Redox changes in aged placental bed: consequences for cell signalling

Abstract

The occurrence of pregnancy-related disorders such as preeclampsia, IUGR or foetal death is associated with increased maternal age. These pregnancy complications are thought to be a consequence of a local imbalance in redox homeostasis, leading to an abnormal placentation, placental development and function. In placental bed, the uterine place where placenta adheres, ROS can react with biomolecules and alter cell function, though modification of cell signalling pathways involved in placentation or induction of cellular damage. In this project it was hypothesized that at older reproductive age loss of redox homeostasis at the placental bed contributes to disruption of foetal/placental interactions and enhances the development of pregnancy complications. Therefore, to address this hypothesis, evaluation of oxidative stress markers and activation of cell signalling pathways was performed in samples of uterine placental bed of women at different ages. Employing a human cell stress-related protein expression array kit, it was observed that in reproductively older women the protein expression of cytochrome c, FABP-1 and ADAMTS1 were significantly increased. The array was validated by western blot, using antibodies for SODII, HSP70, Sirt2 and phospho-p38α. Western blot, also demonstrated a significant age-related increase SODII expression. Results show a local redox imbalance in placental bed of reproductively older women that could lead to increased cellular oxidative stress (OS). As marker of cellular OS, a protein carbonylation assay was used. Although no significant changes were observed in total protein carbonylation content, quantification of specific carbonylated proteins showed a positive correlation with maternal age. As mild increases in OS can alter signalling pathways, an additional human phospho-kinase array kit was employed to study the same tissue. STAT3 protein phosphorylation had over 100% increase in expression. OS status was also evaluated in pregnancy-related disorders. SODI, SODII and Sirt2 protein expression was evaluated by western blot. SODI and Sirt2 expression was increased in pregnancies of hypertensive women with or without pre-eclampsia. SODII expression had no significant changes in all groups. Once again, only a specific protein was significantly increased in the group of women with gestational hypertension and IUGR of the foetus. This project gathered information on local uterine redox status and cell signal in reproductively older women and demonstrated that alterations in tissue redox balance are present in a maternal tissue, even in pregnancies without associated complications.

A ocorrência de complicações relacionadas com a gravidez como a préeclâmpsia, restrição ao crescimento intra-uterino ou morte fetal, está associada com o aumento da idade materna. Elas podem ser consequência de um desequilíbrio local no balanço redox, que estará na origem de uma placentação anormal. No local de placentação, o local uterino onde a placenta adere, as espécies reactivas de oxigénio podem reagir com biomoléculas e alterar funções celulares, quer por modificação de vias de sinalização, quer por indução de danos celulares. Neste projeto, colocou-se a hipótese de em idade reprodutiva avançada ocorrer um desequilíbrio do balanço redox no local de placentação, que contribui para a instabilidade da interacção feto/placenta e o aumento da probabilidade de ocorrerem complicações. Para testar esta hipótese foram avaliados marcadores de stress oxidativo e indicadores de activação de vias de sinalização celular em amostras de local de placentação de mulheres com diferentes idades. Recorrendo a um array de expressão de proteínas relacionadas com o stress celular, observou-se que em mulheres com idade reprodutiva avançada a expressão do citocromo c, FABP-1 e ADAMTS1 estava aumentada significativamente. A validação do array foi realizada por Western blotting utilizando anticorpos para SODII, HSP70, Sirtuin2 e fosfo-p38α. Os resultados do Western blot demonstraram aumento significativo da expressão da SOD II com a idade materna. Nesta primeira parte do trabalho, observou-se um desequilíbrio redox no local de placentação em mulheres com idade reprodutiva avançada, que poderá originar um aumento do stress oxidativo. Quando se empregou a carbonilação de proteínas como marcador de stress oxidativo, não se observaram alterações significativas no conteúdo total de carbonilos, mas a quantificação de proteínas específicas mostrou uma correlação positiva entre a carbonilação e a idade materna. Além disso, atendendo a que um ligeiro aumento do stress oxidativo pode alterar vias de sinalização, empregou-se um array de cínases de fosfatases para o seu estudo. A proteína STAT3 fosforilada teve um aumento da expressão superior a 100%. Na segunda parte do trabalho, em gravidezes com complicações associadas, a expressão proteica das enzimas antioxidantes SODI, SODII e da Sirtuin2, avaliadas por Western Blotting, mostrou que em mulheres hipertensas com ou sem pré-eclampsia, a SODI e Sirt2 estavam aumentadas, enquanto a expressão da SODII não apresentou alterações significativas. O estudo da carbonilação proteica demonstrou que apenas uma proteína específica se encontra significativamente aumentada no grupo de mulheres com hipertensão gestacional e restrição ao crescimento intra-uterino. Este projecto reuniu informação sobre o estado redox e sinalização celular no local de placentação em mulheres com idade reprodutiva avançada e demonstrou a existência de alterações no equilíbrio redox uterino, mesmo em gravidezes sem complicações associadas.