hematopoéticas e endoteliais. Já o oxigênio
hiperbárico está recentemente associado a uma possível maior mobilização de células-tronco endoteliais
capazes de reparar os vasos sanguíneos. Neste estudo não controlado
de 25 pacientes em insulinoterapia observou-se redução da A1C e
da proteína C-reativa e elevação do
peptídio-C em 1 ano. A dose média
de insulina se reduziu de 34 para 2,5
unidades ao dia. 9 Estudo semelhante
foi realizado pelo grupo indiano de
Bhansali et al., sem entretanto usar
oxigênio hiperbárico. Após seguimento de seis meses, sete dos dez
pacientes incluídos apresentaram
redução de até 75% na dose diária
de insulina. 10
Em 2011, um estudo chinês incluiu
dez pacientes diabéticos de longa
duração tipo 2 seguidos por seis
meses. A diferença é que neste protocolo foi usado especificamente células-tronco mesenquimais de placenta
humana infundidas pela veia periférica
três vezes, com intervalo mensal. Neste
protocolo houve grande redução dos
parâmetros de inflamação, e metade
dos pacientes teve redução de mais de
50% na dose diária de insulina.11
O maior estudo com células-tronco
em pacientes com diabetes tipo 2 foi
publicado em 2012 por Hu e colaboradores12. Trata-se de um estudo prospectivo, randomizado, aberto envolvendo 118 pacientes em insulinoterapia e seguidos por 3 anos. Os pacientes
receberam material da medula óssea
via cateterismo até a artéria pancreática
e ao final 32% dos pacientes suspenderam o uso de insulina e 33% tiveram a
dose reduzida em mais de 50%.
•
•
•
•
•
373
Diretrizes SBD 2014-2015
REFERÊNCIAS
1. Zago MA, Covas DT. Células-tronco:
A nova fronteira da medicina. São
Paulo. Atheneu. 2006.
2. Schwartz SD et al. Embryonic stem
cell trials for macular degeneration:
a preliminary report. Lancet Jan.
2012 [Epub ahead of print].
3. Couri CEB. Patogênese do diabetes tipo 1. In: Sociedade
Brasileira de Endocrinologia (Org.).
Proendocrino – módulo 3 do ciclo
1. São Paulo, Artmed. 2010.
4. Voltarelli JC, Couri CEB, Stracieri
ABPL et al. Autologous nonmyeloablative hematopoietic stem cell
transplantation in newly dia­gnosed
type 1 diabetes mellitus. JAMA
2007;297:1568-76.
374
5. Couri CE, Oliveira MC, Stracieri AB
et al. C-peptide levels and insulin
independence following autologous nonmyeloablative hematopoietic stem cell transplantation in
newly diagnosed type 1 diabetes
mellitus. JAMA. 2009;301:1573-9.
6. Haller MJ, Wasserfall CH, McGrail
KM et al. Autologous umbilical cord
blood transfusion in very young
children with type 1 diabetes.
Diabetes Care. 2009;32:2041-6.
7. Fiorina P, Voltarelli J, Zavazava
N. Immunological applications
of stem cells in type 1 diabetes.
Endocr Rev. 2011;32:725-54
8. Donath MY, Shoelson SE. Type 2
diabetes as an inflammatory di­
sease. Nat Rev Immunol. 2011;11:
98-107.
9. Estrada EJ et al. Combined treatment of intrapancreatic autologous bone marrow stem cells and
hyperbaric oxygen in type 2 diabetes mellitus. Cell Transplant. 2008;
17:1295-304.
10. Bhansali A et al. Efficacy of autologous bone marrow-derived stem
cell transplantation in patients with
type 2 diabetes mellitus. Stem Cells
Dev. 2009;18:1407-16.
11. Jiang R et al. Transplantation of placenta-derived mesenchymal stem
cells in type 2 diabetes: a pilot
study. Front Med. 2011;5:94-100.
12. Hu J, Li C, Wang L, et al. Long term
effects of the implantation of autologous bone marrow mononuclear
cells for type 2 diabetes mellitus.
Endocr J. 2012;59(11):1031-9.