Untersuchungen zur Expression von Kernrezeptoren und HLA-G in Plazenten von Patientinnen mit Gestationsdiabetes

Gestationsdiabetes mellitus (GDM) ist eine erstmalig in der Schwangerschaft aufgetretene oder diagnostizierte Glukosetoleranzstörung, die 3-8% aller Schwangerschaften betrifft (Metzger et al. 1998). Pathophysiologisch besteht eine große Ähnlichkeit zwischen GDM und Diabetes mellitus Typ 2, die genauen Mechanismen sind aber noch nicht bekannt (Metzger et al. 2007). Die Diagnose eines GDM bringt für Mutter und Kind verschiedene akute und langfristige Komplikationen mit sich. Veränderungen in der Plazenta mit ihren wichtigen metabolischen, endokrinen und immunologischen Funktionen während der Schwangerschaft (Gätje et al. 2011; Gude et al. 2004), könnten dabei eine wichtige Rolle spielen. Ziel dieser Studie war es daher, Expressionsveränderungen verschiedener wichtiger Rezeptoren, darunter nicht-steroidale Kernrezeptoren, wie der Vitamin D-Rezeptor (VDR), Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPARγ) sowie die Estrogen-Rezeptoren α und β (ERα und β)und Human leukocyte antigen-G (HLA-G), in der Plazenta bei GDM zu untersuchen, um dadurch die pathophysiologischen Vorgänge in der Plazenta bei GDM besser verstehen zu können. Für diese Studie wurden die Plazenten von 40 Patientinnen mit GDM und von 40 gesunden Frauen verwendet. Beide Gruppen enthielten jeweils 20 Plazenten von männlichen Feten und 20 von weiblichen. Zunächst wurde die Expression der einzelnen Rezeptoren mittels immunhistochemischen Färbungen untersucht. Signifikante Unterschiede in der Expression einzelner Rezeptoren wurden mit Hilfe weiterer Methoden, wie Doppelimmunfluoreszenz, qRT-PCR, Zellkultur oder rt-MSP bestätigt. In unserer Studie konnten wir zeigen, dass bei GDM eine gesteigerte Expression von VDR vorliegt. Im Gegensatz zum VDR fanden wir eine Inhibition der PPARγ-Expression bei GDM. Mit Hilfe unserer in vitro-Versuche konnten wir zusätzlich die konzentrationsabhängige Regulation der Expression von VDR und PPARγ durch ihre Liganden belegen. Bei GDM lag weiterhin eine erhöhte Expression von ERα vor. Zudem konnten wir zeigen, dass der ERα-Promotor in GDM-Plazenten demethyliert vorliegt. GDM positive Plazenten wiesen zudem eine verminderte Expression von ERβ und HLA-G auf. Abschließend konnten wir für den VDR und ERβ geschlechtsspezifische Unterschiede in der Kontrollgruppe identifizieren: Die Plazenten männlicher Feten exprimierten mehr VDR bzw. ERβ als die der weiblichen. Die besonders ausgeprägten Expressionsveränderungen im EVT an der maternalen-fetalen Grenzzone könnten dafür sprechen, dass diese Teil der Regulation der Immunantwort und der Insulinresistenz in GDM-Plazenten sind. Weiterhin scheinen die Expressionsveränderungen einiger Rezeptoren eine Folge der bei GDM veränderten Konzentrationen bzw. Zusammensetzung der Liganden zu sein. Unsere Studie liefert wichtige Vorkenntnisse, um mit Hilfe klinischer Studien die allgemeinen Empfehlungen zur Nahrungszusammensetzung und Supplementation in der Schwangerschaft zu klären

Untersuchungen zur Expression von Kernrezeptoren und HLA-G in Plazenten von Patientinnen mit Gestationsdiabetes

