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

Resultados del Trasplante de Islotes

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