Efecto del tratamiento de la diabetes gestacional en el transporte placentario de nutrientes al feto

Abstract

La incidencia de la Diabetes Mellitus Gestacional (GDM) está aumentando en los últimos años, debido al aumento exponencial de la obesidad a nivel mundial. La GDM aumenta el riesgo de macrosomía y adiposidad fetal en los recién nacidos, favoreciéndose la programación de estos niños hacia una obesidad en el futuro. En la GDM se produce una alteración en la estructura y metabolismo placentario, por lo que sería de gran interés conocer los mecanismos que resultan afectados para la transferencia de nutrientes al feto y conocer cómo mejorar el tratamiento con dieta o con insulina en estos sujetos. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue conocer, mediante estudios in vivo e in vitro, el efecto del tratamiento de la GDM sobre la expresión de los transportadores de ácidos grasos y sobre la activación de las principales rutas de señalización de la insulina en la placenta. Se investigaron además los mecanismos selectivos en la transferencia de ácidos grasos omega 3 al feto y su posible alteración en embarazos con GDM ya que pueden influir en el neurodesarrollo de los niños. Se reclutaron embarazadas en las semanas 28-32 de gestación, en el Servicio de ginecología del Hospital Virgen de la Arrixaca de Murcia: 25 embarazadas controles, 23 GDM tratadas con dieta, y 20 GDM tratadas con insulina. En el reclutamiento y parto se tomaron muestras de sangre materna para determinaciones bioquímicas y análisis de lípidos y aminoácidos. Se tomaron también en el parto muestras sangre de cordón y muestras de placenta para análisis, mediante Western blot de los transportadores placentarios de ácidos grasos (LPL, EL, FATP-1, FATP-4, A-FABP, FAT y MFSD2A), así como de los mediadores moleculares de las vías de señalización de la insulina fosforilados (p-Akt, p-ERK, p-S6, p-IRS1/2). Se realizó la estimulación in vitro de una línea celular procedente de un tumor de placenta (BeWo) con inhibidores de las vía de señalización de la insulina (PI3K-Akt, ERK), y se estudió el efecto que la insulina podría tener sobre los transportadores lipídicos. Los niños de mujeres con GDM tratadas con insulina presentaron mayor adiposidad fetal que los de madres controles. Los transportadores de ácidos grasos FAT, FATP-1 y A-FABP tendieron a aumentar en las placentas de las mujeres diabéticas, presentando los valores más altos en aquellas tratadas con insulina. Sin embargo, los niveles de MFSD2A fueron menores en ambos grupos de mujeres diabéticas, lo que coincide con los menores niveles del ácido graso omega 3 ácido docosahexaenoico (DHA) en estos niños. Los niveles de activación de Akt y ERK fueron significativamente mayores en las placentas de las diabéticas tratadas con insulina, y sus niveles se asociaron con los de los transportadores lipídicos FAT y A-FABP, sugiriendo que la insulina juega un papel muy importante en la regulación del transporte de lípidos. En células BeWo, los niveles de los transportadores lipídicos cayeron drásticamente cuando estas fueron tratadas con inhibidores de las rutas de la insulina, corroborando nuestros resultados obtenidos in vivo del papel de la insulina en la regulación de estos transportadores. Los niveles de glucosa e insulina maternos en el momento del reclutamiento, se asociaron con un aumento de la ruta de la insulina de la placenta que conllevó un aumento del peso placentario y de los transportadores generales de ácidos grasos aunque no de DHA. Ello favoreció una mayor transferencia de grasa de la madre al feto que promovió la adiposidad fetal. Así pues, sería necesario realizar la insulinización de las pacientes con GDM antes de lo que se hace actualmente para controlar mejor la glucemia materna y reducir las alteraciones placentarias y consecuente programación de obesidad en los niños. The incidence of Gestational Diabetes Mellitus (GDM) has been increasing in the last few years due to the exponential rise in obsesity levels wordlwide. The GDM increases the risk of fetal macrosomia and adiposity in newborn babies, which increases the probability of them becoming obese later in life. Moreover, GDM produces an alteration in the structure and the metabolism of the placenta and it would be of great interest to understand how the mechanisms for the transfer of nutrients to the fetus are affected and to learn how to improve the diet or insulin treatment in these patients. The main objective of this doctoral thesis, through in vivo and in vitro studies, was to understand the effect of GDM treatment on the expression of fatty acid transporters and on the activation of the main insulin signalling pathways in the placenta. The selectived mechanisms of the 3 omega fatty acid transference to the fetus and their possible alteration in GDM pregnancies were also investigated. These alterations may affect neuro development in children. Pregnant women (28-32 weeks gestation) were enrolled at the Gynaecology Department at the Virgen de la Arrixaca Hospital in Murcia: 25 pregnant women controls, 23 diet-treated GDM , and 20 insulin-treated GDM. Blood samples for biochemical measurements and analysis of lipids and amino acids were taken at the time the women were enrolled and at the time of delivery. Samples of cord blood and placenta were also taken in the birth for Western blot analysis of placental fatty acid transporters (LPL, EL, FATP-1,, FATP-4, A-FABP, FAT and MFSD2A), and of phosphorylated molecular mediators of insulin signalling pathways (p-Akt, p-ERK, p-S6, IRS1/p-2). A placenta tumor cell line (BeWo) was in vitro stimulated with inhibitors of the insulin signaling pathway (PI3K-Akt, ERK) in order to study the effect that insulin could have on lipid transporters. Children of women with insulin treated GDM had more fetal adiposity than those of mothers controls.Levels of fatty acids transporters (FAT, FATP-1 and A-FABP) tended to increase in the placentas of diabetic women, the highest values being in those treated with insulin. However, MFSD2A levels were lower in both groups of diabetic women, which coincides with the lower levels of the omega 3 Docosahexaenoic acid (DHA) in these children. The activation levels of Akt and ERK were significantly higher in the placentas of the diabetic women treated with insulin, and they were associated with the levels of the lipid transporters FAT and A-FABP, suggesting that insulin plays a very important role in the regulation of the transport of lipids. In BeWo cells, lipid transporter levels fell drastically when they were treated with inhibitors of the insulin routes. This fact corroborated our in vivo results in regards to the role played by the insulin in the regulation of these transporters. At the time of enrollment, maternal levels of glucose and insulin were associated with an increase of the placenta insulin pathway at the time of delivery. This consequently led to increases in both the placenta weight and in the fatty acid transporters in general, but not on the DHA transporter. This increase allowed a greater fat transfer from the mother to the fetus that promoted the fetal adiposity. Thus, it would be necessary to begin the insulin treatment of patients with GDM earlier than is currently done in order to better control the maternal blood glucose, and to reduce placental alterations and the consequent risk of obesity in children.