Regulación de la expresión génica de leptina por estradiol en células placentarias

• Autores: Gambino, Yésica Paola
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Varone, Cecilia Laura
• Materia: LEPTINA; 17SS-ESTRADIOL; PLACENTA; EXPRESION GENICA; RECEPTOR DE ESTROGENOS; VIAS DE TRANSDUCCION DE SEÑALES; LEPTIN; 17SS-ESTRADIOL; PLACENTA; GENE EXPRESSION; ESTROGEN RECEPTOR; SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAYS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La placenta produce un amplio número de moléculas esenciales para el establecimiento y el mantenimientodel embarazo. En este contexto, la leptina presenta un papel importante en la reproducción. La leptina es una proteína de 16 kDa codificada por el gen LEP, y fue descripta originalmente como unamolécula producida por el tejido adiposo involucrada en la regulación del metabolismo a nivel central. Sinembargo, se ha sugerido que esta proteína presenta otras funciones durante la gestación, particularmente en laplacenta, donde se detectó su expresión y la de sus receptores. La síntesis de leptina en células trofoblásticas está modulada por diferentes agentes endógenos, pero aún nose comprende totalmente cómo se regula su expresión génica. En este trabajo, se analizó el efecto del 17β-estradiol (E2) sobre la expresión de leptina en la placentahumana utilizando dos modelos experimentales: la línea celular BeWo, derivada de coriocarcinoma, y explantos de placentas humanas a término. Se ha observado la estimulación de la expresión de leptina endógena en respuesta a E2, a través de ensayosde Western blot y qRT-PCR. Este efecto fue dosis y tiempo dependiente e involucraría a los receptores deestrógenos, ya que el antagonista ICI 182,780 inhibió la acción del E2. Además, experimentos de transfeccióntransitoria mostraron que el tratamiento con E2 aumentó la actividad transcripcional del promotor de leptina, yla región promotora comprendida entre -1951 pb y -1847 pb sería necesaria y suficiente para observar losefectos del E2. La acción de E2 también involucraría receptores de membrana, ya que la incubación con este esteroidepromovió la fosforilación de MEK, ERK 1/2 y AKT en explantos placentarios. Apoyando esta hipótesis, el análogo E-BSA, que no atraviesa la membrana plasmática, indujo la expresión de leptina en ambos modelosexperimentales, y activó rápidamente las vías de señalización de las MAPKs y PI3K. Los efectos del E2 y del E-BSA fueron bloqueados por inhibidores farmacológicos de las vías MAPKs y PI3K asícomo también a través de la expresión de mutantes dominantes negativas de MEK, ERK 1/2 y AKT, sugiriendo que estas cascadas de señalización estarían involucradas en la regulación de la expresión de leptina. Por otro lado, se ha demostrado la presencia del receptor de estrógenos alfa (ERα) en el núcleo y en lamembrana plasmática de las células BeWo. Esta proteína podría mediar los efectos genómicos y no genómicosdel E2. Apoyando esta idea, la sobreexpresión de ER potenció los efectos del E2, mientras que la disminuciónde los niveles de ERα a través de un ARN de interferencia específico disminuyó los efectos del E2 y del E-BSAsobre la expresión de leptina. El análisis in silico del promotor de leptina mostró posibles sitios ERE y half ERE para la unión de receptores ER, además de distintas secuencias que podrían interactuar con los factores de transcripción AP-1, CREB, NFκBy Sp1. La expresión de isoformas wild type o mutantes dominantes negativas de estas proteínas mostraron una posible interacción entre ellas y los ERs, la cual podría estar implicada en la regulación de la expresión deleptina placentaria. En conclusión, este trabajo demuestra que el E2 induce la expresión de leptina en células trofoblásticas através de acciones genómicas y no genómicas, donde participan receptores de estrógenos de membrana ynucleares, distintos factores de transcripción y diferentes vías de transducción de señales. Estos mecanismospueden estar desregulados en distintas patologías del embarazo.
The placenta produces a wide number of molecules that play essential roles in the establishment andmaintenance of pregnancy. In this context, leptin has emerged as an important player in reproduction. Leptin, the 16,000 MW protein product of the LEP gene, was originally described as an adipocyte-derivedsignaling molecule for the central control of metabolism. However, it has been suggested that leptin is involvedin other functions during pregnancy, particularly in the placenta, where it was found to be expressed. The synthesis of leptin in trophoblastic cells is regulated by different endogenous biochemical agents, but theregulation of placental leptin expression is still poorly understood. In the present work, we analyzed the effect of 17β-estradiol (E2) on leptin expression in human placentausing two experimental models: BeWo choriocarcinoma cells and human placental explants. We have found a stimulatory effect of E2 on endogenous leptin expression, which was analyzed by Westernblot and qRT-PCR. This effect was time and dose dependent and involved estrogen receptors, as the antagonist ICI 182 780 inhibited E2-induced leptin expression. Moreover, transient transfection experiments showed that E2treatment enhances leptin promoter activity, and a minimal promoter region between -1951 and -1847 bp isboth necessary and sufficient to achieve E2 effects. E2 action probably involves membrane receptors too, since treatment with E2 promoted MEK, ERK 1/2 and AKT phosphorylation in placental explants. Supporting this hypothesis, the membrane-constrained E2 conjugate, E-BSA, induced leptin expression in both experimental models, and rapidly activated different MAPKs and PI3Kpathways. The effects of E2 and E-BSA could be blocked by pharmacologic inhibition of these signaling pathways orthrough the expression of dominant negative mutants of MEK, ERK 1/2 or AKT, suggesting that those signalingpathways are involved in the regulation of leptin expression. On the other hand, we demonstrated the presence of estrogen receptor alpha (ERα) in the nucleus and itsassociation to the plasma membrane of BeWo cells. We showed that E2 genomic and nongenomic actions couldbe mediated by ERα Supporting this idea, the over-expression of ERα potentiated the effects of E2, while thedownregulation of ERα level through a specific siRNA, decreased E2 and E-BSA effects on leptin expression. In silico analysis of a region of the leptin promoter revealed potential consensus ERE and half ERE sites for ER and also elements for different transcription factors such as AP-1, CREB, NFκB and Sp1. The expression ofwild type or dominant negative mutant isoforms of these proteins demonstrated a possible interaction betweenthem and ERs, which could be implicated in the regulation of placental leptin expression. In conclusion, we provide evidence demonstrating that E2 induces leptin expression in trophoblastic cellsthrough genomic and nongenomic actions, involving crosstalk between membrane and nuclear estrogenreceptors, transcription factors and different signal transduction pathways. These mechanisms could bedysregulated in pathological pregnancies.
Fil: Gambino, Yésica Paola. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.