stringtranslate.com

Factor preimplantacional

El factor de preimplantación (PIF) es un péptido secretado por las células del trofoblasto antes de la formación de la placenta en el desarrollo embrionario temprano . [1] Los embriones humanos comienzan a expresar PIF en la etapa de 4 células , y la expresión aumenta en la etapa de mórula y continúa haciéndolo durante el primer trimestre. [2] [1] [3] La expresión del factor de preimplantación en el blastocisto se descubrió como un correlato temprano de la viabilidad del eventual embarazo . [1] [4] El factor de preimplantación se identificó en 1994 mediante un ensayo de unión de plaquetas de linfocitos, donde se pensaba que era un biomarcador temprano del embarazo. [5] Tiene una estructura primaria simple con una secuencia corta de quince aminoácidos sin ninguna estructura cuaternaria conocida . [6] Se ha desarrollado y se utiliza comúnmente en estudios de investigación, particularmente aquellos que tienen como objetivo para estudiar posibles terapias en adultos. [7] [8] [9]

El factor preimplantacional actúa mediante señalización paracrina ; es decir, las células trofoblásticas, que en conjunto forman tejidos extraembrionarios, lo secretan sobre la superficie del endometrio. Se sabe que PIF influye en muchos eventos en el proceso de implantación , el proceso mediante el cual un embrión temprano se implanta en la pared uterina. Un evento crucial en la implantación humana es cuando las células trofoblásticas que expresan el factor de preimplantación invaden la pared uterina y encuentran la placenta, un órgano que conecta el suministro de sangre materna y, junto con él, los nutrientes, al feto en crecimiento. Esto requiere cambios en la histología del endometrio; un proceso llamado decidualización . La expresión al alza de PIF aumenta la presencia de integrinas en la pared del endometrio, promoviendo la adhesión del embrión a la pared uterina. [10] Se cree que PIF modula y facilita la profundidad de la invasión del trofoblasto en el útero en dosis fisiológicas. [1]

La regulación del sistema inmunológico materno también es un evento crítico en la implantación, ya que el embrión temprano es esencialmente un aloinjerto parcial , es decir, un tejido que se reconoce como completamente idéntico al de la madre. [11] [12] En consecuencia, el embrión puede ser rechazado y atacado si no se reconoce, un evento que normalmente causa un aborto espontáneo . [11] [12] El factor de preimplantación modula regionalmente el sistema inmunológico de la madre, disminuyendo la actividad de los leucocitos maternos periféricos , reduciendo la inflamación y, en consecuencia, también aumentando las posibilidades de que el embrión sea tolerado . [13] El factor de preimplantación también es un efector antiapoptótico , que mantiene la integridad de las células del trofoblasto a través de la vía de señalización intrínseca de p53 . [14] Además, el factor de preimplantación protege el sistema nervioso central al regular negativamente las vías que promueven la muerte neuronal y la neurogénesis. [7] [9] También se sabe que PIF señala contra la prematuridad neonatal y rescata embriones de ambientes uterinos tóxicos. [7] [11] [15]

Debido a sus múltiples efectos autoinmunes y neuroprotectores en el entorno embrionario, el factor de preimplantación se ha estudiado en entornos clínicos como una posible terapia novedosa para enfermedades reproductivas, autoinmunes y neurodegenerativas. PIF se ha estudiado con éxito como terapia para la pérdida recurrente de embarazos , ya que es capaz de rescatar embriones no viables de un entorno materno hostil. [16] También se ha demostrado que previene la diabetes mellitus tipo 1 en ratones debido a su capacidad para modular la tolerancia inmunológica en el páncreas. [8] Finalmente, revierte la parálisis y la neuroinflamación al tiempo que promueve la neurogénesis en pacientes adultos con enfermedades neurodegenerativas . [11] [17] También puede disminuir la gravedad de las lesiones cerebrales al modular el comportamiento de las células de apoyo en el sistema nervioso. [9]

Descubrimiento y estructura

El factor de preimplantación tiene una estructura peptídica primaria simple con una secuencia de 15 aminoácidos (MVRIKPGSANKPSDD). [18]

