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Wnt-signaling in early human trophoblast invasion

Stefan Eugen Sonderegger

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Martin Knöfler

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DOI

10.25365/thesis.8462

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30316.90279.626866-0

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In der menschlichen Plazentation rückt ein Zelltyp in den Vordergrund, der Trophoblast, denn ihm fallen in diesem Prozess die wichtigsten Aufgaben zu. Der Trophoblast kann während seiner Entwicklung zwischen zwei Pfaden wählen, er kann sich in einen villösen Trophoblast verwandeln, verantwortlich für die Hormonproduktion, die Nährstoffversorgung des Fötus und den Gasaustausch, oder er kann sich zu einem extravillösen Trophoblasten entwickeln, ins mütterliche Gewebe einwandern und für die immunologische sowie die Blutgefäßanpassung sorgen. Und hier sind, trotz vieler Bemühungen der letzten Zeit, viele Fragen offen. Während meiner Dissertation lag mein Hauptaugenmerk auf Signalkaskaden, die im Zusammenhang mit trophoblastärer Differenzierung und Invasion stehen oder stehen könnten. Zwei dieser Signalwege interessierten mich am meisten: der Wnt-Signalweg, mit wichtigen Funktionen in der Embryogenese, in physiologischen Prozessen und in der Karzinogenese, und der Phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/AKT Signalweg, bestehend aus einer Vielzahl von Signaltransduktions-Enzymen, die beim Zellwachstum, der Motilität und bei Apoptose-hemmenden Kaskaden eine Rolle spielen. Als erstes untersuchte ich das Expressionsmuster der humanen Wnt Liganden und deren FZD Rezeptoren in unterschiedlichen Plazentageweben, vom ersten bis zum dritten Trimester und in Trophoblastmodellsystemen. Ich konnte zeigen, dass 14 von 19 Wnt Liganden und 8 von 10 FZD Rezeptoren in der Plazenta exprimiert werden, und dass sich das Expressionsmuster der Liganden und Rezeptoren, abhängig vom Gestationsalter, in den unterschiedlichen trophoblastären Subtypen änderte. Des Weiteren konnte ich antagonistische Effekte zwischen kanonischen und nicht-kanonischen Wnt Signalwegen in der trophoblastären Zelllinie SGHPL-5 nachweisen. Diese Beobachtungen ließen den Schluss zu, dass die Wnt Signalkaskade eine Rolle in der Morphogenese und Invasion spielen könnte. Neueste Studien zeigen einen Brückenschlag zwischen dem Wnt und PI3K/AKT Signalweg, und mich interessiert ob dieser cross-talk auch in der Plazenta stattfindet. Um Einflüsse auf transkriptioneller Ebene und/oder auf die Mobilät zu untersuchen, stimulierte ich Trophoblastenzellen mit dem rekombinanten Liganden Wnt-3A. Mit Hilfe von Blockierungsstudien nach erfolgter Stimulierung konnte keine direkte Einflussnahme auf den jeweils anderen Signalweg festgestellt werden. DKK1, ein rekombinanter Wnt Inhibitor, konnte die Phosphorylierung von AKT nicht verhindern. Und umgekehrt führte die Blockierung des PI3K/AKT Signalweges mit einem chemischen Inhibitor zu keiner Abnahme der Translokation von β-catenin in den Kern. Dennoch begünstigten beide Signalwege die Wnt-abhängige Zellmotilität und beide regulierten die Ausschüttung der Matrix Metalloproteinase-2 (MMP-2), welche als neues Zielprotein der Wnt-Kaskade im Trophoblasten identifiziert wurde. Die Liganden des Wnt Signalwegs sind jedoch nicht die einzigen Faktoren, die zu einer höheren Mobilität von Trophoblastenzellen führen. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass das Schwangerschaftshormon Chorionic Gonadotropin (hCG), welches während der Implantation, der Dezidualisierung und der Plazentation eine sehr wichtige Rolle spielt, die Migration und Invasion von Trophoblasten durch die Signalwege PI3K/AKT und Extracellular Regulated Kinase (ERK) steuern kann.

Abstract

(Englisch)

During human placentation an alterable cell type emerges, the human trophoblast, fulfilling a wide range of tasks. The trophoblast can choose between two pathways, becoming a villous trophoblast responsible for hormone production, nutrition of the fetus and gas exchange, or pursue the path of becoming an extravillous trophoblast, invading the maternal tissue for immunological adaptation, mechanic anchorage and vascular remodelling. For all research of the latter the main mechanisms controlling the differentiation pathways regulating trophoblast invasion abide poorly understood. During my thesis I investigated the involvement of signaling pathways in trophoblast invasion and migration: on one hand the Wnt (Wingless) pathway, a complex network of signaling cascades best known for their roles in embryogenesis, normal physiological and pathological processes and on the other hand the phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)/AKT pathway consisting of a wide variety of intracellular signal transducer enzymes liable for the promotion of cell growth, motility and inhibition of apoptotic cascades. First, I investigated the expression pattern of human Wnt ligands and their frizzled (FZD) receptors in different trophoblast model systems and in human placental tissue from first to third trimester. 14 out of 19 Wnt ligands and 8 out of 10 FZD receptors were expressed plus the pattern of ligands and receptors varied with gestational age and different trophoblast subtypes. These data suggested cell-specific functions in morphogenesis and motility. Moreover, an antagonizing effect of canonical and non-canonical signaling could be observed in the SGHPL-5 trophoblast cell line. Recent studies link PI3K/AKT signaling to active Wnt signaling. Therefore I explored the potential cross-talk between these two signaling cascades. For mimicking active Wnt signaling, I stimulated trophoblast cells with recombinant Wnt-3A and was interested in the outcome on the transcriptional level and the influence on motility. Blocking of Wnt-3A activated signaling with recombinant Dickkopf-1 (Dkk1) showed no alteration of the phosphorylation status of PI3K/AKT components and inhibition with a chemical inhibitor (LY294002) of PI3K/AKT had no influence on nuclear β-catenin levels, respectively. However, both pathways promoted Wnt-dependent migration and the release of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), which has been identified as novel Wnt target in invasive trophoblasts. Nevertheless, Wnt ligands are not the only factors which could promote trophoblast motility. The human pregnancy hormone, human chorionic gonadotropin (hCG), which controls implantation, decidualization, and placental development, was also shown to regulate invasion and migration in villous explant cultures and SGHPL-5 cells through activation of signaling cascades like PI3K/AKT and extracellular regulated kinase (ERK) signaling.

Autor*innen

Stefan Eugen Sonderegger

Haupttitel (Englisch)

Wnt-signaling in early human trophoblast invasion

Paralleltitel (Deutsch)

Wnt Signaltransduktion in der frühen humanen Trophoblasteninvasion

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

100 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Gernot Desoye ,

Udo Markert

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges

AC Nummer

AC08022366

Utheses ID

7628

Studienkennzahl

UA | 091 | 441 | |

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