Hyperglycemia-associated alterations in b; cell autophagy and mitochondrial function: implications for antigen presentation and human type 1 diabetes

Resum

Els mecanismes moleculars i cel·lulars que condueixen al reconeixement d’autoantígens en la diabetis tipus 1 encara no es coneixen amb precisió. L’objectiu d’aquesta tesi és explorar les possibles fonts d’autoantígens que configuren l’immunopeptidoma derivat de les cèl·lules β, així com analitzar com l’estrès cel·lular pot ocasionar alteracions significatives en aquest context. Al primer capítol es va comparar el proteoma pancreàtic de pacients amb diabetis tipus 1 en diferents fases de la malaltia per identificar processos biològics clau alterats. Centrant-se en les etapes inicials, es va observar que el pàncrees d’un pacient en debut precoç presentava alteracions en la funció endocrina i exocrina, en concordança amb el descrit a la bibliografia. També es va detectar una regulació a l’alça de l’estrès del reticle endoplasmàtic, de la resposta a proteïnes desplegades (UPR) i, de manera destacada, de proteïnes mitocondrials. Posteriorment, es van estimular cèl·lules dendrítiques derivades de monòcits (moDCs) portadores de l’al·lel HLA-DR4 —associat al risc de desenvolupament de la diabetis tipus 1— amb els mateixos extractes pancreàtics. Es van identificar pèptids derivats de proteïnes regulades positivament o negativament en els proteomes corresponents; entre ells, es van trobar pèptids procedents de diverses proteïnes mitocondrials. Al segon capítol es van estudiar les alteracions induïdes per la hiperglucèmia, amb atenció als crinosomes de cèl·lules β i grànuls secretors d’insulina. El cultiu hiperglucèmic de la línia HP62 va revelar un augment de l’estrès del reticle endoplasmàtic, una reducció del flux autofàgic i canvis en el proteoma dels crinosomes. Aquests canvis suggerien un increment en el trànsit i recanvi proteic, així com en l’eliminació d’espècies reactives d’oxigen (ROS). L’estimulació de moDCs amb al·lel HLA-DR4 va demostrar que els crinosomes eren la principal font de pèptids derivats de cèl·lules β, ja que presentaven el nombre més gran de pèptids identificats de manera única. El pols amb mostres cultivades en condicions hiperglucèmiques va donar lloc a la presentació de pèptids exclusius derivats de les mateixes proteïnes parentals. Finalment, es van observar coincidències entre aquestes estimulacions i les realitzades amb extractes pancreàtics pel que fa a proteïnes parentals, incloses les mitocondrials. Al tercer capítol, atès que les proteïnes mitocondrials es van identificar de manera consistent en totes les mostres i condicions analitzades, i considerant la seva rellevància per a la funció de les cèl·lules β, es va fer una anàlisi detallada d’aquestes proteïnes. En primer lloc, es va constatar una disminució de les subunitats dels complexos I a IV de la cadena de transport d’electrons (ETC) en l’etapa de debut precoç de la diabetis, acompanyada d’un augment de proteïnes proapoptòtiques i de la dinàmica mitocondrial. El cultiu hiperglucèmic de la línia HP62 va provocar una pèrdua de plasticitat mitocondrial, amb reducció de la formació de xarxes mitocondrials i un descens significatiu de paràmetres respiratoris. Aquests resultats s’alineen amb les alteracions detectades en els complexos de l’ETC i altres proteïnes mitocondrials al pàncrees de debut precoç. Finalment, els pèptids mitocondrials identificats en totes les estimulacions corresponien a proteïnes alterades per la hiperglucèmia i la progressió de la diabetis. En conjunt, aquesta tesi posa de manifest la rellevància dels compartiments cel·lulars de les cèl·lules β i de les mitocòndries com a actors clau en la seva funció i com a fonts d’autoantígens, mostrant que l’estrès cel·lular induït per la hiperglucèmia genera alteracions similars a les observades en mostres fisiològiques i contribueix a conformar l’immunopeptidoma derivat de les cèl·lules β. Encara que resta per dilucidar el paper definitiu dels pèptids identificats, aquestes troballes obren noves vies per comprendre els mecanismes implicats en el desenvolupament de la diabetis tipus 1 en humans.

Data del Ajut	14 de nov. 2025
Idioma original	Anglès
Supervisor	Carme Roura Mir (Director/a)