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Angélica P. Ahrens , Universidad de Florida ; Eric W. Triplett , Universidad de Florida , y Johnny Ludvigsson , Universidad de Linköping
(LA CONVERSACIÓN) Tu infancia puede sentar silenciosamente las bases para el desarrollo de la diabetes tipo 1 , una afección cada vez más común y crónica que puede afectar significativamente la vida diaria.
La investigación de nuestro equipo, publicada en la revista Nature Communications, demuestra que las vías biológicas asociadas con la diabetes tipo 1 futura pueden comenzar ya durante el embarazo , y que estos signos podrían detectarse en la sangre del cordón umbilical.
Como grupo, estudiamos cómo responden los sistemas vivos al estrés. Comprender la biología temprana de la diabetes tipo 1 puede ayudar a descubrir oportunidades para tratar la enfermedad más pronto.
Factores estresantes tempranos y diabetes tipo 1
La diabetes tipo 1 afecta al páncreas. En concreto, sus células beta productoras de insulina , que ayudan a controlar el azúcar en sangre, se van destruyendo progresivamente.
Si bien esta afección se ha atribuido tradicionalmente a un sistema inmunitario disfuncional, un creciente número de investigaciones sugiere que las propias células beta desempeñan un papel activo en el desarrollo de la enfermedad. Las células beta se estresan cuando se sobrecargan o se exponen a condiciones nocivas. En algunos casos, incluso pueden autodestruirse antes de que el sistema inmunitario muestre signos de afectar al páncreas. Entre los posibles factores de estrés se incluyen las infecciones, el aumento de las necesidades energéticas y la disminución del tamaño del páncreas.
La diabetes tipo 1 no se ajusta a la definición tradicional de enfermedad autoinmune. Se desarrolla cuando el cuerpo ya no puede producir suficiente insulina. Durante periodos de mayor demanda de insulina, como tras el consumo de grandes cantidades de carbohidratos o durante una infección , las células beta se ven obligadas a trabajar más. Cuando estas células, sometidas a estrés, dejan de funcionar correctamente o mueren, liberan señales moleculares que pueden activar una respuesta inmunitaria. Esto plantea la posibilidad de que, en algunos casos, las respuestas inmunitarias se produzcan después de la lesión de las células beta, en lugar de ser la causante de la misma.
Estas observaciones sugieren que las células beta estresadas no son simplemente una consecuencia de la diabetes tipo 1, sino también un factor que contribuye a su aparición.
Estudio de la diabetes en una población general
Nuestro equipo quería comprobar si podíamos detectar signos tempranos de vulnerabilidad de las células beta antes de que comenzaran los síntomas de la diabetes tipo 1, o incluso antes de que el sistema inmunitario empezara a atacar el páncreas.
Si bien la genética influye en la diabetes tipo 1, cada vez más personas sin antecedentes familiares de diabetes desarrollan la enfermedad. Gran parte de la investigación existente se ha centrado en niños con alto riesgo genético. Esto se debe, en parte, a que, aunque la diabetes tipo 1 está aumentando, es relativamente rara (afecta a menos del 1 % de la población mundial ), lo que dificulta su estudio antes de que se manifieste.
En cambio, nuestro objetivo era estudiar a niños de la población general, no solo a aquellos con alto riesgo de desarrollar diabetes tipo 1. Por ello, utilizamos datos de la cohorte All Babies in Southeast Sweden , un estudio longitudinal fundado por uno de nosotros, Johnny Ludvigsson , que ha estado haciendo un seguimiento de madres e hijos desde finales de la década de 1990.
Como parte del estudio, los investigadores recolectaron y almacenaron muestras de sangre del cordón umbilical. Décadas después, seleccionamos muestras de bebés que posteriormente desarrollaron diabetes tipo 1 para este estudio y las analizamos en busca de proteínas relacionadas con la inflamación. Luego, utilizamos herramientas de aprendizaje automático para identificar factores vinculados al riesgo de padecer la enfermedad.
Descubrimos que los niveles de varias proteínas en la sangre del cordón umbilical predecían la probabilidad de que un niño de esta cohorte desarrollara diabetes tipo 1 en el futuro. Estos biomarcadores proteicos se agruparon en varias categorías, incluyendo proteínas que ayudan a las moléculas a llegar a su destino; proteínas que no pertenecen al organismo, como las causadas por la contaminación; proteínas involucradas en el mantenimiento de la estructura celular; y proteínas que ayudan a regular las respuestas inmunitarias.
