Rol de la leptina en la interfase materno-fetal en condiciones de hipoxia química

• Autores: de Dios, Nataly
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Varone, Cecilia Laura
• Materia: LEPTINA; PLACENTA; HIPOXIA; FACTOR-1 INDUCIBLE POR HIPOXIA (HIF-1Α); PROLIFERACION; APOPTOSIS; p53; VIAS DE SEÑALIZACION; MIGRACION; LEPTIN; PLACENTA; HYPOXIA; HYPOXIA-INDUCIBLE FACTOR (HIF-1Α); PROLIFERATION; APOPTOSIS; p53; SIGNALING PATHWAYS; MIGRATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La leptina desempeña un papel crucial en la placenta durante el embarazo, contribuyendo tanto al desarrollo fetal como al mantenimiento de la salud materna. Este órgano esencial produce leptina y expresa sus receptores, lo que sugiere una participación directa de esta hormona en los procesos placentarios. Uno de los roles principales de la leptina en la placenta es regular el crecimiento fetal, además, influye en la proliferación celular y la angiogénesis en la placenta. La hipoxia, es un evento necesario durante las primeras semanas de gestación y tiene un rol significativo en la función placentaria y el desarrollo fetal. Sin embargo, la hipoxia prolongada puede llevar a la restricción del crecimiento placentario y a una disminución de la invasión del trofoblasto, lo que puede afectar adversamente el embarazo materno, la salud fetal y la susceptibilidad a enfermedades adultas. En la placenta preeclámptica se evidencia una regulación positiva de la señalización de hipoxia mediada por el factor de transcripción inducible por hipoxia, HIF-1α. En este contexto, la leptina puede desempeñar un papel crucial como un mediador clave de la respuesta adaptativa de la placenta a la hipoxia. Reportes previos han demostrado que la expresión de leptina y sus receptores aumenta en respuesta a la hipoxia en la placenta, indicando su papel en la regulación de la respuesta celular a la hipoxia y en la adaptación de la placenta a condiciones de disminución de oxígeno. Este trabajo de tesis se desarrolló con el objetivo de investigar la acción de la leptina como un factor de señalización importante que modula los efectos de la hipoxia en la placenta, regulando procesos como la migración, proliferación celular y apoptosis. Además, se estudió la participación de las vías de señalización MAPK y PI3K. La hipoxia placentaria se estudió mediante la estabilización de HIF-1α, un regulador clave en la respuesta a la hipoxia. Se utilizaron dos abordajes: la exposición de células trofoblásticas al CoCl2, un mimético de hipoxia química, y el uso de una cámara de hipoxia ajustada al 2% de O2. Mediante modelos de células trofoblásticas, BeWo y Swan-71, se demostró que ambos métodos estabilizan HIF-1α tras 24 y 48 horas de tratamiento. También se utilizaron explantos de placentas normales humanas a término. Se determinó que CoCl2 induce varios parámetros y mediadores apoptóticos, incluidos el clivaje de Caspasa-3, PARP-1 y Bid; la liberación de citocromo C, la expresión de la Procaspasa-8, la presencia de núcleos apoptóticos y determinación de la presencia de fragmentos de ADN de bajo peso molecular del ADN. La modulación de la leptina en la hipoxia sobre promotores e inhibidores de la apoptosis fue analizada. La leptina protege de la muerte celular, evidenciado por la disminución del clivaje de Caspasa-3 y PARP-1 y la fragmentación del ADN, mediante la activación de las vías de PI3K y MAPK. Se encontró que la leptina disminuye la expresión de Procaspasa-8 y la liberación de Citocromo C a través de las vías MAPK y PI3K, respectivamente. En el modelo de hipoxia (2% de O2), generado con cámara de hipoxia, la leptina disminuyó el clivaje de PARP-1 al modular la señalización de HIF-1α a través de la vía de PI3K. Asimismo, la leptina revierte en células citotrofoblásticas los niveles de intermediarios mitocondriales aumentados durante la hipoxia química, como la relación BAX/BCL-2, la expresión de Bad y Bak y la expresión de Bid y su clivaje t-Bid, promoviendo la supervivencia mediante la activación de las vías Akt y ERK 1/2. Además, la leptina en el contexto de hipoxia química incrementa la fosforilación de Bad en la Ser112 asociada a la supervivencia celular y aumenta la expresión de factores antiapoptóticos como BCL-xL y MCL-1. En cuanto a su rol en la proliferación celular, se evidenció que la hipoxia química reduce la proliferación y viabilidad de células Swan-71. Durante la hipoxia química, la leptina promueve la supervivencia de células trofoblásticas, y aumenta la expresión de Ki-67 y PCNA, dos marcadores asociados a la proliferación celular. Leptina disminuye los niveles de expresión y localización nuclear de p53, regulador del ciclo celular y apoptosis, mediante la activación de la vía de PI3K y modulación de la señalización a través de HIF-1α en hipoxia. Además, incrementa los niveles de Mdm-2, principal regulador negativo de la vida media de p53, a través de PI3K/Akt y MAPK. También se demostró que la leptina promueve la migración de células trofoblásticas tras estabilizar HIF-1α con CoCl2 mediante la activación de la vía de PI3K. La estimulación con leptina promueve la proliferación celular y protege contra la apoptosis inducida por CoCl2, además de estimular la migración de células trofoblásticas en esta condición de estrés. Finalmente, encontramos una interrelación durante la estabilización de HIF-1α que aumentó la expresión de leptina, y a su vez, la leptina reduce los niveles de HIF-1α a través de la activación de la vía de MAPK. Estos hallazgos sugieren que la leptina posee efectos protectores durante la hipoxia en la placenta, promoviendo la supervivencia celular, lo que resulta de gran importancia para la función placentaria y el desarrollo fetal bajo condiciones de estrés por hipoxia. En resumen, el rol de la leptina durante la hipoxia en la placenta es un área de investigación en evolución que merece mayor atención. Comprender cómo la leptina regula la respuesta de la placenta a la hipoxia podría tener importantes implicaciones para el diagnóstico y tratamiento de complicaciones del embarazo asociadas con la hipoxia, así como para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para mejorar la salud materna y fetal.
