Los niveles séricos de APOC1 disminuyen en niños pequeños con autoanticuerpos que progresan rápidamente a diabetes tipo 1

Se necesita una mejor comprensión de los primeros acontecimientos en el desarrollo de la diabetes tipo 1 para ayudar a identificar mayores riesgos y controlar el período presintomático de la enfermedad, que claramente varía entre individuos. Actualmente, la detección de autoanticuerpos proporciona marcadores de pronóstico, que indican la probabilidad general de progresión de la enfermedad. Sin embargo, la heterogeneidad en la tasa de progresión de la enfermedad ha desafiado la caracterización de las primeras etapas de la progresión de la enfermedad. Para abordar este desafío y establecer perfiles proteicos que distinguieran a los niños que progresaron rápidamente a diabetes tipo 1 de los niños compatibles con AAb, estudiamos proteínas plasmáticas y séricas longitudinales de grupos más homogéneos de niños genéticamente susceptibles, en quienes los pacientes desarrollaron la enfermedad antes de la edad. de cinco. años. A través del análisis de descubrimiento de proteínas, se seleccionaron 11 proteínas que mostraban cambios asociados a enfermedades para su validación utilizando proteómica dirigida y un grupo más grande e independiente de niños. Las mediciones revelaron cómo los niveles de dos péptidos que representan APOC1 disminuyeron después de la seroconversión y permanecieron más bajos en los niños que desarrollaron diabetes tipo 1.

De acuerdo con estudios previos, estos datos reiteran que la edad es uno de los factores dominantes que afectan los proteomas plasmáticos/sueros en la primera infancia.^{dieciséis,17,18,19}. Análisis proteómico dirigido a los 11 candidatos en una cohorte más grande con puntos de muestreo más frecuentes, investigando cambios en los niveles de proteína relacionados con la edad para cuatro proteínas e identificando cinco proteínas adicionales relacionadas con la edad. Entre estas cinco proteínas, APOC1, APOA4 e IGJ, el efecto más destacado de la edad se observó durante el primer año de vida. La identificación de estas tendencias adicionales probablemente fue posible gracias a un muestreo más frecuente durante el primer año de vida en el conjunto de datos proteómicos objetivo (hasta 4 muestras por niño en el conjunto de validación antes de los 13 meses de edad, en comparación con hasta 2 muestras por niño). Niño en el grupo de descubrimiento). En conjunto, los diseños de estudios longitudinales con puntos de muestreo repetidos y controles bien emparejados son consideraciones clave para reducir posibles fuentes de error en los estudios proteómicos de detección de suero/plasma en niños pequeños. Además, previamente se han observado diferencias en la cuantificación entre plasma y suero, particularmente con factores de coagulación y proteínas plaquetarias.²². Para evitar este sesgo en el estudio actual, el plasma y el suero no se mezclaron dentro de los grupos de estudio, y los objetivos seleccionados para el análisis SRM no se encontraban entre las proteínas que cambiaron más significativamente entre el plasma y el suero.²².

En el estudio de descubrimiento, se observaron niveles más bajos de APOA4 después de la seroconversión a positividad de autoanticuerpos tanto en pacientes avanzados como en niños 1AAb+ en comparación con niños AAb-. Asimismo, en estudios proteómicos previos, se observaron niveles reducidos de APOA4 en perfiles longitudinales séricos de varios niños con autoanticuerpos que posteriormente desarrollaron diabetes tipo 1 a una edad media de 4,1 años.¹²y en niños seroconvertidos con una edad media de 3,2 años¹³. Sin embargo, en la cohorte de validación actual, no se observaron cambios asociados a la enfermedad. En cambio, se detectaron cambios relacionados con la edad en péptidos que representan APOA4 (Figura complementaria S4). Para las mediciones de detección, el número limitado de muestras recolectadas antes de 1 año de edad puede haber causado algún sesgo, como se discutió en la sección anterior. Esto enfatiza la importancia de que los datos estén completos en los estudios longitudinales.

