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Trasplante de Islotes Pancreáticos
Eduard Montanya Hospital Universitari Bellvitge
Universidad de Barcelona IDIBELL
CIBERDEM
Congreso de la Sociedad de Endocrinologia, Nutrición y Diabetes de la Comunidad de Madrid
La Granja de San Ildefonso, 12-13 noviembre 2010
• Aspectos generales: contexto y técnica
• Resultados actuales. Beneficios y riesgos
• Retos, vías de investigación y progreso.
Cel. T activadas, macrófagos
Destrucción cél. beta
(apoptosis)
Citoquinas proinflamatorias
Diabetes tipo 1
Pérdida absoluta de la masa beta
Diabetes tipo 2
Resistencia Insulina
Hyperglucemia
Dislipemia
Alteración de la Función Beta
Destrucción cél. beta (apoptosis)
Reducción de la masa beta (hallada en todos los modelos
animales de diabetes tipo 2, y en los pacientes )
Pérdida de Células Beta y Diabetes
Restaurar la masa beta Restaurar la masa beta
Estrategias para Restaurar la Masa Beta Sustitución y Regeneración
Sustitución: aporte exógeno de nuevas células beta
• trasplante de páncreas
• terapia celular: - trasplante islotes
- trasplante células productoras insulina
Regeneración: generación de nuevas células beta a partir de fuentes
endógenas
• replicación: a partir de células beta pre-existentes
• neogénesis: a partir de progenitores (células madre adultas,
transdiferenciación …)
Ventajas y Posibilidades de la Terapia Celular en Diabetes
Comprobadas mediante el trasplante de islotes:
• No mortalidad y baja morbilidad
• Corta estancia hospitalaria
• Posibilidad de trasplantar repetidamente
Teóricas: • Evitar la inmunosupresión
• tratamiento de los islotes/células antes del trasplante • encapsulación
• Generación ilimitada de islotes o de células productoras de insulina in vitro
Objetivo: Trasplantar toda la población diabética, incluyendo los pacientes en fases iniciales de la enfermedad, antes de que desarrollen complicaciones crónicas
Etapas del trasplante de islotes
N Engl J Med 2004;350:694
Extracción
páncreas
Aislamiento
y purificación
islotes
Trasplante
Obtención de los islotes. Recursos necesarios
• Laboratorio: sala blanca
presión positiva
aire filtrado por HEPA
cantidad partículas/m3: clase 10.000/100.000
monitorización 24 h: Tª, humedad
paredes, suelo y techo: pintura lavable
solo muestras humanas
equipamiento específico
• Equipo 3-4 personas/aislamiento
• Laboratorio de soporte para la valoración de la viabilidad, función (in vitro, in vivo)
• Banco Tejidos: cultivo de los islotes (GMP)
Se recomienda un centro aislador para cada 10-20 millones de habitantes
Obtención de los islotes. Estandarización del procedimiento.
Colagenasa: diferencias entre lotes, donante, técnica del equipo.
Curva de aprendizaje
• Rendimiento usual: 60-80% de los islotes del donante recuperados en los mejores aislamientos • 50% de los aislamientos cumplen criterios para permitir el trasplante (menos en muchos centros con la colagenasa actual) • Pérdida de islotes en cultivo: 20-40%
Annals of Surgery, 2003
Edmonton (2000)
7
1990
37
1990-99
287
Trasplante de islotes pre-Edmonton. Pacientes insulino-independientes 7 dias.
0
20
40
60
80
100
P
acie
nte
s
insu
lino
-in
dp
end
ien
tes
(%)
1974-84 1985-89
Trasplantes 56 35
Protocolo de Edmonton
• Receptores: diabéticos tipo 1 con hipoglicemia graves o inestabilidad metabólica importante
• Aislamiento: - sin usar productos con xenoproteinas - tiempo de isquemia fría mínimo
• Trasplante: embolización portal percutánea el mismo día del aislamiento.
• Pauta inmunosupresora: • sin corticoides • baja dosis de inhibidores calcineurinas (tacrolimus) • sirolimus (rapamicina) • anticuerpo frente al receptor de la IL-2 (daclizumab)
• Masa beta trasplantada: > 4000 IEQ/kg en cada trasplante. Retrasplante en caso de permanecer hiperglicémicos. En todos los casos >10.000 IEQ/kg
Masa Beta Trasplatada
Se realizaron 2-3 trasplantes para restaurar la normoglucemia en un único receptor.
