Hiperglisemik koşullarda ve diyabetik plasentalarda mTOR sinyal yolağının anjiyogenez mekanizmasına etkisi

Abstract

Plasenta kompleks bir vasküler sisteme sahiptir ve feto-plasental damar sistemi maternal ve fetal düzenlenişlerdeki hatalara oldukça duyarlıdır. Vasküler yapıların gelişimi ve fonksiyonu diyabetik çevreden etkilenmektedir. Anjiyogenez süresinde pek çok kritik basamak, çeşitli moleküller ve sinyal iletim yolakları tarafından düzenlenmektedir. mTOR sinyal iletim yolağının anjiyogenez mekanizmalarında rol oynadığı bilinmektedir. Ancak diyabetik gebeliklerde mTOR yolağının plasental anjiyogenez mekanizmaları üzerindeki etkileri bilinmemektedir. Bu nedenle bu çalışmada, kültür ortamında HUVEC hücrelerine yüksek miktarda glikoz verilerek, hipergliseminin anjiyogenez mekanizmaları üzerine etkisi ve bu etkinin mTOR sinyal iletim yolağına bağlı olup olmadığı değerlendirilmiştir. Elde ettiğimiz verilere göre, hiperglisemik koşullarda VEGF ekspresyonu mRNA düzeyinde, çözünür VEGF ekspresyonu ise protein düzeyinde artmıştır. VEGFR2 hem mRNA hem de protein düzeyinde artış gösterirken VEGFR1 sadece mRNA düzeyinde artmıştır. mTOR'un hedef proteinlerinden biri olan 4EBP1'in fosforilasyonu hiperglisemik koşullarda artmıştır. Akt fosforilasyonu azalmış, p70S6K fosforilasyonu ise değişmemiştir. HIF-1α ekspresyonu ise mRNA düzeyinde artmıştır. Rapamisin ve PP242 inhibisyonu ile hiperglisemik koşullarda artan 4EBP1 ve VEGFR2 ekspresyonu azalmıştır. Matrijel ve yara iyileşme analizi sonuçlarına göre hiperglisemik koşullarda endotel hücre migrasyonunun ve damar tüpü oluşturma kapasitesinin arttığı, mTOR yolağı inhibisyonu ile bu artışın baskılandığı gözlenmiştir. Kız bebeklere ait diyabetik plasentalarda hem plasental ağırlığın, hem de mTOR, 4EBP1, VEGF ve VEGFR2 ekspresyonunun azaldığı, erkek plasentalarda anlamlı bir değişim olmadığı gözlenmiştir. Bu çalışma ile birlikte diyabette bozulan plasental vasküler homeostazda mTOR yolağının rol oynayabileceği ve cinsiyete bağlı olarak farklılıkların gözlenebileceği ilk kez ortaya konmuştur.

Placenta has a complex vascular system and is very sensitive to alterations in maternal and fetal systems. Development and function of the vascular structures are affected from diabetic environment. Angiogenesis is regulated by several important molecules and signalling pathways. Although mTOR pathway is frequently studied for its roles in protein synthesis and translation mechanisms, angiogenesis regulatory effects has also been studied. However, the putative roles of mTOR pathway in diabetic angiogenesis mechanisms in human placenta haven't been studied yet. Therefore, in this study HUVECs are incubated at hyperglycemic conditions and mTOR pathway proteins and angiogenesis related proteins are examined. According to our results VEGF mRNA levels and soluble VEGF concentrations are increased in hyperglycemic conditions. VEGFR2 expression is both increased at mRNA and protein level. VEGFR1 level is increased only at mRNA level and increased HIF-1α expression is only detected at mRNA level. Akt phoshorylation is decreased, 4EBP1 phoshorylation is increased and p70S6K phoshorylation remained unaffected from hyperglycemic conditions. After mTOR inhibition, increased angiogenic responses are decreased. Besides hyperglycemia induced cellular migration and angiogenic network forming capacities are also decreased after mTOR pathway inhibition. It is detected that in diabetic female human term placentas, the pacental weight and mTOR, 4EBP1, VEGF and VEGFR2 expression levels are decreased but in male placentas it remained similiar between groups. Thus, for the first time with this study, the putative roles of mTOR signalling pathway in angiogenesis mechanisms in diabetic placentas and sex spesific changes have been reported.