Como la regulación del sistema inmunológico materno es un requisito para una implantación exitosa, el sistema inmunológico muestra características diferentes en mujeres embarazadas y no embarazadas. En 1994, se aisló el factor de preimplantación mediante un ensayo de unión a plaquetas de linfocitos que comparó las respuestas inmunes y las proteínas encontradas en mujeres embarazadas y no embarazadas. [5] El ensayo también comparó las respuestas inmunes con las de los hombres para verificar si las proteínas eran específicas de los tejidos reproductivos femeninos. [5] Los resultados generados en el estudio preliminar mostraron que "un factor previo a la implantación" se expresaba exclusivamente en mujeres embarazadas. [5] Al cuarto día después de la transferencia de embriones en mujeres que se habían sometido a una fertilización in vitro exitosa , también se encontró esta proteína, lo que sugiere que tenía un papel en la determinación de la viabilidad del embrión. [5] Estudios posteriores, entre los que se incluye un estudio de 1996 que caracterizó parcialmente la actividad biológica del PIF, adoptaron y establecieron el término actual "factor de preimplantación" como el nombre de este nuevo péptido. [6]

Funciones

La capa externa de células trofoblásticas invade el endometrio.

Invasión y adhesión del trofoblasto.

Las células trofoblásticas forman el revestimiento externo del blastocisto en el desarrollo previo a la implantación y eventualmente forman tejidos extraembrionarios más diferenciados , incluida la placenta. [19] Antes de que pueda ocurrir esta diferenciación, la invasión e infiltración del embrión en la pared uterina debe estar estrictamente regulada por señales maternas y fetales, incluida la secreción de PIF por las células trofoblásticas. [20] En particular, se cree que el factor de preimplantación tiene un efecto paracrino en el proceso de decidualización, que en última instancia prepara a las células del trofoblasto para invadir adecuadamente el endometrio. [1] En comparación con péptidos cortos no funcionales en la misma concentración, la aplicación de PIF al endometrio en la etapa de implantación promovió una invasión más profunda del embrión. [1] No se observó que este efecto ocurriera indefinidamente con aumentos sucesivos de concentración y cualquier aumento artificial de PIF por encima de la concentración fisiológica humana (aproximadamente 50 nmol/L ) no aumentó significativamente la invasión del embrión. [1] En consecuencia, se cree que PIF tiene una capacidad limitada para promover la invasión del trofoblasto mediante señales maternas. [1] [12]

La capa más externa de la pared uterina es un tejido epitelial llamado endometrio que requiere moléculas de adhesión a la superficie celular llamadas integrinas para adherir al embrión. Se ha demostrado que este efecto paracrino adicional de PIF aumenta la expresión de la molécula de integrina α2β3 en las membranas celulares de las células del endometrio. [10] Las integrinas son una clase amplia de moléculas de adhesión celular que permiten que las células se unan a la matriz extracelular . [10] De esta manera, ayudan a todo el embrión a unirse a la pared uterina, un evento importante para generar con éxito una placenta. [10]

Tolerancia inmune materna

El embrión se caracteriza inmunológicamente como un aloinjerto parcial ya que no es un tejido materno. [3] [11] Durante la fertilización , un espermatozoide paterno se fusiona con un ovocito materno produciendo un cigoto . Fenotípicamente, el cigoto expresa ciertos epítopos que están controlados por genes heredados del padre, lo que convierte al embrión en un material extraño. Para que se produzca una implantación exitosa, el sistema inmunológico materno debe tolerar la presencia del embrión sin inactivar por completo su capacidad de respuesta innata a patógenos extraños. Este proceso no siempre tiene éxito; de hecho, el rechazo inmunológico materno del embrión es una causa común y bien caracterizada de pérdida recurrente del embarazo. [dieciséis]