Islet Mass required to achieve insulin independence is 11.910 IE/kg (799.912 IE) -1 Tx (5): 502.211 -2 Tx (33): 792. 396 -3 Tx (6) 987.820 No insulin-independence (3): >16.000 IE7Kg
Ryan, Diabetes 2002 y Diabetes 2005
Protocolo de Edmonton: Resultados
Pacientes: 65 pacientes trasplantados en 128 ocasiones (1-3 trasplantes/paciente (47 habían finalizado el procedimiento) Seguimiento: 35.5 meses (4.1-67.8)
• Insulino-independencia: - 1 mes: 94% - 1 año: 65% - 2 años: 40% - 5 años: 15%
Ryan, Diabetes 2005;54:2060
Mantenimiento Función Injerto
Protocolo de Edmonton: Resultados
Hipoglucemia Labilidad Metabólica Control Metabólico (HbA1c)
HbA1c Insulina - pre-trasplante 8.5% 0.66±0.03 - pacientes sin insulina 6.4% 0 - pacientes con insulina con función parcial 6.7% 0.34±0.04 - pacientes con pérdida total injerto 9.0% 0.80±0.08
Reproducibilidad del Protocolo de Edmonton. International Tolerance Network ITN
ITN: ensayo multicéntrico (10 centros, 4 pacientes por centro) con el objetivo de confirmar los resultados de Edmonton
Shapiro A et al. N Engl J Med 2006;355:1318
Adquisición Insulino-Independencia
Pérdida Insulino-Independencia
Función Injerto Péptido C
Resultados de 36 pacientes con seguimiento 1 año:
• Insulino-independencia: 44%
• Función parcial: 28%
• Pérdida completa función: 28% (4 PNF, 2 pérdida precoz, 4 retirada inmunosupresión)
72%
2 Diabetes Care 2009. 32:1473.
Insulino independencia y HbA1C ≤ 6.5% (A y B) Persistencia función injerto (C-péptido basal ≥ 0..5 ng/ml) (C y D). Toda la cohorte (14 basal y 2 años, 7 a 3 años, y 3 a 4 años) Función óptima inicial (n = 9) y subóptima (n = 5).
Resultados actuales. 50% insulino-independencia a 5 años del trasplante.
Todos los pacientes Resultados según función inicial
-score: - glucosa ayunas - HbA1c ≤ 6.5% - Péptido C ≥ 0.3 nM - Sin insulino o ADO
Insulino-independencia Insulino-independencia
Injerto funcionante Injerto funcionante
Resultados actuales con las nuevas pautas inmunosupresion. Anticuerpo anti-LFA-1 efalizumab
Am J Transp 2010;10:1870
EFA: anticuerpo monoclonal humanizado, CD11a específico que tiene como objetivo la vía LFA-1 (Leucocyte Function Antigen) - sin toxicidad para células beta ni para nefrotoxicidad - reduce necesidad de corticosteroides e inhibidores de calcineurina
Inducción: globulina antitimocito. Mantenimiento: efalizumab y sirolimus o micofenolato
* Interrupción del tratamiento con efalizumab (retirada mercado)
- 100% insulino-independencia
- 50% con un único trasplante
Resultados actuales con las nuevas pautas inmunosupresion. Anticuerpo anti-LFA-1 efalizumab
Am J Transp 2010;10:1870
Inducción: globulina antitimocito. Mantenimiento: efalizumab y sirolimus o micofenolato
HbA1c Filtrado Glomerular
• F.G: 98±20 vs 103±21 mg/min/1.73 m2 • Proteinuria: 153±mg vs 103±21 mg/dia (antes vs 1 año o más después del primer Tx)
• HbA1c: 7.4±0.7 vs 5.8±0.4% • Los pacientes 1,2,4 y 8 recibieron un segundo trasplante 243, 123, 442 y 400 dias después del primero.
2
A: Pancreas graft survival by era for all transplants, 1987-2007: UNOS registry analysis.
B: Pancreas graft survival by era for transplants surviving more than 1 year, 1987-2007: UNOS registry analysis.
Diabetes Care 2010; 33:1789-1791 Diabetes Care 2010; 33:1718-1723.