Se observaron niveles más bajos de IGFBP2 en la cohorte de descubrimiento de pacientes avanzados y en niños 1AAb+ en comparación con niños AAb-, lo que es consistente con estudios proteómicos previos que se centraron en niños durante el período presintomático de la enfermedad.^12,14. Por el contrario, se han informado niveles más altos de IGFPB2 en pacientes con diabetes tipo 1, aunque la duración de la enfermedad es más prolongada.¹⁰. La infección por el virus Coxsackie B1 (CVB1) se ha asociado con el riesgo de autoinmunidad asociada a la diabetes tipo 1, en particular con la aparición del autoanticuerpo contra la insulina (IAA) como el primer autoanticuerpo.²³. En nuestro estudio reciente, la infección persistente por CVB1 suprimió la secreción de IGFBP2 de la línea celular PANC1 de tipo ductal pancreático humano.²⁴. Asimismo, la expresión de IGFBP2 se reprimió en una línea celular de cáncer de pulmón humano infectada con CVB1, y la represión se revirtió después del tratamiento con un fármaco antiviral.²⁵. Además, la expresión de IGFBP2 es mayor en el páncreas y el hígado.²⁶Lo que sugiere que los cambios en los niveles de IGFBP2 en plasma pueden reflejar cambios en su expresión en estos órganos. En el presente estudio, la mayoría de los niños seroconvertidos en el grupo de descubrimiento tenían IAA como primer autoanticuerpo, mientras que en el grupo de proteínas diana era solo un tercio. Se han asociado distintos perfiles de anticuerpos con diferentes vías de enfermedad²⁷Por lo tanto, tales diferencias entre las cohortes de descubrimiento y validación pueden afectar la capacidad de investigar la variación relacionada con la enfermedad en los niveles de IGFBP2. En consecuencia, será importante estudiar la expresión de IGFBP2 específicamente en sujetos con IAA como primer autoanticuerpo.

Aunque los análisis de descubrimiento apuntaron al agotamiento inmunológico, los niveles plasmáticos de IGHM separaron a los tres grupos de estudio entre sí, con niveles que van desde los niveles más bajos en el grupo de pacientes con progresión, los niveles intermedios en el grupo 1AAb+ y los niveles más altos en el grupo AAb-. Sin embargo, en el análisis proteómico objetivo, los niveles de IGHM no discriminaron entre los solicitantes de AAb- y los niños. Sin embargo, recientemente se ha informado una disminución de la IgM plasmática total en niños en edad escolar con diabetes tipo 1.²⁸. Ciertas variantes en el locus del gen IGHM se han asociado con un mayor riesgo de diabetes tipo 1^29,30. Curiosamente, en un estudio del proteoma plasmático de gemelos, se informó que tanto IGHM como su compañero de unión CD5L se encontraban entre las principales proteínas, en su mayoría influenciadas por la genética.²⁰. Las variantes de riesgo en la región de IGHM y su asociación con los niveles de IGHM en suero/plasma aún deben investigarse más a fondo.

