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

Resumen

Los mecanismos moleculares y celulares que conducen al reconocimiento de autoantígenos en la diabetes tipo 1 aún no se conocen con precisión. El objetivo de esta tesis es explorar las posibles fuentes de autoantígenos que configuran el inmunopeptidoma derivado de las células β, así como analizar cómo el estrés celular puede ocasionar alteraciones significativas en este contexto. En el primer capítulo se comparó el proteoma pancreático de pacientes con diabetes tipo 1 en distintas fases de la enfermedad para identificar procesos biológicos clave alterados. Centrándose en las etapas iniciales, se observó que el páncreas de un paciente en debut temprano presentaba alteraciones en la función endocrina y exocrina, en concordancia con lo descrito en la bibliografía. También se detectó una regulación al alza del estrés del retículo endoplásmico, de la respuesta a proteínas desplegadas (UPR) y, de manera destacada, de proteínas mitocondriales. Posteriormente, se estimularon células dendríticas derivadas de monocitos (moDCs) portadoras del alelo HLA-DR4 —asociado al riesgo de desarrollo de diabetes tipo 1— con los mismos extractos pancreáticos. Se identificaron péptidos derivados de proteínas reguladas positiva o negativamente en los proteomas correspondientes; entre ellos, se hallaron péptidos procedentes de varias proteínas mitocondriales. En el segundo capítulo se estudiaron las alteraciones inducidas por la hiperglucemia, con atención a crinosomas de células β y gránulos secretores de insulina. El cultivo hiperglucémico de la línea HP62 reveló un aumento del estrés del retículo endoplásmico, una reducción del flujo autofágico y cambios en el proteoma de los crinosomas. Dichos cambios sugirieron incremento en el tráfico y recambio proteico, así como en la eliminación de especies reactivas de oxígeno (ROS). La estimulación de moDCs con alelo HLA-DR4 demostró que los crinosomas eran la principal fuente de péptidos derivados de células β, al presentar el mayor número de péptidos identificados de manera única. El pulso con muestras cultivadas en condiciones hiperglucémicas dio lugar a la presentación de péptidos exclusivos derivados de las mismas proteínas parentales. Finalmente, se observaron coincidencias entre estas estimulaciones y las realizadas con extractos pancreáticos en cuanto a proteínas parentales, incluidas proteínas mitocondriales. En el tercer capítulo, dado que las proteínas mitocondriales se identificaron consistentemente en todas las muestras y condiciones analizadas, y considerando su relevancia para la función de las células β, se realizó un análisis detallado de estas proteínas. En primer lugar, se constató una disminución de las subunidades de los complejos I a IV de la cadena de transporte de electrones (ETC) en la etapa de debut temprano de la diabetes, acompañada de un aumento de proteínas proapoptóticas y de la dinámica mitocondrial. El cultivo hiperglucémico de la línea HP62 provocó una pérdida de plasticidad mitocondrial, con reducción de la formación de redes mitocondriales y descenso significativo de parámetros respiratorios. Estos hallazgos se alinean con las alteraciones detectadas en los complejos de la ETC y otras proteínas mitocondriales en el páncreas de debut temprano. Finalmente, los péptidos mitocondriales identificados en todas las estimulaciones correspondieron a proteínas alteradas por la hiperglucemia y la progresión de la diabetes. En conjunto, esta tesis pone de manifiesto la relevancia de los compartimentos celulares de las células β y de las mitocondrias como actores clave en su función y como fuentes de autoantígenos, mostrando que el estrés celular inducido por la hiperglucemia genera alteraciones similares a las observadas en muestras fisiológicas y contribuye a conformar el inmunopeptidoma derivado de las células β. Aunque aún queda por dilucidar el papel definitivo de los péptidos identificados, estos hallazgos abren nuevas vías para comprender los mecanismos implicados en el desarrollo de la diabetes tipo 1 en humanos.

Fecha de lectura	14 nov 2025
Idioma original	Inglés
Supervisor	Carme Roura Mir (Director/a)