Supervivencia a largo plazo del injerto pancreático en el trasplante simultáneo de pancreas y riñón por épocas
Sin mejoria en la supervivencia del injerto (ni al año ni a los 5 años) desde 1995. (trasplante renal en diabetes: mejoría de la supervencia aún en periodo 2000-05)
Comparación del ritmo de progreso en el trasplante de islotes vs el trasplante de páncreas
Robertson Diabetes 2010;59:1287
1984-87: 18 años después
del primer trasplante de
pancreas con éxito (1966)
Edmonton: 20 años despues
del primer trasplante de
islotes con éxito (1980)
Complicaciones
Riesgo de sensibilización
Asociadas a la técnica
Asociadas a la inmunosupresión
Sangrado - transfusión (15%) - cirugía (2%)
Hepáticas - trombosis vena porta: parcial (1%) vs completa (0.5%) - elevación transaminasas (30%) - esteatosis hepática focal (31% a los 2 años)
Lesión de otros órganoss - punción vesícula biliar - punción colon
Complicaciones asociadas a la técnica de trasplante
Complicaciones de la Inmunosupresión. Toxicidad para el paciente
- nefrotoxicidad (tacrólimus):
- aumento creatinina: si ya elevada inicialmente -
aumento proteinuria
- úlceras bucales (92%)
- anemia (81%) (50% con Hb <10 en Edmonton)
- leucopenia (75%) (25% con < 2500 en Edmonton)
(Granuloc. Stimulating Factor)
- diarrea (64%): generalmente transitoria.
- dislipemia (60% precisan estatinas)
- otras: - cefalea (56%),
- nauseas (50%), vómitos (42%),
- acné (39%),
- astenia (39%)
Riesgo de sensibilización. Desarrollo de anticuerpos anti-HLA del donante
Potenciales causas elevado riesgo de sensibilización - múltiples donantes para un único receptor - compatibilidad ABO: múltiples incompatibilidades HLA entre receptor y donante - suspensión de la inmunosupresión cuando fracasa el trasplante
Experiencia de Edmonton (1999-2007) (98 pacientes) - 31% desarrollan anticuerpos específicos para el donante - 16% de pacientes no sensibilizados desarrollan una amplia sensibilización - aumento de sensibilización al suspender la inmunosupresión (71% de pacientes ámpliamente sensibilizados con elevados niveles de anticuerpos)
Implicaciones: compromete la realización de futuros trasplantes
Conducta - mantener dosis bajas de inmunosupresión (micofenolato) hasta descartar la necesidad de un nuevo trasplante - tratamientos desensibilizadores
Beneficios actuales del Trasplante de Islotes
• Desaparición de los episodios de hipoglucemia grave (coma), incluso en los pacientes que requieren insulina después del trasplante.
• Estabilidad del control metabólico (índice de labilidad)
• Consecución de la insulino-independencia:
Al año: 80% Dos años: 70% Cinco años: 50%?
• Control metabólico (HbA1c): - sin insulina: 5.8-6.4%
- con insulina, pero con función del injerto 6.7%
• Complicaciones crónicas diabetes: prevención, estabilización y reversión
• Mejoría de la calidad de vida
• Riesgo inferior al del trasplante de órgano sólido
Indicaciones Actuales Trasplante de Islotes
• Pacientes con un trasplante (generalmente renal) y que ya requieren inmunosupresión: - primera indicación: trasplante de páncreas por su actual mejor evolución a largo plazo - los pacientes que no son candidatos a trasplante de páncreas se pueden beneficiar de un trasplante de islotes
• Pacientes con hipoglucemias graves repetidas o con inestabilidad metabólica grave (1-5% de pacientes con diabetes tipo 1)
En la actualidad el trasplante de islotes está limitado a una minoría de pacientes por dos motivos fundamentales: la toxicidad de la inmunosupresión y la escasez de islotes para trasplantar
• Autotrasplante: en pancreatectomía por causa no neoplásica (pancreatitis crónica)
Indicaciones
Trasplante de Islotes: obstáculos
• Obtención de los islotes (aislamiento y purificación)
• Falta de islotes para trasplantar
• Lesión/Destrucción de los islotes trasplantados
• Inmunosupresión
Escasez de islotes para trasplantar
U.S.A: 5.500 donantes de órganos de cadáver/año, pero - 35.000 nuevos casos de diabetes tipo 1 (y 350.000 tipo 2).