El factor de preimplantación tiene un papel importante en la señalización de este comportamiento de injerto; Por ejemplo, se ha demostrado que indica una respuesta antiinflamatoria en una amplia gama de células mononucleares de sangre periférica . [3] PIF también afecta proteínas citoesqueléticas similares en las células CD14+ , CD8+ y CD4+, lo que sugiere que tienen un papel amplio e integrador en la modulación del sistema inmunológico de la madre. [21] En particular, PIF inhibe el proceso de agregación plaquetaria en los linfocitos T auxiliares y las proteínas esqueléticas en las células T citotóxicas. [21] Si bien el PIF atenúa o modula el sistema inmunológico, no afecta la respuesta a otros patógenos o materiales extraños. [11] Este efecto modulador sobre la tolerancia inmunológica es responsable de una fuerte correlación entre la expresión de PIF y la viabilidad del embarazo. [4]

Viabilidad del embarazo

La expresión del factor de preimplantación en el embrión está fuertemente correlacionada con la probabilidad de un nacimiento vivo . [4] [21] Esta viabilidad observada no se debe únicamente a la capacidad del PIF para mediar en el proceso de implantación y aloinjerto, sino también a su capacidad para promover la regulación positiva y la integridad de ciertos objetivos intracelulares que se asocian positivamente con los procesos de desarrollo normales. [21] Por ejemplo, se sabe que el PIF se dirige a la enzima disulfuro isomerasa , que reduce el estrés oxidativo intracelular y también a las proteínas de choque térmico , que son chaperonas moleculares que garantizan que las proteínas producidas por una célula se doblen en la conformación correcta para su función. [22] Además, se sabe que PIF promueve la producción de proteínas citoesqueléticas vitales, incluidas la actina y la tubulina , que son necesarias para el desarrollo morfológico actual de los axones nerviosos y las vísceras de los órganos vitales. [15] Los axones utilizan polímeros circulares de tubulina llamados microtúbulos para transportar material intracelular entre el cuerpo celular y la terminal del axón y requieren actina para formar sinapsis . [23] Por lo tanto, son importantes para la organización y función del sistema inmunológico en crecimiento.

Además, cuando se aplica suero uterino de pacientes con pérdidas recurrentes de embarazos a embriones que son positivos para PIF, estos muestran la capacidad de resistir la toxina y pueden sobrevivir. [22] Combinadas, estas observaciones y la combinación de efectos intracelulares sugieren que PIF tiene impactos multifacéticos dirigidos a un embarazo viable.

Efectos neurogénicos y antiapoptóticos.

En el entorno prenatal , PIF tiene impactos neuroprotectores. Protege al feto en crecimiento contra la prematuridad neonatal , impidiendo que el feto nazca antes de que haya tenido lugar un desarrollo neuronal adecuado. [7] [11] Los efectos neurogénicos del PIF no se limitan al entorno prenatal; de hecho, se cree que el PIF tiene impactos a lo largo de la vida. En modelos adultos, PIF tiene múltiples efectos neurogénicos: promueve el crecimiento de las neuronas y reduce la neuroinflamación. [7] [11] [17] Se cree que tiene estos impactos al modular la señalización a través de las ubicuas vías de señalización intracelular de la proteína quinasa A y la proteína quinasa C. [7] PIF también inhibe el microARN let-7, una secuencia que está altamente regulada en el sistema nervioso central. El sistema Let-7 se ha asociado con la muerte celular en las neuronas y se sabe que el PIF inhibe la ocurrencia de este proceso. [9] En ratas a las que se les indujo una lesión cerebral hipóxica-isquémica , el PIF pudo promover el crecimiento neuronal, redujo las respuestas perjudiciales de la neuroglia y pudo generar un volumen significativo de la corteza cerebral , lo que sugiere que podría rescatar a las ratas de los efectos secundarios de daño cerebral. [9]

El factor de preimplantación desactiva p53, previniendo la apoptosis

PIF también tiene una serie de efectos antiapoptóticos en los trofoblastos extravellosos humanos, mediados por el gen TP53 . [14] La apoptosis es un proceso de muerte celular controlada que no debe ocurrir para que una célula prolifere. PIF tiene impactos antiapoptóticos específicos al reducir la fosforilación de la proteína p53 en el residuo de serina-15. Sin fosforilación, p53 es inestable y sufre ubiquitilación , lo que indica al trofoblasto y a las células endometriales que lo degraden en proteosomas y atenúe los efectos apoptóticos posteriores. PIF, en particular, se ha correlacionado con el aumento de la expresión del efector antiapoptótico BCL2 y la disminución de la expresión del efector proapoptótico BAX . [14] BCL2, que está regulado positivamente por PIF, garantiza que el citocromo c permanezca dentro de la membrana mitocondrial interna y, por lo tanto, no desencadena la producción de un apoptosoma en el citosol celular. BAX, que está regulado negativamente por PIF, produce canales de transporte transmembrana que liberan citocromo c, lo que desencadena la apoptosis. En conjunto, estos efectos bioquímicos muestran que PIF envía señales contra los mecanismos internos de apoptosis en las células trofoblásticas extravellosas, permitiéndoles proliferar antes de implantarse en la pared uterina.

Usos terapéuticos

Dada su funcionalidad multifacética, que incluye efectos autoinmunes, neuroprotectores y antiapoptóticos, el factor de preimplantación se ha estudiado ampliamente como un agente terapéutico potencial en contextos médicos tanto reproductivos como no reproductivos. PIF también es ventajoso debido a su estructura bioquímica fácilmente replicable. [6] En contextos reproductivos, el PIF se ha estudiado como tratamiento para la infertilidad . En mujeres con pérdida recurrente del embarazo, el tratamiento con PIF es capaz de rescatar un embrión no viable y favorece una implantación y un embarazo exitosos. [16] Lo hace mitigando la influencia tóxica de ciertos factores que ocurren naturalmente en el útero, como la acidez. [dieciséis]

PIF también se ha estudiado en una variedad de otros contextos no reproductivos. Debido a la capacidad del PIF para atenuar los mecanismos de ataque de las células inmunes mononucleares, se le ha implicado como un tratamiento exitoso para enfermedades autoinmunes, incluida la diabetes mellitus tipo 1, en estudios con ratones. La diabetes mellitus tipo 1 se caracteriza por el reconocimiento erróneo de las células de los islotes beta pancreáticos como material extraño. [8] Estos estudios muestran que PIF es capaz de preservar la integridad de las células beta de los islotes pancreáticos, rescatándolas de los ataques autoinmunes que causan la diabetes. [8] En modelos adultos, PIF también revierte la neuroinflamación patológica causada por enfermedades autoinmunes como la esclerosis múltiple . [17] También revierte la parálisis y promueve el crecimiento de neuronas en pacientes con neurodegeneración. [11]

Referencias

  1. ^ abcdefgh Duzyj CM, Barnea ER, Li M, Huang SJ, Krikun G, Paidas MJ (octubre de 2010). "El factor de preimplantación promueve la invasión del trofoblasto en el primer trimestre". Revista Estadounidense de Obstetricia y Ginecología . 203 (4): 402.e1–4. doi :10.1016/j.ajog.2010.06.060. PMC  2947608 . PMID  20708167.
  2. ^ Zare F, Seifati SM, Dehghan-Manshadi M, Fesahat F (mayo de 2020). "Factor de Preimplantación (PIF): un péptido con diversas funciones". Reproducción asistida JBRA . 24 (2): 214–218. doi :10.5935/1518-0557.20190082. PMC 7169918 . PMID  32202400. 
  3. ^ abc Barnea ER, Kirk D, Ramu S, Rivnay B, Roussev R, Paidas MJ (octubre de 2012). "El factor de preimplantación (PIF) organiza la respuesta antiinflamatoria sistémica de las células inmunitarias: efecto sobre las células mononucleares de sangre periférica". Revista Estadounidense de Obstetricia y Ginecología . 207 (4): 313.e1–11. doi :10.1016/j.ajog.2012.07.017. PMID  23021695.
  4. ^ abc Stamatkin CW, Roussev RG, Stout M, Absalon-Medina V, Ramu S, Goodman C, Coulam CB, Gilbert RO, Godke RA, Barnea ER (mayo de 2011). "El factor de preimplantación (PIF) se correlaciona con el desarrollo temprano de embriones de mamíferos: modelos bovinos y murinos". Biología Reproductiva y Endocrinología . 9 (1): 63. doi : 10.1186/1477-7827-9-63 . PMC 3112407 . PMID  21569635. 
  5. ^ abcde Barnea ER, Lahijani KI, Roussev R, Barnea JD, Coulam CB (octubre de 1994). "Uso del ensayo de unión de plaquetas de linfocitos para detectar un factor de preimplantación: un ensayo cuantitativo". Revista Estadounidense de Inmunología Reproductiva . 32 (3): 133–8. doi :10.1111/j.1600-0897.1994.tb01103.x. PMID  7880393. S2CID  20230576.
  6. ^ abc Roussev RG, Coulam CB, Kaider BD, Yarkoni M, Leavis PC, Barnea ER (noviembre de 1996). "Origen embrionario del factor de preimplantación (PIF): actividad biológica y caracterización parcial". Reproducción humana molecular . 2 (11): 883–7. doi : 10.1093/mol/2.11.883 . PMID  9237230.
  7. ^ abcdef Mueller M, Schoeberlein A, Zhou J, Joerger-Messerli M, Oppliger B, Reinhart U, Bordey A, Surbek D, Barnea ER, Huang Y, Paidas M (diciembre de 2015). "El factor de preimplantación refuerza la neuroprotección mediante la modulación de la señalización de la proteína quinasa A y la proteína quinasa C". Muerte y diferenciación celular . 22 (12): 2078–86. doi :10.1038/cdd.2015.55. PMC 4816111 . PMID  25976303. 
  8. ^ abcd Weiss L, Bernstein S, Jones R, Amunugama R, Krizman D, Jebailey L, Almogi-Hazan O, Hazan O, Yekhtin Z, Yachtin J, Shiner R, Reibstein I, Triche E, Slavin S o R, Barnea Emergencias (agosto de 2011). "El análogo del factor de preimplantación (PIF) previene el desarrollo de diabetes mellitus tipo I (TIDM) al preservar la función pancreática en ratones NOD". Endocrino . 40 (1): 41–54. doi :10.1007/s12020-011-9438-5. PMID  21424847. S2CID  21571195.
  9. ^ abcde Mueller M, Zhou J, Yang L, Gao Y, Wu F, Schoeberlein A, Surbek D, Barnea ER, Paidas M, Huang Y (septiembre de 2014). "El factor de preimplantación promueve la neuroprotección al apuntar al microARN let-7". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 111 (38): 13882–7. Código Bib : 2014PNAS..11113882M. doi : 10.1073/pnas.1411674111 . PMC 4183321 . PMID  25205808. 
  10. ^ abcd Barnea ER, Kirk D, Paidas MJ (julio de 2012). "Papel promotor del factor de preimplantación (PIF) en la implantación de embriones: aumenta la integrina-α2β3 endometrial, la anfirregulina y la epirregulina al tiempo que reduce la expresión de betacelulina a través de MAPK en la decidua". Biología Reproductiva y Endocrinología . 10 (1): 50. doi : 10.1186/1477-7827-10-50 . PMC 3444419 . PMID  22788113. 
  11. ^ abcdefghi Barnea ER, Almogi-Hazan O, Or R, Mueller M, Ria F, Weiss L, Paidas MJ (diciembre de 2015). "Propiedades inmunorreguladoras y neuroprotectoras del factor preimplantacional: desde recién nacido hasta adulto". Farmacología y Terapéutica . 156 : 10–25. doi :10.1016/j.pharmthera.2015.10.008. PMID  26546485.
