[en] Diabetic retinopathy (DR) is one of the most frequent complications of diabetes and it is considered the leading cause of blindness among the working age population in the most developed countries. Despite this, treatments are only available for the later stages of the disease when vision is already impaired. Moreover, current treatments are invasive, expensive and associated with undesirable side effects. Therefore treatment of DR and in particular in its early stages is considered an unmet medical need. In the earliest stages of DR, before vision is impaired, there exist alterations in the retinal neurovascular unit (NVU), a functional coupling formed by neurons, glial cells and blood vessels, which modulates blood flow according to metabolic demands. Our research group found that glucagon-like peptide-1 (GLP-1) is locally synthesized by the retina and that a decreased production exist in diabetic patients. This is important because GLP-1 is a neuroprotective agent with vasculotropic actions. In this regard, we also found that topical administration of GLP-1 or GLP-1 receptor agonists were effective in the treatment of early stages of DR in experimental models. Another therapeutic approach related to GLP-1 receptor activation consists in administering topically inhibitors of the enzyme dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4i), which degrades endogenous GLP-1. This enzyme degrades other subtracts that have been linked to beneficial effects, which may be synergistic with the increase in GLP-1. For this reason, the greater stability and lower price, when compared to GLP-1 and GLP-1 receptor agonists, we hypothesized that topical administration of DPP-4i has great potential for treating early DR. First studies evidenced that these drugs can prevent the main pathophysiological processes of early DR (neuronal death, glial activation and vascular leakage), however more preclinical evidence is needed to reach clinical phases. In the present thesis, and in order to shed light on the mechanisms of action behind these beneficial effects, a transcriptomic study was conducted between diabetic mice topically treated with vehicle or sitagliptin (a DPP-4i) and non-diabetic animals. The study revealed that the main mechanism of action of sitagliptin is neuromodulatory in nature, preserving key proteins in synaptic transmission at the pre- and postsynaptic level. These proteins are down-regulated in DR. Furthermore, sitagliptin also exhibits antioxidant and anti-inflammatory effects. Topical administration of sitagliptin preserved the physiological balance between reactive oxygen species and antioxidant defenses, thus preventing oxidative damage to DNA and proteins. In addition, sitagliptin reduced the activation of inflammatory pathways in the retina and decreased the production of pro-inflammatory cytokines. These effects were accompanied by a functional improvement of the retina and a recovery of physiological neuronal proliferation rates. Furthermore, the minimum effective doses for sitagliptin and saxagliptin, another DPP-4i, were established. These findings could pave the way for clinical trials to test this new approach in the treatment of early stages of DR or even other retinal diseases.

[es] La retinopatía diabética (RD) es una de las complicaciones más frecuentes de la diabetes y es considerada la causa principal de ceguera entre la población laboralmente activa de los países más desarrollados. Pese a ello, los tratamientos disponibles están enfocados a los estadios más tardíos de la enfermedad, cuando la visión ya está afectada. Además, dichos tratamientos son invasivos, costosos y están asociados con graves efectos secundarios. Por lo tanto, el tratamiento de la RD y en particular sus etapas más tempranas está considerado como una necesidad médica no cubierta. En las fases más tempranas de la RD, antes de que se dañe la visión, existen alteraciones en la unidad neurovascular de la retina (UNV), un acoplamiento funcional formado por neuronas, células gliales y vasos sanguíneos, que modula el flujo sanguíneo en función de las demandas metabólicas. Nuestro grupo de investigación descubrió que el péptido-1 similar al glucagón (GLP-1) es sintetizado localmente por la retina y que existe una menor producción en los pacientes diabéticos. Esto es importante porque el GLP-1 es un agente neuroprotector con acciones vasculotrópicas. En relación a este aspecto, también hemos observado que la administración tópica de GLP-1 o de agonistas del receptor de GLP-1 resulta eficaz en el tratamiento de las fases iniciales de la RD en modelos experimentales. Otro enfoque terapéutico relacionado con la activación del receptor de GLP-1 consiste en administrar por vía tópica inhibidores de la enzima dipeptidil peptidasa-4 (DPP-4i), encargadade degradar el GLP-1 endógeno. Esta enzima también degrada otros sustratos que han sido relacionados con efectos beneficiosos, los cuales pueden ser sinérgicos con el aumento de GLP-1. Por este motivo, la mayor estabilidad y el menor precio, en comparación con el GLP-1 y los agonistas del receptor del GLP-1, planteamos la hipótesis de que la administración tópica de DPP-4i podría tener un gran potencial para tratar la RD temprana. Los primeros estudios evidenciaron que estos fármacos pueden prevenir los principales procesos fisiopatológicos de la RD temprana (muerte neuronal, activación glial y fuga vascular), sin embargo son necesarias más evidencias preclínicas para llegar a fases clínicas. En la presente tesis, y con el fin de arrojar luz sobre los mecanismos de acción que subyacen a estos efectos beneficiosos, se llevó a cabo un estudio transcriptómico entre ratones diabéticos tratados tópicamente con placebo o sitagliptina (un DPP-4i) y animales no diabéticos. El estudio reveló que el principal mecanismo de acción de la sitagliptina es de naturaleza neuromoduladora, preservando proteínas clave en la transmisión sináptica a nivel pre y postsináptico. Estas proteínas están reguladas a la baja en la RD. Además, la sitagliptina también presenta efectos antioxidantes y antiinflamatorios. La administración tópica de sitagliptina preservó el equilibrio fisiológico entre las especies reactivas del oxígeno y las defensas antioxidantes, previniendo así el daño oxidativo del ADN y las proteínas. Asimismo, la sitagliptina redujo la activación de vías inflamatorias en la retina y disminuyó la producción de citoquinas proinflamatorias. Todos estos efectos se acompañaron de una mejora funcional de la retina y una recuperación de las tasas fisiológicas de proliferación neuronal. Además, se establecieron las dosis mínimas eficaces de sitagliptina y saxagliptina, otro DPP-4i. Estos hallazgos podrían allanar el camino a ensayos clínicos para probar este nuevo enfoque en el tratamiento de las primeras fases de la RD o incluso de otras enfermedades de la retina.