Proteoglykány sú makromolekuly, ktoré zohrávajú kľúčové úlohy v mnohých fyziologických procesoch, ako je adhézia, proliferácia, migrácia, invázia, angiogenéza a apoptóza. Tieto procesy sú dôležité pre placentáciu a zdravé tehotenstvo. Napriek tomu ich presné úlohy v ľudskej reprodukcii nie sú plne objasnené. Táto práca poskytuje prehľad o expresii a úlohe proteoglykánov v placente, pri vývoji trofoblastu a v tehotenských komplikáciách, ako je preeklampsia a obmedzenie rastu plodu, s osobitným zameraním na syndekan-1 (SDC1), jeden z najvýznamnejších členov tejto rodiny.
Expresia proteoglykánov v placente
Analýza údajov z mikropoľových čipov ukázala, že z 34 proteoglykánových génov exprimovaných v placente, produkcia syndekanu-1 (SDC1) je výrazne najvyššia. SDC1 je najviac regulovaný gén počas diferenciácie trofoblastu na syncytiytrofoblast. Placenta exprimuje viac ako tucet takmer z 50 proteínových proteoglykánových jadier. Sú produkované trofoblastmi (syndekány, glypikán-3) a inými placentovými bunkovými typmi alebo deciduálnymi stromálnymi bunkami (povrchová bunka chondroitín-sulfátový proteoglykán (CD44) a dekoreín). Placentálne proteoglykány sú zapojené do rôznych fyziologických funkcií placenty, ako je udržiavanie prietoku krvi antikoaguláciou, regulácia migrácie a proliferácie trofoblastov, angiogenézne procesy a regulácia zápalu. Každá z týchto funkcií je nevyhnutná pre správny vývoj placenty a udržanie tehotenstva.
Štúdie tiež identifikovali dysregulované proteoglykánové gény pri preeklampsii a obmedzení rastu plodu, vrátane SDC1, čo je podporené nižšou koncentráciou syndekanu-1 v materskej krvi pri týchto syndrómoch.
Pri analýze údajov z mikropoľových čipov sa zistilo, že 34 z 48 génov proteoglykánov bolo exprimovaných v placente s prahom 100 jednotiek mikropoľového čipu. Gény s najvyššou intenzitou signálu boli syndekan-1 (SDC1), glypikán-3 (GPC3), dekoreín (DCN) a kolagén, typ XV, alfa 1 (COL15A1). Ďalší prístup transformoval expresiu génov v placente ako pomer k mediánovej expresii v iných tkanivách. Deväť génov proteoglykánov malo najmenej šesťkrát vyššiu expresiu v placente ako medián v iných tkanivách. GPC3, SDC1 a COL15A1 mali relatívnu expresiu 441-krát, 390-krát a 198-krát vyššiu v placente ako medián v iných tkanivách. GPC3 a SDC1 tiež spĺňali dodatočné kritérium, keďže boli primárne exprimované v placente.
Validácia údajov z mikropoľových čipov pomocou kvantitatívnej reverznej transkripcie pomocou PCR (qRT-PCR) potvrdila, že expresia mRNA SDC1 je najvyššia v placente, s približne trojnásobným zvýšením oproti pečeni, ktorá mala druhú najvyššiu expresiu. Tieto údaje naznačujú, že proteoglykány, vrátane SDC1, sú dôležité štrukturálne a molekulárne zložky placenty.
Expresia proteoglykánov počas diferenciácie syncytiytrofoblastu
Jedným z najdôležitejších procesov vo vývoji placenty je diferenciácia cytotrofoblastových buniek na syncytiytrofoblast. Pri skúmaní zmien v expresii proteoglykánových génov v in vitro modeli diferenciácie trofoblastu sa zistilo, že SDC1 vykazoval najvyššiu zmenu v expresii počas diferenciácie syncytiytrofoblastu s 10,9-násobným zvýšením expresie na druhý deň. CD44 a TGFBR3 boli tiež regulované nahor, zatiaľ čo leprecan-1 a serglycin boli regulované nadol.
Validácia výsledkov pomocou qRT-PCR a ELISA potvrdila maximálnu expresiu mRNA syndekanu-1 v bunkách na druhý deň po nasadení s približne 120-násobným zvýšením expresie. Expresia proteínu v supernatante zodpovedajúcim spôsobom vykazovala rovnakú časovú závislosť.
Analýza údajov RNA-seq zistila, že DCN, lumican (LUM) a P3H1 boli regulované nadol v syncytiytrofoblaste, zatiaľ čo GPC3 bol regulovaný nahor. Dátá zo sekvenovania RNA jednotlivých buniek tiež podporujú, že syncytiytrofoblast má najvyššiu expresiu SDC1 v porovnaní s inými typmi trofoblastov v placente.
