Background: Perinatal phase is essential for future health of the newborn and exposure to environmental agents, as endocrine disruptors (ECDs), could lead both mother and child to develop metabolic diseases later in life. BPA is a synthetic phenol widely used as a component of plastics (e.g. food packaging), which can enter the human body through food and beverages and could be detectable in fluids and tissues such as placenta and amniotic fluid. BPA is known for being stored in adipocytes and for its inflammatory effects and DNA damages. Due to its estrogen-like structure, BPA may interact with the estrogen receptors disrupting the physiological cell signalling, while the chronic exposure to BPA is related to the onset of glucose intolerance, diabetes mellitus and obesity. Glucose is the main source of energy for the fetus and the placenta plays a central role in regulating the maternal-fetal exchanges through glucose transporters (GLUT). The role of BPA in the transplacental transport of glucose is still unknown, however, given its lipophilicity and the ability to overcome the placental membranes, it could be involved in the modulation of GLUT receptors, especially in pregnancies complicated by obesity. Aims: This study intends to investigate the role of obesity in regulating transplacental glucose transport, as well as the effects of BPA exposure on pregnancy and fetal development, through the analysis of GLUT-1 and GLUT-4 gene and protein expression in placental biopsies, villous explants and mesenchymal stromal cells (PDMSCs) from normal-weight and obese patients. Patients and Methods: Two groups of non-diabetic Caucasian pregnant women, respectively normal weight (n=42) and obese (n=33), were recruited and compared according to different maternal and fetal parameters, including blood pressure, blood glucose level, occurrence of gestational diabetes mellitus (%GDM), gestational weight gain, maternal and fetal weight. At delivery, placental biopsies, villous explants and PDMSCs were sampled and GLUT-1 and GLUT-4 gene and protein expression were evaluated by RT-PCR and Western Blot, respectively. After treating with 1µM and 1nM BPA, GLUT-1 and GLUT-4 protein expression were analysed in explants and gene expression in PDMSCs. The viability of BPA-treated PDMSCs was assessed with LDH test. Results: Compared to normal weight patients, an increase in the onset of GDM, systolic pressure and weight gain during pregnancy is observed within the obese group . There’s also an increase in the protein expression of GLUT-1 in the villous explants of normal weight women treated with 1nM BPA, compared to the untreated counterpart. Even if non statistically significant, a a lower level of GLUT-1 and GLUT-4 gene expression in PDMSCs is noted in the obese patients compared to normal weight, as well as in both study groups treated with 1µM BPA, compared to the untreated counterparts. Conclusions: BPA at non-toxic doses increases GLUT-1 placental expression, with possible risks for the fetus to develop metabolic disorders in the future. Furthermore, given its adipogenic effect and its role in the onset of insulin resistance and beta-pancreatic dysfunction, BPA could promote the development of maternal complications like GDM, in particular in women suffering from pre-pregnancy obesity.
Background: La fase prenatale dello sviluppo è fondamentale per determinare la salute futura dell’individuo e l’esposizione ad agenti ambientali come gli interferenti endocrini (EDCs) può costituire, sia per la madre sia per il feto, un rischio a lungo termine di sviluppare patologie metaboliche. Tra questi, il BPA è un fenolo sintetico presente nelle plastiche (es: imballaggi per alimenti), assunto dall’uomo prevalentemente tramite cibo e bevande e rilevabile in fluidi e tessuti, come placenta e liquido amniotico. Si accumula a livello adiposo, persistendovi per anni, e ha effetti infiammatori e mutageni sulle cellule umane. Inoltre, grazie alla struttura simile agli estrogeni, può interagire con i loro recettori interferendo con le fisiologiche vie di segnalazione e l’esposizione cronica al BPA è correlata all’insorgenza di intolleranza glicidica, diabete mellito e obesità. Il feto utilizza il glucosio come principale fonte di energia e la placenta, tramite i trasportatori del glucosio (GLUT), ha un ruolo centrale nella regolazione degli scambi materno-fetali. Il ruolo del BPA nel trasporto transplacentare del glucosio è ancora sconosciuto, tuttavia, data la sua lipofilicità e la capacità di superare le membrane placentari, si ipotizza un suo coinvolgimento nella modulazione dei recettori GLUT, in particolare in gravidanze complicate dall’obesità. Obiettivi: Nel presente studio, si vuole analizzare l’impatto dell’obesità sul trasporto transplacentare del glucosio e dell’esposizione al BPA sulla gravidanza e sullo sviluppo fetale, attraverso l’analisi genica e proteica di GLUT-1 e GLUT-4 in biopsie placentari, espianti villari e cellule mesenchimali stromali (PDMSCs) di pazienti normopeso e obese. Pazienti e metodi: Due gruppi di donne caucasiche non diabetiche in gravidanza, distinte in normopeso (n=42) e obese (n=33) sono stati reclutati e confrontati secondo diversi parametri materni e fetali, tra cui pressione arteriosa, glicemia, sviluppo di diabete mellito gestazionale (%GDM), incremento ponderale, peso materno e fetale. Al parto, biopsie placentari, espianti villari e PDMSCs sono stati isolati dalle placente dei due gruppi ed è stata valutata l’espressione genica e proteica di GLUT-1 e GLUT-4 rispettivamente tramite RT-PCR e Western Blot. È stata analizzata l’espressione di GLUT-1 e GLUT-4 a livello proteico negli espianti e genico nelle PDMSCs, previo trattamento con BPA 1µM e 1 nM. La vitalità delle PDMSCs trattate con BPA è stata valutata con test LDH. Risultati: Nelle pazienti obese, rispetto alle normopeso, è presente un aumento dell’insorgenza di GDM, della pressione sistolica e dell’incremento ponderale in gravidanza. Nelle donne normopeso, si denota un aumento dell’espressione proteica di GLUT-1 negli espianti villari trattati con BPA 1nM rispetto alla controparte non trattata. Nelle PDMSCs, è visibile una riduzione, sebbene non statisticamente significativa, nell’espressione genica di GLUT-1 e GLUT-4 nelle pazienti obese rispetto alle normopeso e in entrambi i gruppi trattati con BPA 1µM rispetto alle controparti non trattate. Conclusioni: Il BPA a dosi non tossiche aumenta l’espressione di GLUT-1 a livello placentare, con possibili rischi per il feto di sviluppare disturbi metabolici in futuro. Inoltre, dato l’effetto adipogenico e il suo ruolo nell’insorgenza di insulino-resistenza e disfunzione beta-pancreatica, il BPA potrebbe favorire lo sviluppo di complicanze come il GDM nelle madri, in particolare se affette da obesità pregravidica.