Nuestra herramienta de aprendizaje automático también identificó algunas proteínas asociadas con la ausencia de diabetes tipo 1 en el futuro. Se sabe que estas proteínas, como el inhibidor tisular de metaloproteinasas-3 (TIMP3) y la adenosina desaminasa (ADA), regulan la inflamación al suprimir las respuestas inmunitarias hiperactivas, favorecer una comunicación celular saludable y mejorar la producción de insulina. Investigadores han descubierto previamente que TIMP3 desempeña un papel en la estabilización de la glucosa .
Descubrimos que los niveles de dos proteínas específicas predecían mejor si un bebé desarrollaría diabetes tipo 1: IDS , que ayuda a descomponer las largas moléculas de azúcar que dan fuerza y flexibilidad a los tejidos, y HLA-DRA , que participa en la activación del sistema inmunitario. Se sabe que la diabetes tipo 1 afecta a las largas moléculas de azúcar que la proteína IDS descompone en varios órganos .
Es importante destacar que la capacidad de estas proteínas para predecir el riesgo de enfermedad no dependía en gran medida de la genética. Si bien algunas diferencias eran más pronunciadas en niños con ciertas variantes de HLA asociadas a un mayor riesgo de diabetes tipo 1, la inclusión de esta información en nuestro algoritmo de aprendizaje automático solo mejoró marginalmente la precisión. En cambio, las propias proteínas eran las que determinaban el riesgo de enfermedad.
La diabetes tipo 1 no es inevitable.
Para que quede claro, los biomarcadores que identificamos reflejan posibilidades, no destino. Al igual que la presión arterial y los hitos del crecimiento, estas mediciones podrían informar a los médicos sobre el riesgo de padecer una enfermedad y las formas de tratarla.
Actualmente, la detección de la diabetes tipo 1 suele basarse en pruebas genéticas y en la detección de autoanticuerpos, que son proteínas que indican que el organismo está atacando las células productoras de insulina . Sin embargo, cuando aparecen los autoanticuerpos, puede ser demasiado tarde para corregir los cambios biológicos que dan origen a la diabetes tipo 1.
Algunos de los marcadores que observamos podrían estar relacionados con la exposición ambiental generalizada, incluyendo PFAS y otros químicos persistentes , que influyen en el riesgo de enfermedades. Comprender cómo estas sustancias tóxicas, con las que las mujeres embarazadas se encuentran de forma rutinaria e inadvertida, afectan la biología temprana, podría ser útil para la formulación de políticas ambientales y de salud pública.
Nuestros hallazgos sugieren que la sangre del cordón umbilical podría ayudar a los médicos y a los padres a abordar de manera más proactiva el riesgo de diabetes tipo 1 en los niños. La sangre del cordón umbilical suele desecharse durante el parto . Sin embargo, este «desperdicio» puede contener información valiosa sobre la salud en la primera infancia y en el futuro.
Más allá de su potencial para la detección precoz, la sangre del cordón umbilical ya se utiliza para obtener tratamientos con células madre que salvan vidas . Nuestro trabajo se suma a la creciente evidencia de que la sangre del cordón umbilical es un recurso importante para la salud infantil.
¿Qué sigue?
Aún estamos lejos de aplicar nuestros hallazgos en la práctica clínica. Nuestro estudio identificó biomarcadores asociados con el desarrollo posterior de diabetes tipo 1 en un grupo de niños suecos. Sin embargo, ahora necesitamos estudiar poblaciones y biomarcadores más amplios, así como comprender la biología subyacente a estas señales. Identificar si existen factores específicos durante los primeros años de vida que puedan abordarse para contrarrestar estos desequilibrios proteicos podría ayudar a reducir el riesgo de la enfermedad.
Nuestro grupo también estudia marcadores de sangre del cordón umbilical en relación con otras afecciones, como la obesidad infantil, la depresión, el autismo y la enfermedad inflamatoria intestinal. Como equipo liderado por científicos de datos , pediatras y microbiólogos , utilizamos datos biológicos para detectar signos tempranos de estas afecciones y encontrar oportunidades para brindar apoyo a los niños antes de que se desarrollen estas enfermedades.
Este artículo se republica de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original aquí: https://theconversation.com/umbilical-cord-blood-may-hold-clues-for-a-childs-risk-of-developing-type-1-diabetes-273072 .