Gestationsdiabetes mellitus (GDM) ist eine erstmalig in der Schwangerschaft aufgetretene oder diagnostizierte Glukosetoleranzstörung, die 3-8% aller Schwangerschaften betrifft (Metzger et al. 1998). Pathophysiologisch besteht eine große Ähnlichkeit zwischen GDM und Diabetes mellitus Typ 2, die genauen Mechanismen sind aber noch nicht bekannt (Metzger et al. 2007). Die Diagnose eines GDM bringt für Mutter und Kind verschiedene akute und langfristige Komplikationen mit sich. Veränderungen in der Plazenta mit ihren wichtigen metabolischen, endokrinen und immunologischen Funktionen während der Schwangerschaft (Gätje et al. 2011; Gude et al. 2004), könnten dabei eine wichtige Rolle spielen. Ziel dieser Studie war es daher, Expressionsveränderungen verschiedener wichtiger Rezeptoren, darunter nicht-steroidale Kernrezeptoren, wie der Vitamin D-Rezeptor (VDR), Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPARγ) sowie die Estrogen-Rezeptoren α und β (ERα und β)und Human leukocyte antigen-G (HLA-G), in der Plazenta bei GDM zu untersuchen, um dadurch die pathophysiologischen Vorgänge in der Plazenta bei GDM besser verstehen zu können. Für diese Studie wurden die Plazenten von 40 Patientinnen mit GDM und von 40 gesunden Frauen verwendet. Beide Gruppen enthielten jeweils 20 Plazenten von männlichen Feten und 20 von weiblichen. Zunächst wurde die Expression der einzelnen Rezeptoren mittels immunhistochemischen Färbungen untersucht. Signifikante Unterschiede in der Expression einzelner Rezeptoren wurden mit Hilfe weiterer Methoden, wie Doppelimmunfluoreszenz, qRT-PCR, Zellkultur oder rt-MSP bestätigt. In unserer Studie konnten wir zeigen, dass bei GDM eine gesteigerte Expression von VDR vorliegt. Im Gegensatz zum VDR fanden wir eine Inhibition der PPARγ-Expression bei GDM. Mit Hilfe unserer in vitro-Versuche konnten wir zusätzlich die konzentrationsabhängige Regulation der Expression von VDR und PPARγ durch ihre Liganden belegen. Bei GDM lag weiterhin eine erhöhte Expression von ERα vor. Zudem konnten wir zeigen, dass der ERα-Promotor in GDM-Plazenten demethyliert vorliegt. GDM positive Plazenten wiesen zudem eine verminderte Expression von ERβ und HLA-G auf. Abschließend konnten wir für den VDR und ERβ geschlechtsspezifische Unterschiede in der Kontrollgruppe identifizieren: Die Plazenten männlicher Feten exprimierten mehr VDR bzw. ERβ als die der weiblichen. Die besonders ausgeprägten Expressionsveränderungen im EVT an der maternalen-fetalen Grenzzone könnten dafür sprechen, dass diese Teil der Regulation der Immunantwort und der Insulinresistenz in GDM-Plazenten sind. Weiterhin scheinen die Expressionsveränderungen einiger Rezeptoren eine Folge der bei GDM veränderten Konzentrationen bzw. Zusammensetzung der Liganden zu sein. Unsere Studie liefert wichtige Vorkenntnisse, um mit Hilfe klinischer Studien die allgemeinen Empfehlungen zur Nahrungszusammensetzung und Supplementation in der Schwangerschaft zu klären

Gestational Diabetes Mellitus Upregulates Vitamin D Receptor in Extravillous Trophoblasts and Fetoplacental Endothelial Cells

Objective: Gestational diabetes mellitus (GDM) is often accompanied by low maternal vitamin D, that is, calcitriol (1,25[OH]2 vitamin D3), levels. Here, we tested the hypothesis that the placental vitamin D receptor (VDR) is regulated by calcitriol and altered in GDM with distinct changes in different placental cell types. Specifically, we aimed to localize VDR in human term placentas from normal and GDM pregnancies, to quantify its cellular expression and to study in vitro its regulation by its physiological agonist calcitriol. Study Design: Placental tissue slides of 80 patients (40 with GDM/40 controls) were double stained for VDR and human leukocyte antigen G to identify extravillous trophoblasts (EVTs). Staining intensity was semiquantified. Quantitative real time-polymerase chain reaction and Western blotting measured VDR messenger RNA (mRNA) and protein in decidual tissue. The trophoblast cell line BeWo was used to study in vitro VDR regulation by calcitriol (0.01, 0.1, and 1 nmol/mL). Results: Vitamin D receptor protein and mRNA levels are upregulated (P < .05) in EVT (1.8-fold) as well as in placental endothelium (5.8-fold) of patients with GDM. Expression of VDR is regulated by calcitriol in a bimodal manner: high doses (0.1 and 1 nmol/mL) caused downregulation, whereas the low dose (0.01 nmol/mL) resulted in VDR upregulation. Conclusion: Vitamin D receptor is upregulated in EVT and endothelium of GDM placentas. This could be due to low maternal vitamin D levels in patients with GDM because in vitro low calcitriol doses upregulate VDR in trophoblast cells

GDM Alters Expression of Placental Estrogen Receptor α in a Cell Type and Gender-Specific Manner

Objective: The nuclear receptor estrogen receptor α (ERα) is one of the key players in energy balance, insulin resistance, and trophoblast differentiation. We tested the hypothesis that gestational diabetes mellitus (GDM) alters expression of placental ERα in a cell type-specific manner and that this regulation may involve epigenetic changes. Study Design: Expression of ERα was analyzed by immunohistochemistry using the semiquantitative immunoreactive score in 80 placentas (40 GDM/40 controls). Quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR) measured ERα messenger RNA (mRNA) in decidual tissue. Methylation-specific PCR was performed to analyze cytosine-phosphatidyl-guanine-island methylation of the ERα promoter. Results: Expression of ERα protein is upregulated (P = .011) in GDM in extravillous trophoblasts but not in syncytiotrophoblast. Gestational diabetes mellitus downregulated ERα in decidual vessels only in pregnancies with male but not female fetuses. Furthermore, mRNA of the ERα encoding gene estrogen receptor gene 1 (ESR1) was increased (+1.77 fold) in GDM decidua when compared to controls (P = .024). In parallel, the promoter of ESR1 was methylated only in decidua of healthy control individuals but not in GDM. Conclusion: Gestational diabetes mellitus affects expression of placental ERα in a cell type-dependent way, on epigenetic level. These data link GDM with epigenetic deregulations of ERα expression and open new insights into the intrauterine programming hypothesis of GDM