Protecting pancreatic b-cells against cytokines: novel function of islet neogenesis associated protein (INGAP) and combinatorial treatment with NF-kB inhibitor SCA-B1-NBD

Une des pires épidémies de santé du XXIe siècle est le Diabetes Mellitus, caractérisé par la destruction des cellules β productrices d'insuline. L'inflammation, en particulier les cytokines pro-inflammatoires, jouer un rôle clé dans l'initiation et la progression de la mort des cellules β. Le but de notre recherche est de développer une nouvelle approche pour préserver et accroître la masse des cellules β pancréatiques. Cette thèse étudie la capacité protectrice des cellules β de deux protéines candidates: (i) Islet Neogenesis Associated Protein (INGAP), co-découverte par le Dr Rosenberg comme la première molécule néogénique inversant le diabète dans les modèles animaux en régénérant les cellules β productrices d'insuline (son peptide bioactif dérivé, INGAP-P, est actuellement en phase 2 d'essais cliniques); et (ii) une protéine de fusion, initialement conçue à McGill par le Dr Schneider, composée d'un anticorps monocaténaire spécifique de cellules β (SCA-B1) fusionné avec un peptide inhibiteur de NF-κB (NBD) qui protège les souris contre le diabète induit par streptozotocin.Hypothèse: En plus de ses propriétés néogènes, l'INGAP protège les cellules β contre la mort de cellules induite par les cytokines en inhibant la signalisation induite par ces cytokines; cet effet peut être encore amélioré en combinant un traitement avec l'inhibiteur NF-κB, β-spécifique, SCA-B1-NBD.Le prétraitement avec la protéine INGAP recombinante entière (rINGAP) et INGAP-P a partiellement inhibé la cytotoxicité induite par les cytokines, amélioré la viabilité, réduit les niveaux de NO et a aussi réduit l'apoptose induite par les cytokines. Alors que les deux molécules permettent la survie des cellules β, le rINGAP semble être un agent cytoprotecteur plus puissant et plus durable que l'INGAP-P. L'analyse des événements de signalisation a révélé que l'INGAP bloque partiellement l'apoptose induite par les cytokines en inhibant la signalisation de NF-κB, en diminuant la phosphorylation de p65, IκBα et le complexe de kinase IKK. L'inhibition induite par INGAP de la signalisation de NF-κB a été suivie par une expression diminuée de sa cible aval, l'expression du gène NOS2 et de son produit génique, la protéine iNOS. Nos données suggèrent également que rINGAP a inhibé la phosphorylation de p65 induite par les cytokines de manière dépendante et indépendante de l'IKK. rINGAP a partiellement inhibé d'autres voies de signalisation impliquées dans la régulation de iNOS - activation réduite de JAK2 et STAT3, JNK et p38. Enfin, le traitement par les cytokines a induit une phosphorylation précoce de l'AKT qui a diminué avec le temps. Le prétraitement par rINGAP a partiellement inhibé les effets induits par les cytokines sur l'AKT.Nous avons généré et purifié avec succès le SCA-B1-NBD et validé sa fonctionnalité selon: (i) la liaison spécifique aux cellules β et (ii) l'inhibition partielle de la signalisation de NF-κB dans les lignées cellulaires RINm5F et INS-1 ainsi que dans les ilots humains. Le prétraitement avec SCA-B1-NBD a amélioré la viabilité, réduit l'expression de NOS2 induite par les cytokines, de la protéine iNOS et des niveaux de NO et inhibé partiellement l'apoptose en diminuant l'activation de la caspase-3 et de la PARP. Le co-traitement des lignées cellulaires avec INGAP et SCA-B1-NBD a montré des effets additifs minimaux contre la mort des cellules β induite par les cytokines. Les effets positifs limités de ce traitement combinatoire pourraient s'expliquer en partie par le fait que les deux protéines affectent la même voie de signalisation, NF-κB. Des études additionnelles, y compris l'expérimentation avec le temps de l'administration et la posologie in vitro de chaque médicament ainsi que des modèles in vivo de diabète nécessitant à la fois des interventions régénératrices et anti-apoptotiques, sont nécessaires pour conclure avec certitude si ce régime combinatoire est efficace contre le diabète.

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