Diabetes: nuevo sistema usa polímero para autorregular la cantidad correcta de insulina

Health.mil

Los científicos han probado un nuevo sistema para la administración de insulina en ratones y cerdos con diabetes mellitus: después de una inyección, la suspensión desarrollada por ellos proporcionó un nivel normal de glucosa en la sangre de animales diabéticos durante mucho más tiempo que la insulina normal. El trabajo fue publicado en Science Advances.

Según el atlas diabético compilado por la Federación Internacional de Diabetes, aproximadamente 425 millones de personas en el mundo padecen este mal. La diabetes del primer tipo (dependiente de la insulina) representa aproximadamente el 5% (más de 20 millones de casos). La terapia con insulina puede ser necesaria para cualquier tipo de enfermedad. 

Los métodos actuales

Actualmente, para controlar la diabetes, las personas tienen que autoinyectarse preparaciones de insulina debajo de la piel, para controlar los niveles de glucosa en la sangre. El dolor de este procedimiento no es la única dificultad, entre otros problemas se puede notar la dificultad de elegir la dosis correcta y no siempre cumplir al 100% con el programa de tratamiento. Además, el desarrollo de hipoglucemia en el caso de la introducción de una dosis excesiva puede ser potencialmente mortal.

Los científicos están trabajando en métodos de administración de insulina que puedan responder de manera independiente a los niveles de glucosa en la sangre. Los métodos de tratamiento experimental se basan en las reacciones de la glucosa con la glucosa oxidasa (1, 2), la proteína de unión a la glucosa (1, 2) y el ácido fenilborónico.

Por ejemplo, la oxidación de glucosa (catalizada por glucosa oxidada) puede conducir a cambios en la acidez o hipoxia, que pueden estimular la liberación de insulina de una composición particular. Pero los sistemas actuales responden con lentitud a los cambios en los niveles de glucosa, su capacidad para liberar insulina y la biocompatibilidad son insuficientes y el proceso de fabricación es complejo.

El nuevo sistema

Ahora Jinqiang Wang de la Universidad de California en Los Ángeles y sus coautores propusieron un nuevo concepto de un sistema de administración de insulina autorregulado que responde a la concentración de glucosa en la sangre y lo probó in vitro e in vivo.

Los investigadores han sintetizado un polímero catiónico (cargado positivamente) de tert-butilcarbamato con grupos laterales amino y grupos de ácido fenilborónico. Puede formar una suspensión estable de tamaño micro con insulina en solución salina tamponada con fosfato a pH 7,4.


Cambios en la carga del polímero en presencia de glucosa y liberación de insulina.
Wang et al. / Science Advances, 2019

La glucosa es capaz de unirse a los grupos del ácido fenilborónico del polímero, lo que conduce a una disminución de su carga positiva y al debilitamiento de su enlace con la insulina, que comienza a liberarse de la suspensión. A medida que se normalizan los niveles de glucosa, se suprime el cambio de carga y se detiene la secreción de insulina.

Al comienzo del trabajo, los autores crearon tres versiones del polímero: una que utilizaba ácido 2,4-carboxi-3-fluorofenilborónico, la segunda con ácido 4-carboxifluorofenilborónico y la tercera sin su adición. Los llamaron F-insulina, B-insulina y N-insulina, respectivamente.

In vitro, los científicos probaron la capacidad de los polímeros para unirse a la glucosa, clarificaron su capacidad para cambiar la carga y liberar insulina. En estos experimentos, la F-insulina demostró la capacidad de unión más expresiva con la glucosa y también liberó la insulina más rápidamente.

In vivo

La primera fase del estudio in vivo se realizó en ratones con diabetes mellitus tipo I, causada por estreptozotocina. Los animales se dividieron en cuatro grupos: la insulina F se administró primero por vía subcutánea, la insulina B en segundo lugar, la insulina nativa (normal) en tercer lugar, el tampón de solución salina fosfato (control).

El nivel de glucosa en la sangre de todos los ratones tratados se redujo a normal. En el grupo de insulina F, el nivel normal de glucosa se mantuvo durante 8 horas; en los grupos de insulina nativa e insulina B, duró 2 horas y media. Se observó un aumento en el nivel de insulina después de la administración de F-insulina después de 30 minutos, después de una hora y media, disminuyó y se mantuvo en un nivel suficiente para mantener la normoglucemia durante el tiempo indicado.


El tiempo para mantener la glucosa en sangre normal en ratones después de la administración subcutánea de F-insulina (n = 5), B-insulina (n = 5) e insulina nativa (n = 5).
Wang et al. / Science Advances, 2019

A continuación, los científicos realizaron una prueba de tolerancia a la glucosa intraperitoneal en tres grupos: para ratones tratados con F-insulina, insulina nativa (el ejercicio se realizó tres horas después de la administración del fármaco) y para ratones sanos que no recibieron tratamiento.

Los niveles de glucosa volvieron a la normalidad solo en ratones tratados con F-insulina y en ratones sanos. Los experimentos en cerdos enanos repitieron fundamentalmente los resultados obtenidos en ratones: la insulina F funcionó durante mucho más tiempo que la insulina habitual y se liberó según fue necesario.

Del mismo modo, los autores también probaron el uso de F-insulina en ratones cuando se administró junto con un gel especial (Pluronic F-127) y en un parche con microagujas. En una mezcla con gel, proporcionó el control de la glucosa en sangre durante 30 horas, en el parche: 6 horas. Los autores indican que tales métodos son prometedores.

En el pasado ya se han realizado experimentos similares en ratones: se liberó insulina del gel con un aumento en el nivel de glucosa en la sangre. Además, los científicos han probado otros métodos de transporte de insulina. Por ejemplo, pudieron administrarlo en una cápsula con una micro aguja en el estómago de un cerdo y obtener una concentración satisfactoria de la hormona en la sangre.


Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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