- 1.000.000 de pacientes con diabetes tipo 1
España: ~1400 donantes/año (tasa de donación más alta del mundo), pero
-2.000 nuevos casos de diabetes tipo 1 por año
Falta de islotes para trasplantar
Destrucción de los islotes - en el proceso de obtención - en el post-trasplante inmediato - a medio-largo plazo
Pérdida de la masa beta trasplantada
100
50
25
Tiempo
Mas
a b
eta
(% d
el n
orm
al)
Adaptado de Korsgren et al. Diabetologia 2008;51:227
Requerimiento de insulina si la masa beta es <25%
Tx Tx
Aislamiento: pérdida 20-40%
Cultivo: pérdida 20-30%
Tx
Cada trasplante aporta un 10% de la masa beta de un páncreas normal
Trasplante: pérdida 60%
Masa beta normal (donante)
Diversas agresiones
Causas pérdida inicial de islotes - lesión islotes en el aislamiento - reacción inmune inmediata por sangre - hipoxia - inflamación en el lugar de implantación - pérdida de la matriz extracelular (anoikis) - hiperglucemia
Pérdida tardía o crónica de islotes post-trasplante
• Rechazo
• Recurrencia autoinmunidad
• Toxicidad inmunosupresores
• Glucolipotoxicidad
• Localización heterotópica hepática
• Otros: amiloidosis
Immunosupresión. Toxicidad sobre la célula beta
Diabetes post-trasplante en órgano sólido: hasta el 25% Niveles de inmunosupresores en vena porta x 2-3 los sistémicos
Apoptosis islotes
Toxicidad de rapamicina (sirólimus) sobre célula beta (INS-1, rata y humano) a concentraciones terapéuticas
Diabetes 2003;52:2731
- reducción de la secreción de insulina - pérdida de viabilidad - aumento de la apoptosis
Reducción Secreción Insulina
Pérdida de viabilidad (rata) Pérdida de viabilidad (islotes humanos)
¿Es el hígado el mejor lugar para implantar los islotes?
• La implantación hepática de los islotes puede compararse a la de las células cancerosas para dar metástasis hepáticas; un proceso con múltiples barreras y muy poco eficiente.
• Difícil revascularización de los islotes implantados en el interior de un vaso (es preciso que los nuevos vasos crezcan en la luz del vaso donde se han implantado los islotes)
• Los islotes implantados en el hígado están expuestos a: • reacción inflamatoria instantánea mediada por sangre (IBMIR) relacionada con el trasplante intravascular. • a los productos tóxicos provenientes del tracto gastrointestinal (glucolipotoxicidad) • a altas concentraciones de inmunosupresores tóxicos para las células beta
• En roedores la cápsula renal es mejor que el hígado y en primates lo es el bazo
• Potenciales efectos nocivos de los islotes sobre el hígado: esteatosis peri-insular, en ratas BB se han visto adenomas e incluso carcinomas hepatocelulares)
Diabetes 2004;53:1311
Alternativas a la implantación hepática de los islotes
Intraperitoneal: creación de una bolsa en omento y trasplante por laparoscopia
Intramuscular: Intramuscular autotransplantation of pancreatic islets in a 7-year-old child: a 2 year follow-up. Am J Transp 2008;8:459
• Auto-Tx 3 dias después de pancreatectomía por pancreatitis crónica familiar. • Lugar implantación: entre las fibras del músculo braquioradial del brazo derecho • Evolución: - C-péptido indetectable después de la pancreatectomía, detectable a partir del trasplante (valores medios: 0.7 basal i 3.2 estimulado, ng/ml) - Insulinemia brazo trasplantado: 20-30% superiores a los brazo contralateral - HbA1c: 5.3% y - Dosis de insulina: 0.15-0.18 UI/Kg/dia (0.75 UI/kg dia inmediatamente después del Tx)
Ventajas trasplante intramuscular • evita el contacto con la sangre (IBMIR) • acceso fácil • mejor vascularización del injerto • permite el uso de matrices construidas por bioingeniería que contengan moléculas que favorezcan la implantación, la supervivencia o protejan a los islotes
Obstáculos clave para un uso más amplio del trasplante de islotes
Inmunosupresión: limita número de candidatos a trasplante - desarrollar inmunosupresión menos tóxica (paciente y célula beta) - estrategias para reducir o evitar la inmunosupresión (encapsulación)
Falta de islotes para trasplantar: limita el número de procedimientos - aumentar el rendimiento del aislamiento y calidad de los islotes - otras fuentes de islotes: xenotrasplante - generación de islotes o de células productoras de insulina: expansión in vitro islotes, diferenciación de células madre, iPS
Pérdida de islotes pre- y post-trasplante: - aislamiento: aumentar rendimiento y calidad islotes - pérdida inmediata: hipoxia, inflamación, lugar implantación
- pérdida crónica: inmunológica, inmunosupresión, lugar de implantación
El trasplante de islotes de donantes multiorgánicos: - es la única terapia celular curativa actual para la diabetes
- con las limitaciones actuales no se puede tratar más allá del 1-5% de los
pacientes con diabetes tipos 1 (unos centenares anualmente) en los próximos
años
- proporciona beneficios claros a una mayoría de los receptores
- puente hacia el futuro: proporciona una experiencia y conocimientos muy
importantes para un futuro en el que se disponga:
- de protección frente a la destrucción inmune de las células trasplantadas
- de fuentes más abundantes de células productoras de insulina
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