  12. ^ abc Hearn JP (marzo de 1986). "El diálogo embrio-materno durante el embarazo temprano en primates". Revista de Reproducción y Fertilidad . 76 (2): 809–19. doi : 10.1530/jrf.0.0760809 . PMID  3517317.
  13. ^ Nash DM, Paddison J, Davies Morel MC, Barnea ER (noviembre de 2018). "El factor de preimplantación modula las respuestas inflamatorias agudas del endometrio equino". Medicina y Ciencia Veterinaria . 4 (4): 351–356. doi : 10.1002/vms3.126. PMC 6236140 . PMID  30273998. 
  14. ^ abc Moindjie H, Santos ED, Gouesse RJ, Swierkowski-Blanchard N, Serazin V, Barnea ER, Vialard F, Dieudonné MN (diciembre de 2016). "El factor de preimplantación es un efector antiapoptótico en los trofoblastos humanos que implica la vía de señalización de p53". Muerte celular y enfermedad . 7 (12): e2504. doi :10.1038/cddis.2016.382. PMC 5261002 . PMID  27906186. 
  15. ^ ab Duzyj CM, Paidas MJ, Jebailey L, Huang JS, Barnea ER (2014). "El factor de preimplantación (PIF *) promueve genes deciduales embriotróficos y neuroprotectores: efecto anulado por el factor de crecimiento epidérmico". Revista de trastornos del neurodesarrollo . 6 (1): 36. doi : 10.1186/1866-1955-6-36 . PMC 4470351 . PMID  26085845. 
  16. ^ abcd Barnea ER, Barder TJ, Stamatkin C, Coulam CB, Roussev RG, Absalon-Medina V, Gilbert R, Lubman DM, Liu Y, Paidas MJ (2011). "El factor de preimplantación (PIF *) se dirige directamente a los embriones y los rescata de un entorno adverso: relevancia para la pérdida recurrente de embarazos". Revista de Inmunología Reproductiva . 90 (2): 141-142. doi :10.1016/j.jri.2011.06.023. ISSN  0165-0378.
  17. ^ abc Weiss L, Or R, Jones RC, Amunugama R, JeBailey L, Ramu S, Bernstein SA, Yekhtin Z, Almogi-Hazan O, Shainer R, Reibstein I, Vortmeyer AO, Paidas MJ, Zeira M, Slavin S, Barnea Emergencias (enero de 2012). "El factor de preimplantación (PIF *) revierte la neuroinflamación al tiempo que promueve la reparación neuronal en el modelo EAE". Revista de Ciencias Neurológicas . 312 (1–2): 146–57. doi :10.1016/j.jns.2011.07.050. PMID  21996270. S2CID  12460162.
  18. ^ Paidas MJ, Krikun G, Huang SJ, Jones R, Romano M, Annunziato J, Barnea ER (mayo de 2010). "Una investigación genómica y proteómica del impacto del factor de preimplantación en las células deciduales humanas". Revista Estadounidense de Obstetricia y Ginecología . 202 (5): 459.e1–8. doi :10.1016/j.ajog.2010.03.024. PMC 2867836 . PMID  20452489. 
  19. ^ Duzyj C, Heller D, Mannion C, Koenig C, Zamudio S, Illsley N (2016). "Evidencia de que la fusión de trofoblastos extravellosos en células gigantes de trofoblastos multinucleares implica una transición mesenquimatosa-epitelial". Placenta . 45 : 96–97. doi :10.1016/j.placenta.2016.06.124. ISSN  0143-4004.
  20. ^ Jauniaux E, Barnea ER, Edwards RG (1997). Medicina y terapia embrionaria . Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 978-0-19-262729-2. OCLC  37444013.
  21. ^ abcd Barnea ER, Hayrabedyan S, Todorova K, Almogi-Hazan O, Or R, Guingab J, McElhinney J, Fernandez N, Barder T (julio de 2016). "El factor de preimplantación (PIF *) regula la inmunidad sistémica y se dirige a las proteínas protectoras reguladoras y del citoesqueleto". Inmunobiología . 221 (7): 778–93. doi :10.1016/j.imbio.2016.02.004. PMID  26944449.
  22. ^ ab Stamatkin CW, Roussev RG, Stout M, Coulam CB, Triche E, Godke RA, Barnea ER (octubre de 2011). "El factor de preimplantación niega la toxicidad embrionaria y promueve el desarrollo embrionario en cultivo". Biomedicina reproductiva en línea . 23 (4): 517–24. doi : 10.1016/j.rbmo.2011.06.009 . PMID  21900046.
  23. ^ Dent EW, Baas PW (abril de 2014). "Microtúbulos en neuronas como portadores de información". Revista de neuroquímica . 129 (2): 235–9. doi :10.1111/jnc.12621. PMC 3979999 . PMID  24266899. 

enlaces externos