El análisis proteómico dirigido de los candidatos seleccionados reveló que los niveles de dos péptidos de APOC1 distinguían a los niños que desarrollaron diabetes tipo 1 de los niños AAb-. Se observó una discrepancia entre los resultados de APOC1 LonGP en el conjunto de datos de descubrimiento y validación, en los que los cambios se asociaron con el diagnóstico de diabetes tipo 1 y la seroconversión, respectivamente (Figura complementaria S2 y Figura 3a,b). Para el conjunto de datos de descubrimiento, la regresión de LonGP indicó picos y valles sucesivos en los niveles de APOC1 antes del diagnóstico de diabetes tipo 1 (Figura complementaria S2), mientras que se observó una disminución general en APOC1 después de la seroconversión en el conjunto de datos de validación (Figura 3a, b). De acuerdo con la cobertura y la coherencia de las muestras de validación en relación con el tamaño de muestra más pequeño por individuo en los datos de descubrimiento, concluimos que los datos de la cohorte de progresión son consistentes con una disminución del nivel de APOC1 después de la seroconversión. Esto se describe con más detalle en la Discusión complementaria y en las Figs. complementarias. T5-T7. Un examen minucioso de los datos de nuestro estudio longitudinal anterior de proteómica sérica pediátrica también demostró niveles séricos más bajos de APOC1 en niños que progresaron a diabetes tipo 1 en comparación con los controles AAb-.¹² (Ver Figura complementaria S8). Además, se informó una disminución de la abundancia de APOC1 en plasma y suero en pacientes recientemente diagnosticados con diabetes tipo 1 en comparación con controles sanos, aunque la diferencia no fue estadísticamente significativa.⁹. Por el contrario, se han informado niveles elevados de APOC1 en pacientes adultos con diabetes tipo 1.³¹. APOC1 desempeña un papel importante en la homeostasis de los lípidos y los trastornos de los lípidos se diagnostican comúnmente en pacientes con diabetes tipo 1.^32,33. APOC1 modula muchas enzimas implicadas en el metabolismo de las lipoproteínas, incluida la proteína de transferencia de ésteres de colesterol (CETP), cuya actividad probablemente sea inhibida por APOC1.^31,34. Se ha observado un aumento de la actividad de CETP en pacientes con diabetes tipo 1 y las concentraciones plasmáticas de APOC1 se correlacionan inversamente con la actividad de CETP en controles normoglucémicos, pero no en individuos con diabetes tipo 1, lo que sugiere que la actividad de APOC1 puede estar comprometida en riesgo en esta población.³¹. El último estudio también sugiere que la degradación de APOC1 como resultado de la hiperglucemia en pacientes diabéticos puede afectar su función inhibidora. También se han informado previamente diferencias en los niveles plasmáticos de APOC1 en el contexto de la diabetes tipo 2 y en relación con la nutrición.^35,36. Recientemente, se ha informado que los niveles plasmáticos de APOC1 en adultos disminuyen después de la restricción calórica y aumentan en respuesta al consumo de glucosa.³⁶. Curiosamente, en el estudio reciente también se observó que los niveles bajos de APOC1 en plasma se asocian con diabetes tipo 2 no diagnosticada y prediabetes.³⁶. En conclusión, se detectaron niveles bajos de APOC1 durante el período presintomático de la diabetes tipo 1 y en pacientes recién diagnosticados, mientras que se observaron niveles más altos de APOC1 en pacientes adultos. Quedan por abordar las razones detrás de estas observaciones contradictorias, así como el papel potencial de APOC1 estructuralmente alterado o disfuncional.

En resumen, nuestros datos también exploraron el poder de las proteínas séricas moderadamente abundantes para caracterizar el riesgo emergente de desarrollar diabetes tipo 2 entre niños HLA positivos y autoanticuerpos positivos. Estos análisis confirmaron que la edad es uno de los factores dominantes que influyen en las proteínas plasmáticas y séricas en la primera infancia y, por lo tanto, debe considerarse cuidadosamente en los diseños de los estudios. Utilizando el modelo LonGP, pudimos tener en cuenta el efecto no lineal de la edad mientras extraíamos de los datos los cambios relacionados con la enfermedad. A partir de las mediciones de proteínas del descubrimiento inicial, se observaron varias proteínas con asociaciones bibliográficas previas. La magnitud de los cambios en las proteínas analizadas (APOA4, IGFBP2, IGHM y APOC1) se encontraba en un nivel similar en los datos del descubrimiento. Sin embargo, aunque los cambios relacionados con la edad se replicaron en estas cohortes bien emparejadas, las señales asociadas a la enfermedad fueron difíciles de reproducir. Esto puede explicarse en parte por los niveles sutiles de cambios asociados a la enfermedad, el número relativamente bajo de participantes, las diferencias en sus series de muestras y perfiles de autoanticuerpos, así como las diferencias en el almacenamiento, preparación y análisis de las muestras. Sin embargo, pudimos verificar que los niveles séricos bajos de dos péptidos que representan APOC1 se asociaron con una rápida progresión de la diabetes tipo 1. En futuros estudios de seguimiento, las mediciones de APOC1 podrían combinarse con otros objetivos relevantes, lo que puede ayudar a monitorear la progresión de la enfermedad y la estratificación para intervenciones tempranas, especialmente en jóvenes en riesgo. La relación causal entre los niveles bajos de APOC1 y la diabetes tipo 1 y los mecanismos involucrados aún están por explorar.