Los primeros años de vida pueden sentar silenciosamente las bases para el desarrollo de diabetes tipo 1, una afección cada vez más común y permanente que puede afectar significativamente la vida diaria.
La investigación de nuestro equipo, publicada en la revista Nature Communications, muestra que las vías biológicas asociadas con la futura diabetes tipo 1 pueden comenzar ya en el embarazo y que estos signos pueden detectarse en la sangre del cordón umbilical.
Como grupo, estudiamos cómo los sistemas vivos responden al estrés. Comprender la biología temprana de la diabetes tipo 1 puede ayudar a descubrir oportunidades para el tratamiento temprano de la enfermedad.
Factores estresantes tempranos y diabetes tipo 1
La diabetes tipo 1 afecta el páncreas. En concreto, sus células beta productoras de insulina que ayudan a controlar el azúcar en sangre se destruyen progresivamente.
Aunque esta afección generalmente se atribuye a un sistema inmunológico 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 trabajan demasiado o se exponen a condiciones nocivas. En algunos casos, pueden incluso autodestruirse antes de que el sistema inmunológico muestre signos de afectar el páncreas. Los posibles factores estresantes incluyen infección, mayores necesidades de energía y un páncreas más pequeño.
La diabetes tipo 1 implica un nivel demasiado alto de glucosa en la sangre.
La diabetes tipo 1 no se ajusta del todo a la definición tradicional de enfermedad autoinmune. Eventualmente se desarrolla cuando el cuerpo ya no puede producir suficiente insulina. Durante los períodos de mayor demanda de insulina, como después de consumir una gran cantidad de carbohidratos o durante una infección, las células beta se ven obligadas a trabajar más duro. Cuando las células beta estresadas dejan de funcionar correctamente o mueren, liberan señales moleculares que pueden activar una respuesta inmune. Esto plantea la posibilidad de que, en algunos casos, las respuestas inmunitarias puedan seguir, en lugar de iniciar, una lesión de las células beta.
Estas observaciones sugieren que las células beta sometidas a estrés no sólo son una consecuencia de la diabetes tipo 1, sino que también contribuyen a su desarrollo.
Estudio de la diabetes en la población general.
Nuestro equipo quería ver 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 inmunológico comenzara a atacar el páncreas.
Si bien la genética desempeña un papel en la diabetes tipo 1, un número cada vez mayor de personas sin antecedentes familiares de diabetes desarrollan la enfermedad. Gran parte de la investigación existente se centra 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 las personas en todo el mundo), lo que dificulta estudiarla antes de que comience la enfermedad.
Por el contrario, intentamos estudiar a niños de la población general, no sólo a aquellos que se sabe que tienen un alto riesgo de diabetes tipo 1. Así que utilizamos datos de la cohorte All Babies en el sureste de Suecia, un estudio longitudinal fundado por uno de nosotros, Jonny Ludvigsson, que ha estado siguiendo a madres y sus hijos desde finales de los años 1990.
Como parte del estudio, los investigadores recolectaron y almacenaron muestras de sangre del cordón umbilical. Décadas más tarde, seleccionamos muestras de bebés que posteriormente desarrollaron diabetes tipo 1 para este estudio y las analizamos en busca de proteínas que se sabe que están involucradas en la inflamación. Luego utilizamos herramientas de aprendizaje automático para identificar factores asociados con el riesgo de enfermedad.
El riesgo de que un niño desarrolle determinadas enfermedades en el futuro se puede detectar antes de que nazca. dimarik/iStock vía Getty Images Plus
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 de proteínas se dividen en varias categorías, incluidos aquellos que ayudan a las moléculas a llegar a donde necesitan estar; los que no pertenecen al cuerpo, como la contaminación; aquellos involucrados en el mantenimiento de la estructura celular; y aquellos que ayudan a regular las respuestas inmunes.
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 la metaloproteinasa-3 (TIMP3) y la adenosina desaminasa (ADA), regulan la inflamación al suprimir las respuestas inmunes hiperactivas, apoyan la comunicación celular saludable y mejoran la producción de insulina. Los investigadores descubrieron previamente que TIMP3 desempeña un papel en la estabilización de la glucosa.
Descubrimos que los niveles de dos proteínas específicas predicen mejor si un bebé eventualmente desarrollará diabetes tipo 1: IDS, que ayuda a descomponer las largas moléculas de azúcar dando fuerza y flexibilidad a los tejidos, y HLA-DRA, que participa en la activación del sistema inmunológico. Se sabe que la diabetes tipo 1 afecta a las largas moléculas de azúcar que la 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. Aunque algunas diferencias fueron más pronunciadas en niños con ciertas variantes de HLA asociadas con un mayor riesgo de diabetes tipo 1, la incorporación de esta información en nuestro algoritmo de aprendizaje automático solo mejoró ligeramente la precisión. En cambio, fueron las propias proteínas las que causaron el riesgo de enfermedad.
La diabetes tipo 1 no es inevitable
Para ser claros, los biomarcadores que identificamos reflejan posibilidades, no destino. Al igual que la presión arterial y los hitos del crecimiento, estas medidas pueden informar a los médicos sobre el riesgo de enfermedad de una persona y las opciones de tratamiento.
Actualmente, la detección de diabetes tipo 1 generalmente se basa en pruebas genéticas y pruebas de la presencia de autoanticuerpos, que son proteínas que indican que el cuerpo está atacando a las células productoras de insulina. Sin embargo, cuando aparecen los autoanticuerpos, puede que sea demasiado tarde para abordar los cambios biológicos que preparan el escenario para la diabetes tipo 1.
Algunos de los marcadores que observamos podrían estar relacionados con exposiciones ambientales generalizadas, incluidas las PFAS y otras sustancias químicas crónicas, que afectan el riesgo de enfermedades. Comprender cómo estas sustancias tóxicas que las mujeres embarazadas encuentran de forma rutinaria e involuntaria afectan la biología temprana podría influir en las políticas ambientales y de salud pública.
La diabetes tipo 1 es una afección que requiere tratamiento de por vida. Mascota/Getty Images
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 de un niño. La sangre del cordón umbilical suele ser expulsada durante el proceso del parto. Pero este "desperdicio" puede contener información valiosa sobre los primeros años de vida y los resultados de salud futuros.
Además de su valor potencial para la detección temprana, la sangre del cordón umbilical ya se está utilizando como fuente de tratamientos con células madre que salvan vidas. Nuestro trabajo se suma al creciente conjunto de evidencia de que la sangre del cordón umbilical es un recurso importante para apoyar la salud de los niños.
¿Qué sigue?
Estamos lejos de aplicar nuestros hallazgos a la clínica. Nuestro estudio identificó biomarcadores asociados con el desarrollo posterior de diabetes tipo 1 en una cohorte de niños suecos. Pero ahora necesitamos estudiar poblaciones y biomarcadores más amplios, así como comprender la biología detrás de estas señales. Determinar si existen factores específicos en los primeros años de vida que podrían abordarse para compensar este desequilibrio proteico podría ayudar a reducir el riesgo de enfermedad.
Nuestro grupo también está estudiando los marcadores de la sangre del cordón umbilical en relación con otras afecciones, como la obesidad infantil, la depresión, el autismo y la enfermedad inflamatoria intestinal. Como equipo dirigido por un científico, pediatra y microbiólogo, utilizamos datos biológicos para buscar signos tempranos de estas afecciones y encontrar oportunidades para apoyar a los niños antes de que se establezcan estas vías de enfermedad.
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