Interferenti endocrini e gravidanza: effetti dell'esposizione al Bisfenolo Alfa (BPA) sui trasportatori placentari del glucosio
RUSTICHELLI, CHIARA
2019/2020
Abstract
Background: La fase prenatale dello sviluppo è fondamentale per determinare la salute futura dell’individuo e l’esposizione ad agenti ambientali come gli interferenti endocrini (EDCs) può costituire, sia per la madre sia per il feto, un rischio a lungo termine di sviluppare patologie metaboliche. Tra questi, il BPA è un fenolo sintetico presente nelle plastiche (es: imballaggi per alimenti), assunto dall’uomo prevalentemente tramite cibo e bevande e rilevabile in fluidi e tessuti, come placenta e liquido amniotico. Si accumula a livello adiposo, persistendovi per anni, e ha effetti infiammatori e mutageni sulle cellule umane. Inoltre, grazie alla struttura simile agli estrogeni, può interagire con i loro recettori interferendo con le fisiologiche vie di segnalazione e l’esposizione cronica al BPA è correlata all’insorgenza di intolleranza glicidica, diabete mellito e obesità. Il feto utilizza il glucosio come principale fonte di energia e la placenta, tramite i trasportatori del glucosio (GLUT), ha un ruolo centrale nella regolazione degli scambi materno-fetali. Il ruolo del BPA nel trasporto transplacentare del glucosio è ancora sconosciuto, tuttavia, data la sua lipofilicità e la capacità di superare le membrane placentari, si ipotizza un suo coinvolgimento nella modulazione dei recettori GLUT, in particolare in gravidanze complicate dall’obesità. Obiettivi: Nel presente studio, si vuole analizzare l’impatto dell’obesità sul trasporto transplacentare del glucosio e dell’esposizione al BPA sulla gravidanza e sullo sviluppo fetale, attraverso l’analisi genica e proteica di GLUT-1 e GLUT-4 in biopsie placentari, espianti villari e cellule mesenchimali stromali (PDMSCs) di pazienti normopeso e obese. Pazienti e metodi: Due gruppi di donne caucasiche non diabetiche in gravidanza, distinte in normopeso (n=42) e obese (n=33) sono stati reclutati e confrontati secondo diversi parametri materni e fetali, tra cui pressione arteriosa, glicemia, sviluppo di diabete mellito gestazionale (%GDM), incremento ponderale, peso materno e fetale. Al parto, biopsie placentari, espianti villari e PDMSCs sono stati isolati dalle placente dei due gruppi ed è stata valutata l’espressione genica e proteica di GLUT-1 e GLUT-4 rispettivamente tramite RT-PCR e Western Blot. È stata analizzata l’espressione di GLUT-1 e GLUT-4 a livello proteico negli espianti e genico nelle PDMSCs, previo trattamento con BPA 1µM e 1 nM. La vitalità delle PDMSCs trattate con BPA è stata valutata con test LDH. Risultati: Nelle pazienti obese, rispetto alle normopeso, è presente un aumento dell’insorgenza di GDM, della pressione sistolica e dell’incremento ponderale in gravidanza. Nelle donne normopeso, si denota un aumento dell’espressione proteica di GLUT-1 negli espianti villari trattati con BPA 1nM rispetto alla controparte non trattata. Nelle PDMSCs, è visibile una riduzione, sebbene non statisticamente significativa, nell’espressione genica di GLUT-1 e GLUT-4 nelle pazienti obese rispetto alle normopeso e in entrambi i gruppi trattati con BPA 1µM rispetto alle controparti non trattate. Conclusioni: Il BPA a dosi non tossiche aumenta l’espressione di GLUT-1 a livello placentare, con possibili rischi per il feto di sviluppare disturbi metabolici in futuro. Inoltre, dato l’effetto adipogenico e il suo ruolo nell’insorgenza di insulino-resistenza e disfunzione beta-pancreatica, il BPA potrebbe favorire lo sviluppo di complicanze come il GDM nelle madri, in particolare se affette da obesità pregravidica.| File | Dimensione | Formato | |
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