Leptin plays a crucial role in the placenta during pregnancy, contributing to both fetal development and maternal health. This essential organ produces leptin and expresses its receptors, suggesting a direct involvement of this hormone in placental physiology. One of the main roles of leptin in the placenta is to regulate fetal growth, and it also influences cell proliferation and placental angiogenesis in the placenta. Hypoxia is a necessary event during the early weeks of gestation and plays a significant role in placental function and fetal development. However, prolonged hypoxia can lead to restricted placental growth and decreased trophoblast invasion, adversely affecting maternal pregnancy, fetal health, and susceptibility to adult diseases. Positive regulation of hypoxia signaling mediated by the hypoxia-inducible transcription factor 1, HIF-1α, is evident in preeclamptic placenta. In this context, leptin is a key mediator of the placenta's adaptive response to hypoxia. Previous reports have shown that leptin and its receptors expression increase in response to placental hypoxia, indicating its role in regulating cellular response to hypoxia and placental adaptation to decreased oxygen conditions. The aim of this thesis work focus in the study of leptin action as an important signaling factor that modulates placental hypoxia, effects of hypoxia on migration, cell proliferation, and apoptosis. The involvement of MAPK and PI3K signaling pathways was also studied. Placental hypoxia was studied through HIF-1α, a key regulator in the hypoxia response. Two approaches were used: the exposure of trophoblastic cells to CoCl2, a chemical hypoxia mimetic, and cell incubation in a hypoxia chamber set to 2% O2. Using trophoblastic cell models BeWo and Swan-71, it was demonstrated that both methods stabilize HIF-1α after 24 and 48 hours of treatment. Placental explants from term normal pregnancies were also used. Leptin stimulation promotes cell proliferation and protects from CoCl2 induced apoptosis, and stimulates trophoblast cell migration under this stress conditions. It was determined that CoCl2 induces several apoptotic parameters and mediators, including cleavage of Caspase-3, PARP-1, and Bid; Cytochrome C release; Procaspase-8 expression; presence of apoptotic nuclei; and DNA fragmentation. The modulation of leptin on apoptosis promoters and inhibitors during hypoxia was analyzed. Leptin protected from cell death, evidenced by Caspase-3 and PARP-1 cleavage and DNA fragmentation decreased, through PI3K and MAPK pathways activation. It was found that leptin diminished Caspase-8 expression and Cytochrome C release through MAPK and PI3K pathways, respectively. Leptin also downregulated PARP-1 cleavage in a hypoxic chamber (O2 2%) involving HIF-1α and PI3K signaling pathways. Furthermore, leptin reversed mitochondrial intermediates levels increased during chemical hypoxia, such as BAX/BCL-2 ratio, Bad, Bak and Bid expression and Bid cleavage, promoting survival through Akt and ERK 1/2 signaling pathways. Additionally, in the context of chemical hypoxia, increased Bad phosphorylation at Ser112 associated with cell survival and increased expression of anti-apoptotic factors like BCL-xL and MCL-1. Regarding its role on cell proliferation, it was observed that chemical hypoxia reduced proliferation and viability of Swan-71 cells. During chemical hypoxia treatment, leptin promoted trophoblastic cell survival and increased expression of Ki-67 and PCNA, markers associated with cell proliferation. Leptin decreased p53 expression and nuclear localization, a regulator of cell cycle and apoptosis, through PI3K pathway and the modulation of HIF-1α signaling in hypoxia condition. Additionally, it increased Mdm-2 levels, a key negative regulator of p53's half-life, through PI3K/Akt and MAPK. It was also demonstrated that leptin promoted trophoblastic cell migration after HIF-1α stabilization with CoCl2 through the activation of PI3K signaling pathway. Finally, we found that the stabilization of HIF-1α increased the expression of leptin, and in turn, leptin reduces the levels of HIF-1α through the activation of the MAPK pathway. These findings suggest that leptin has protective effects during placental hypoxia, promoting cell survival, which is crucial for placental function and fetal development under hypoxic stress conditions. In summary, the role of leptin during placental hypoxia is an evolving research area deserving greater attention. Understanding how leptin regulates placental response to hypoxia could have significant implications for diagnosing and treating pregnancy complications associated with hypoxia, as well as developing new therapeutic strategies to improve maternal and fetal health.
Fil: de Dios, Nataly. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.