Este es el mecanismo molecular por el que un virus puede causar diabetes

La infección por algunos enterovirus –género de virus que comúnmente causan enfermedades de diversa gravedad– podría activar la aparición de diabetes, a pesar de que su efecto directo in vivo y su mecanismo de acción molecular son desconocidos.

Ahora, un equipo del Grupo de Factores de Crecimiento, Nutrientes y Cáncer, que lidera Nabil Djouder en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), demuestra por primera vez cómo el enterovirus coxsackievirus tipo B4 (CVB4) podría inducir diabetes. El hallazgo, publicado en Cell Reports Medicine, constituiría un paso fundamental para abrir la vía a la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas.

Los autores apuntan, además, que el descubrimiento podría ser de relevancia para afrontar la pandemia de covid-19, ya que la información clínica indica una posible relación entre infección por SARS-CoV-2 y diabetes. “Dado que el receptor de este virus está expresado en el páncreas endocrino, podría operar y causar diabetes de una forma similar al CVB4, independientemente de la reacción inmunitaria”, sugieren.

Coxsackievirus B pertenece a la familia de los enterovirus; se sospechaba que podían causar diabetes en humanos, pero se desconocían los mecanismos moleculares de este efecto

Fallo en la producción de insulina

Coxsackievirus B pertenece a la familia de los enterovirus, que también incluye el polivirus y el echovirus, y puede causar desde enfermedades leves similares a la gripe hasta otras de mayor gravedad, como miocarditis, pericarditis, meningitis o pancreatitis. Se sospechaba que estos virus pueden causar diabetes en humanos, pero se desconocían los mecanismos moleculares de este efecto.

Con el objetivo de encontrar y describir estos sistemas, los científicos del CNIO trabajaron con modelos animales injertados con células pancreáticas humanas infectadas por CVB4, así como con células productoras de insulina tanto humanas como de ratón, también infectadas por este virus.

Así, observaron que la infección por CVB4 causa la desregulación de URI, una proteína que regula el funcionamiento de numerosas actividades celulares. “En este caso, dicha desregulación desencadena una cascada de eventos moleculares que llevan a la modificación del genoma mediante hipermetilación y silenciamiento de Pdx1”, explica Djouder.

Pdx1, un gen crítico

“Este es un gen crítico para la identidad y la función de las células beta presentes en el páncreas endocrino, en los llamados islotes de Langerhans, responsables de la producción y secreción de la insulina, la hormona que reduce los niveles de glucosa en sangre”, añade el experto. “El silenciamiento de PDX1 origina la pérdida de identidad y función de las células beta, que pasan a asemejarse a las células alfa, que están a cargo del aumento de los niveles de glucosa en sangre, lo que lleva a hiperglicemia y diabetes independientemente de la respuesta inmunitaria”.

Los investigadores comprobaron sus hallazgos mediante varios modelos de ratón modificados genéticamente y estudios genómicos, mostrando que la pérdida de URI en el páncreas de ratón altera la identidad y función de las células beta y causa diabetes. Además, observaron que ratones diabéticos que sobreexpresan URI en estas células son más tolerantes a la glucosa.

Finalmente, también observaron en páncreas procedentes de pacientes diabéticos que la expresión de URI, PDX1 y las partículas virales están correlacionadas en las células beta, indicando una relación causal entre la infección por enterovirus y la diabetes en humanos.

Aplicaciones en coronavirus

Los resultados podrían ayudar a avanzar los conocimientos sobre los efectos patológicos del virus causante de la actual pandemia: “A semejanza de nuestras investigaciones sobre los enterovirus, algunas observaciones clínicas recientes han asociado SARS-CoV-2 a la aparición de diabetes en pacientes infectados”, indica Djouder.

Los resultados podrían ayudar a avanzar los conocimientos sobre los efectos patológicos del virus causante de la actual pandemia

“Dado que el receptor de SARS-CoV-2 está presente en las células beta, sería interesante estudiar si este virus también altera la función de URI y silencia la expresión de PDX1 para afectar a la función de las células beta, promoviendo la diabetes”.

Los investigadores también sugieren que una posible estrategia preventiva y terapéutica podría ser utilizar, en combinación con terapias antivirales, inhibidores de la metiltransferasa de ADN, proteína responsable de la hipermetilación del genoma y el silenciamiento de Pdx1.

Es más, el equipo ha demostrado que esta clase de inhibidores restaura la expresión de PDX1 y la tolerancia a la glucosa en ratones diabéticos. Algunos de estos inhibidores ya han sido licenciados para su uso clínico en tratamientos oncológicos, lo que podría acelerar su aplicación en estos casos.

Referencia:

Hugo Bernard, Ana Teijeiro, Almudena Chaves-Pérez, Cristian Perna, Basanthi Satish, Anna Novials, Jennifer P. Wang, Nabil Djouder, ‘Coxsackievirus B Type 4 Infection in ß Cells Downregulates the Chaperone Prefoldin URI to Induce a MODY4-like Diabetes via Pdx1 Silencing’. Cell Reports Medicine, 2020. DOI: 10.1016/j.xcrm.2020.100125

El trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, el Instituto de Salud Carlos III, la European Foundation for the Study of Diabetes, la Agencia Estatal de Investigación, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional y los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU.