Human pregnancy is associated with a mild pro-inflammatory state characterized by activation of circulatory neutrophils (PMNs). Skewing of PMNs responses toward to neutrophil extracellular traps generation (NETs) is reflected in an increased of circulating nucleosomes and myeloperoxidase with advancing gestational age. Our data indicated that this pro-NETotic profile is enhanced in women with gestational diabetes mellitus (GDM). Maternal hyperglycemia and increased levels of TNF-a are a hallmark of GDM and we show a synergistic effect of both factors on the priming and release of NETs. Moreover, we hypothesized that systemic activation was associated with activated PMN in placenta. Indeed, we observed a massive infiltration of pro-NETotic PMNs and neutrophil elastase (NE) accumulation along chorionic villi of GDM placentas. To further explore whether hyperglycemia predisposes to exaggerated inflammatory response in placenta we incubated trophoblast BeWo cells in high glucose conditions and we next tested the TNF-a production capacity. Interestingly, TNF-a level was incresed and exert a pro-NETotic effect on PMN with consequent NE release. Recent studies in cancer tissues and diabetes models have described that released NE induce profound changes in the surrounding cells, altering the signal transducing cascade and promoting insulin resistance via degradation of insulin receptor substrate 1 (IRS1). Our in-vitro data indicate that addition of NE to trophoblast cell line BeWo causes degradation of IRS1 with consequent glucose uptake impairment. IRS1 is reduced in GDM placentas when compared to control placentas, suggesting that the presence of NE might be the causal factor. Taken together, our data showed that GDM is characterized by excessive NET formation and by a massive influx of pro-NETotic PMN into placentas. These findings underline the competence of NETs as a highly relevant diagnostic biomarker for GDM and NE as a new potential therapeutic target.

La gravidanza è da considerarsi una condizione pro-inflammatoria dove si osserva un’attivazione dei neutrofili circolanti. Con l'avanzare della gravidanza la concentrazione nel sangue di nucleosomi e mieloperossidasi aumenta e riflette la produzione delle trappole extracellulari dei neutrofili (NETs). Abbiamo dimostrato che in corso di diabete mellito gestazionale (GDM) tale produzione è aumentata in confronto ad una gravidanza fisiologica. Elevati livelli di glucosio e TNF-a, segni tipici presenti in corso di GDM, in vitro agiscono in modo sinergico e sono in grado di pre-attivare i neutrofili ed indurre il rilascio delle NETs. Abbiamo ipotizzato che, lo stato di iperattivazione osservato a livello sistemico possa essere associato ad una aumentata attività leucocitaria a livello placentare. A sostegno della nostra ipotesi, si osserva nei villi coriali isolati da placente GDM un’aumentata infiltrazione di PMNs pro-NETotici in associazione ad un accumulo della neutrofili elastasi (NE). Per valutare un possibile effetto pro-infiammatorio del glucosio a livello placentare, abbiamo incubato cellule di trofoblasto (BeWo) in presenza di un’elevata concentrazione di glucosio e successivamente valutato la produzione di TNF-a. È stato interessante rilevare un aumento nel rilascio di TNF- a tale da indurre un effetto pro-NETotico sui PMN con consequente rilascio della NE. Da recenti ricerche è emerso come in corso di diabete e tumore la NE possa essere internalizzata dalle cellule ed alterare la trasduzione del segnale insulinico attraverso la degradazione del substrato 1 del recettore insulinico (IRS1). Esperimenti in vitro hanno dimostrato che in presenza della NE si osserva una riduzione di IRS1 nelle cellule BeWo ed una diminuzione dell’internalizzazione del glucosio. Poichè l’espressione di IRS1 risulta ridotta nelle placente GDM é verosimile ipotizzare che la massiva presenza di NE ne può essere la causa. In conclusione, i nostri dati suggeriscono che in corso di GDM si verifica un’elevata produzione di NETs ed una massiva infiltrazione di pro-NETotici PMN nella placenta. Queste scoperte dimostrano come la NETosi abbia una significativa utilità diagnostica in corso di GDM e la NE un nuovo potenziale bersaglio terapeutico.

Neutrophils alter placental glucose metabolism in gestational diabetes mellitus via neutrophil elastase mediated IRS1 degradation / Grimolizzi, Franco. - (2017 Mar 22).

Neutrophils alter placental glucose metabolism in gestational diabetes mellitus via neutrophil elastase mediated IRS1 degradation

GRIMOLIZZI, FRANCO
2017-03-22

Abstract

Human pregnancy is associated with a mild pro-inflammatory state characterized by activation of circulatory neutrophils (PMNs). Skewing of PMNs responses toward to neutrophil extracellular traps generation (NETs) is reflected in an increased of circulating nucleosomes and myeloperoxidase with advancing gestational age. Our data indicated that this pro-NETotic profile is enhanced in women with gestational diabetes mellitus (GDM). Maternal hyperglycemia and increased levels of TNF-a are a hallmark of GDM and we show a synergistic effect of both factors on the priming and release of NETs. Moreover, we hypothesized that systemic activation was associated with activated PMN in placenta. Indeed, we observed a massive infiltration of pro-NETotic PMNs and neutrophil elastase (NE) accumulation along chorionic villi of GDM placentas. To further explore whether hyperglycemia predisposes to exaggerated inflammatory response in placenta we incubated trophoblast BeWo cells in high glucose conditions and we next tested the TNF-a production capacity. Interestingly, TNF-a level was incresed and exert a pro-NETotic effect on PMN with consequent NE release. Recent studies in cancer tissues and diabetes models have described that released NE induce profound changes in the surrounding cells, altering the signal transducing cascade and promoting insulin resistance via degradation of insulin receptor substrate 1 (IRS1). Our in-vitro data indicate that addition of NE to trophoblast cell line BeWo causes degradation of IRS1 with consequent glucose uptake impairment. IRS1 is reduced in GDM placentas when compared to control placentas, suggesting that the presence of NE might be the causal factor. Taken together, our data showed that GDM is characterized by excessive NET formation and by a massive influx of pro-NETotic PMN into placentas. These findings underline the competence of NETs as a highly relevant diagnostic biomarker for GDM and NE as a new potential therapeutic target.
22-mar-2017
La gravidanza è da considerarsi una condizione pro-inflammatoria dove si osserva un’attivazione dei neutrofili circolanti. Con l'avanzare della gravidanza la concentrazione nel sangue di nucleosomi e mieloperossidasi aumenta e riflette la produzione delle trappole extracellulari dei neutrofili (NETs). Abbiamo dimostrato che in corso di diabete mellito gestazionale (GDM) tale produzione è aumentata in confronto ad una gravidanza fisiologica. Elevati livelli di glucosio e TNF-a, segni tipici presenti in corso di GDM, in vitro agiscono in modo sinergico e sono in grado di pre-attivare i neutrofili ed indurre il rilascio delle NETs. Abbiamo ipotizzato che, lo stato di iperattivazione osservato a livello sistemico possa essere associato ad una aumentata attività leucocitaria a livello placentare. A sostegno della nostra ipotesi, si osserva nei villi coriali isolati da placente GDM un’aumentata infiltrazione di PMNs pro-NETotici in associazione ad un accumulo della neutrofili elastasi (NE). Per valutare un possibile effetto pro-infiammatorio del glucosio a livello placentare, abbiamo incubato cellule di trofoblasto (BeWo) in presenza di un’elevata concentrazione di glucosio e successivamente valutato la produzione di TNF-a. È stato interessante rilevare un aumento nel rilascio di TNF- a tale da indurre un effetto pro-NETotico sui PMN con consequente rilascio della NE. Da recenti ricerche è emerso come in corso di diabete e tumore la NE possa essere internalizzata dalle cellule ed alterare la trasduzione del segnale insulinico attraverso la degradazione del substrato 1 del recettore insulinico (IRS1). Esperimenti in vitro hanno dimostrato che in presenza della NE si osserva una riduzione di IRS1 nelle cellule BeWo ed una diminuzione dell’internalizzazione del glucosio. Poichè l’espressione di IRS1 risulta ridotta nelle placente GDM é verosimile ipotizzare che la massiva presenza di NE ne può essere la causa. In conclusione, i nostri dati suggeriscono che in corso di GDM si verifica un’elevata produzione di NETs ed una massiva infiltrazione di pro-NETotici PMN nella placenta. Queste scoperte dimostrano come la NETosi abbia una significativa utilità diagnostica in corso di GDM e la NE un nuovo potenziale bersaglio terapeutico.
PMNs; GDM; IRS-1
PMNs; GDM; IRS-1
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Descrizione: tesi_grimolizzi
Tipologia: Tesi di dottorato
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11566/245194
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