CCN1 und CCN3, Regulatoren der Trophoblastproliferation und -invasion: Rolle in der Pathogenese der Präeklampsie

Fragestellung: Die Invasion des extravillösen Trophoblasten (EVT) in die maternale Dezidua und der Umbau der Spiralarterien sind Schlüsselprozesse der humanen Plazentation, um den Fötus adäquat mit Nährstoffen und Sauerstoff zu versorgen. Die stark proliferativen extravillösen Trophoblastzellen der Haftzotten sorgen für einen kontinuierlichen Nachschub für den ins maternale Kompartiment invadierenden Trophoblasten. Notwendige Voraussetzung für diese Invasion ist ein Stopp der Proliferation durch einen Zellzyklusarrest. Die Präeklampsie ist durch eine mangelnde Invasion des Trophoblasten in die Dezidua und einen unzureichenden Umbau der Gefäße charakterisiert, die zu einer Unterversorgung des Fötus führen.

Wir konnten zeigen, dass in der Schwangerschaft die Expression der matrizellulären CCN Proteine CCN1 (CYR61) und CCN3 (NOV) in der humanen Plazenta zunimmt, mit einer starken Expression in interstitiellen EVT-Zellen. Im Vergleich dazu sind beide Proteine in plazentaren Geweben von Präeklampsie-Patientinnen signifikant reduziert (Gellhaus et al., 2006, 2007). Eine Inkubation der malignen Trophoblastzelllinie Jeg3 mit rekombinantem CCN3 führte zu einer Hochregulation der Matrix-Metalloproteinasen MMP-9 und MMP-2 kombiniert mit einer verstärkten Migration und Invasion, aber auch zu einer signifikant reduzierten Proliferationsfähigkeit (Yang et al., 2011). Wir konnten zeigen, dass die Migration über Bindung von CCN3 an Integrine und die Aktivierung des Notch 1-Rezeptors zur Reduktion der Proliferation führt (Wagener et al., 2013). Dieses Projekt fokussiert sich auf die Signalwege und Zellzyklusregulatoren, die von CCN1 und CCN3 für die Migration und Proliferation von benignen extravillösen Trophoblastzellen induziert bzw supprimiert werden.

Material und Methoden: Es wurde die extravillöse Trophoblastzelllinie SGHPL-5, die aus plazentarem Gewebe des Ersttrimesters generiert wurde, verwendet und Proliferations- und Migrationsstudien durchgeführt sowie mithilfe von qPCR und Western blots die beteiligten Signalkaskaden untersucht.

Ergebnisse: Die SGHPL-5 Zellen zeigten eine erhöhte Migration nach der Behandlung mit rekombinanten CCN1- und CCN3-Proteinen sowie eine signifikant reduzierte Proliferationsfähigkeit. Die verminderte Proliferation beruhte auf einen durch CCN-Proteine vermittelten G0/G1 Zellzyklusarrest, der von einer Hochregulation von aktiviertem Notch 1 und seines Zielgens des Zellzyklusinhibitors p21 und eine Zunahme von Cyclin D1 begleitet war. Erste Ergebnisse mit einer verstärkt positiven SA-x-Gal Färbung weisen darauf hin, dass CCN-Proteine im Trophoblasten zu einer zellulären Seneszenz führen. Die erhöhte Migration der SGHPL-5 Zellen durch die CCN-Proteine zeigte eine Beteiligung von aktivierten Akt und FAK, jedoch nicht von ERK1/2 Kinasen.

Schlussfolgerungen: Zusammenfassend kann man sagen, dass CCN1 und CCN3 wichtige Schlüsselregulatoren in der Differenzierung von proliferativen zu nicht-proliferativen Trophoblastzellen, die in die Dezidua und Spiralarterien invadieren, sind, indem sie zu einem Zellzyklusarrest führen und gleichzeitig die Migration erhöhen. Die von uns beschriebene Herunterregulation von CCN-Proteinen an der feto-maternalen Schnittstelle könnte damit zu der für die in der Präeklampsie charakteristischen verstärkten Proliferation des proximalen EVT und zu verminderten Invasionseigenschaften des differenzierten EVT in die Spiralarterien führen.