Efecto de la inhibición de la molécula CD26/DPPIV sobre los mecanismos de tolerancia inmunológica central y periférica en el ratón diabético no obeso

Abstract

La molécula CD26, también conocida con dipeptidilpeptidasa IV (DPPIV), es una glicoproteína multifuncional transmembrana tipo II con actividad peptidasa intrínseca en su dominio extracelular. Se ha descrito que la inhibición de la molécula CD26 puede prevenir e incluso revertir la diabetes de reciente diagnóstico en el ratón NOD (non obese diabetic). Sin embargo, los mecanismos implicados en este efecto se desconocen. El objetivo de este proyecto de tesis doctoral fue evaluar el efecto del tratamiento con el inhibidor del DPPIV (iDPPIV), MK626, sobre la incidencia de diabetes mellitus tipo 1 (DM1), y analizar los mecanismos de tolerancia inmunológica periférica y central potencialmente involucrados en la reducción del ataque autoinmunitario contra la célula β pancreática. El iDPPIV MK626 se administró a través de la dieta a un grupo de ratones NOD en una etapa pre-clínica de la diabetes, y se comparó con un grupo control de ratones NOD no tratados. Por un lado, se evaluó la incidencia de diabetes en un grupo de ratones NOD seguidos hasta las 30 semanas de vida. Por otro lado, se evaluaron cambios en el infiltrado linfocitario del islote pancreático así como en el porcentaje y fenotipo de las diferentes subpoblaciones periféricas y centrales. Asimismo, se analizó si el iDPPIV inducía modificaciones en la expresión génica del timo a través de tecnología de microarrays, y cambios en la expresión genética de los autoantígenos β pancreáticos y del gen Aire en las células epiteliales tímicas (TEC). En general, estos efectos fueron evaluados a las 4 y 6 semanas de tratamiento. El tratamiento con el iDPPIV disminuyó la incidencia de diabetes y la insulitis a la semana 6 de tratamiento. No se observaron diferencias en el porcentaje de las diferentes subpoblaciones del compartimento periférico y central entre ratones tratados y controles. El MK626 aumentó la expresión de CD26 en la subpoblación de linfocitos T CD8+ memoria efectora (CD8+EM) del bazo y ganglio pancreático, y en los linfocitos T CD8+ del infiltrado linfocitario pancreático. En estudios in vitro, los linfocitos T CD8+EM mostraron una mayor capacidad proliferativa y de secreción de citoquinas en presencia del MK626, así como un efecto inmunosupresor sobre la activación de la célula T. A nivel central, el tratamiento con MK626 indujo una mayor expresión de genes implicados en la respuesta inmunitaria incluyendo tolerancia central. No se encontraron diferencias en la expresión génica de autoantígenos pancreáticos ni del gen Aire en la TECs. En conclusión, la administración del iDPPIV en una etapa pre-clínica previene el desarrollo de DM1 en el modelo de ratón NOD y reduce el infiltrado linfocitario del islote pancreático. Este efecto se asocia a nivel periférico a un aumento de la expresión de CD26 en los linfocitos T CD8+EM. Estudios in vitro sugieren un papel inmunoregulador de esta subpoblación, y podría estar implicada en la protección del ataque autoinmunitario contra la célula β pancreática observada al administrar el MK626. Asimismo, el iDPPIV MK626 altera la expresión de genes relacionados con el sistema inmunitario en el timo y podría contribuir a la prevención de la DM1 en el ratón NOD.

The type II transmembrane glycoprotein CD26, also known as dipeptidyl peptidase IV, is a multifunctional protein.domain. It has been described that DPPIV inhibition delays the onset of type 1 diabetes and reverses the disease in non-obese diabetic (NOD) mice. The aim of the present doctoral thesis project was to assess the effect of the DPPIV inhibitor MK626 in type 1 diabetes incidence (T1D), and to evaluate the mechanisms of peripheral and central tolerance potentially involved in the protection against autoimmunity to β pancreatic islets. MK626 was administrated through the diet in a group of NOD mice during the pre-diabetic state, and compared with a group of untreated NOD mice. Diabetes incidence was evaluated in a group of NOD mice followed until 30 weeks of age. On the other hand, we evaluated the effects of MK626 on pancreatic islet infiltrate and percentage and phenotyping of the T lymphocyte subsets at central and peripheral compartments. Moreover, we analyzed if the iDPPIV inhibitor modifies the expression of genes in the thymus by microarray analysis and changes in β-cell autoantigens and Aire gene expression in thymic epithelial cells (TECs) were also evaluated. In general, these effects were evaluated at 4 and 6 weeks of treatment. MK626 treatment reduces T1D incidence and insulitis after 6 weeks of treatment. No differences were observed in the percentage of T lymphocyte subsets from central and peripheral compartments between treated and control mice. MK626 increased the expression of CD26 in CD8+ T effector memory (TEM) from spleen and pancreatic lymph nodes and in CD8+ T cells from islet infiltration. In in vitro assays, CD8+TEM cells showed an increased proliferation rate and cytokine secretion in the presence of MK626, and induces an immunosuppressive response. In the central compartment, MK626 treatment induced an increased expression in genes implicated mainly in the immune response including central tolerance. No differences were observed in the expression of β-cell autoantigens and Aire gene in TECs. In conclusion, treatment with the DPPIV inhibitor MK626 in the pre-clinical stage prevents T1D in association to a reduction of insulitis and an increased expression of CD26 in CD8+ TEM lymphocyte subset. In vitro assays suggest an immunoregulatory role of CD8+ TEM cells that may be involved in the protection against autoimmunity to β-cells associated to MK626 treatment. Likewise, the DPPIV inhibitor MK626 alters the expression of the immune response-related genes in the thymus, and may contribute to the prevention of T1D.