Na úrovni proteínov bol syndekan-1 primárne detegovaný v syncytiytrofoblaste, kde bol lokalizovaný v cytoplazme a apikálnom povrchu bunky. V priebehu zdravého tehotenstva sa sérové koncentrácie syndekanu-1 zvyšujú s gestačným vekom, čo zodpovedá rastúcemu objemu placenty a syncytiytrofoblastu.
Expresia proteoglykánov počas diferenciácie extravilóznych trofoblastov
Cyklotrofoblastové kmeňové bunky sa tiež diferencujú na extravilózne trofoblasty, ktoré uľahčujú kľúčové spojenie tkanív v rozvíjajúcom sa rozhraní placenta-maternica. Analýza dvoch nezávislých súborov údajov identifikovala proteoglykánové expresné profily spojené s diferenciáciou extravilóznych trofoblastov. V oboch štúdiách sa porovnávali mRNA profily purifikovaných vilóznych trofoblastov a extravilóznych trofoblastov. Štyri gény, aggrecan (ACAN), biglycan (BGN), GPC3 a heparan sulfát proteoglykán 2 (HSPG2), vykazovali vyššiu expresiu v extravilóznych trofoblastoch v oboch súboroch údajov.
Regulovaná expresia ACAN, BGN a HSPG2 bola tiež podporené sekvenovaním RNA jednotlivých buniek v porovnaní s inými bunkovými klastrami trofoblastov. Expresia glypikán-4 (GPC4) a SDC1 podporuje mikropoľové štúdie.
Expresia proteoglykánov v placente pri preeklampsii a obmedzení rastu plodu
Proteoglykány majú dôležité antikoagulačné vlastnosti v endoteliálnom cievnom prostredí, vrátane uteroplacentárnej cirkulácie. Preto boli ich placentálne expresie skúmané v tehotenstvách komplikovaných preeklampsiou alebo obmedzením rastu plodu, ktoré majú spoločný etiopatogenetický základ, vrátane abnormálnej uteroplacentárnej cirkulácie a antiangiogénneho stavu.
Vo všeobecnosti boli v placente od žien s včasnou preeklampsiou detegované len mierne zmeny v expresii mRNA rôznych génov proteoglykánov v porovnaní s kontrolami zodpovedajúcimi gestačnému veku. Najväčšie zmeny boli detegované pre SPOCK2, SDC1, brevican (BCAN), TGFBR3, versican (VCAN) a agrin (AGRN). Iba AGRN a TGFBR3 mali významnú zmenu expresie pri včasnej preeklampsii.
Komplexná analýza vysokokvalitných údajov RNA-seq tiež identifikovala TGFBR3 ako najviac regulovaný gén nadol pri preeklampsii, zatiaľ čo SPOCK2, glypikán-5 (GPC5) a chondroitín sulfát proteoglykán 4 (CSPG4) boli významne regulované nahor.
V prípade obmedzenia rastu plodu boli detegované zostupy SDC1 a zvýšenia epifycanu (EPYC) a SPOCK1. Okrem toho boli BGN a GPC3 zvýšené pri obmedzení rastu plodu.
Na úrovni proteínov bola expresia piatich z deviatich meraných proteoglykánov (dekoreín, glypikán-1, glypikán-3, perlecan, syndekan-2) významne znížená v placente žien s preeklampsiou v porovnaní s kontrolami zodpovedajúcimi gestačnému veku.
Syndekan-1 ako marker syncytializácie a prognostický marker
Syndekan-1 (SDC1) sa ukázal ako jeden z najvýznamnejších členov rodiny proteoglykánov v placente. Jeho produkcia je v placente najvyššia a je to najviac regulovaný gén počas diferenciácie trofoblastu na syncytiytrofoblast. Okrem toho je SDC1 dysregulovaný pri preeklampsii a obmedzení rastu plodu, pričom jeho koncentrácia v materskej krvi je nižšia pri týchto syndrómoch.
Celkovo klinické a in vitro štúdie, analýzy údajov a prehľad literatúry naznačujú, že proteoglykány, ako dôležité zložky placenty, môžu regulovať rôzne štádiá vývoja placenty a podieľať sa na udržiavaní zdravého tehotenstva. Syndekan-1 môže slúžiť ako užitočný marker syncytializácie a prognostický marker nepriaznivých tehotenských výsledkov.
Zmeny u matky počas tehotenstva | Fyziológia reprodukčného systému | NCLEX-RN | Khan Academy
tags: #syncycialne #uzly #placenta