Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ПРОТЕОМНЫЙ СПЕКТР ПЛАЦЕНТЫ ПРИ ОСЛОЖНЕННОЙ БЕРЕМЕННОСТИ

Погорелова Т.Н. 1 Гунько В.О. 1 Линде В.А. 1
1 ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский институт акушерства и педиатрии» Минздрава России
Изучен протеомный профиль плаценты при физиологической беременности, преэклампсии и задержке роста плода (ЗРП). Исследования, проведенные с помощью двумерного электрофореза и времяпролетной масс-спектрометрии, позволили выявить и идентифицировать белки с различными регуляторными свойствами, интенсивность продукции которых при осложненной беременности значительно отличается от таковой при физиологической беременности. При ЗРП имеет место снижение экспрессии ряда белков, участвующих в трансмембранных процессах, ремоделировании цитоскелета, регуляции клеточного цикла, пролиферации, а также выполняющих роль шаперонов. Повышенная экспрессия отмечена для белков, опосредованно стимулирующих реакции апоптоза. Развитие преэклампсии сопровождается нарушением продукции белков, регулирующих редокс-статус в плаценте, процессы трансляции, внутриклеточного транспорта, миграции клеток, цитогенеза и продукции активных форм кислорода. Сравнительный анализ результатов исследований протеомных спектров плаценты у женщин с ЗРП и преэклампсией обнаружил также межгрупповые различия. Выявленные изменения в протеомном профиле, очевидно, отражают нарушения молекулярно-клеточных взаимодействий в плаценте и имеют патогенетическое значение в формировании осложненной беременности. Специфика развития акушерской патологии может зависеть от различия протеомных спектров плаценты.
протеомный анализ
плацента
преэклампсия
задержка роста плода
1. Artal-Sanz M., Tavernarakis N. Prohibitin and mitochondrial biology. М. Artal-Sanz, N. Tavernarakis. // Trends Endocrinol. Metab. – 2009. – Vol. 20, № 8. – Р. 394–401.
2. Babakov V.N., Petukhova O.A., Turoverova L.V., Kropacheva I.V., Tentler D.G., Bolshakova A.V., Podolskaya E.P., Magnusson K.E., Pinaev G.P. RelA/NF-kappaB transcription factor associates with alpha-actinin-4. // Exp. Cell Res. – 2008, Vol. 314, № 5, Р. 1030–1038.
3. Barbosa E.B., Vidotto A., Polachini G.M., Henrique T. Proteomics: methodologies and applications to the study of human diseases. // Rev. Assoc. Med. Bras. – 2012. – Vol. 58, № 3. – P. 366–375.
4. Bernard K.R., Jonscher K.R., Resing K.A., Ahn N.G. Methods in functional proteomics: two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis with immobilized pH gradients, in – gel digestion and identification of proteins by mass spectrometry. // Methods Mol. Biol. – 2004. – Vol. 250. – Р. 263–282.
5. Cappello F., E. Conway de Macario , Marasà L. Hsp60 expression, new locations, functions and perspectives for cancer diagnosis and therapy. // Cancer Biol. Ther. – 2008. – Vol. 7, № 6, P. 801–809.
6. Gharesi-Fard B., J. Zolghadri, E. Kamali-Sarvestani. Proteome differences of placenta between pre-eclampsia and normal pregnancy // Placenta. – 2010. – Vol. 31, № 2. – Р. 121–125.
7. Jeon Y.J., Kim D.H., Jung H., Chung S.J., Chi S.W., Cho S., Lee S.C., Park S.G., Bae K.N. Annexin A4 interacts with the NF-kappaB p50 subunit and modulates NF-kappaB transcriptional activity in a Ca2+-dependent manner. //Cell Mol Life Sci. – 2010. – Vol. 67, № 13. – P. 2271–2281.
8. Lin J.J., Eppinga R.D., Warren K.S., McCrae K.R. Human tropomyosin isoforms in the regulation of cytoskeleton functions. // AdVol. Exp. Med. Biol. – 2008. – Vol. 644, Р. 201–222.
9. Rescher U, Gerke VOL. Annexins-unique membrane binding proteins with diverse functions. // J. Cell Sci. – 2004. – Vol. 117, pt. 13. – Р. 2631–2639.
10. Piljic. A., Schultz C. Annexin A4 self-associationmodulates general membrane protein mobility in living cells. // Mol. Biol. Cell. – 2006. – Vol. 17, № 7. – Р. 3318–3328.
11. Shnyder S.D., Hubbard M.J. ERp29 is a ubiquitous resident of the endoplasmic reticulum with a distinct role in secretory protein production. // J. Histochem Cytochem.. – 2002. – Vol. 50, № 4. – P. 557–566.
12. Upadhyay R.D., Balasinor N.H., Kumar A.V., Sachdeva G. Proteomics in reproductive biology: beacon for unraveling the molecular complexities. // Biochim. Biophys. Acta. – 2013. – Vol. 1834, № 1. – Р. 8–15.
13. Yang Y., Li Z. Roles of heat shock protein gp96 in the ER quality control: redundant or unique function? // Mol. Cells. – 2005. – Vol. 20, № 2. – P. 173–182.
14. Zuo S., Xue Y, Tang S. 14-3-3 epsilon dynamically interacts with key components of mitogen-activated protein kinase signal module for selective modulation of the TNF-alpha-induced time course-dependent NF-kappaB activity. // J. Proteome Res. – 2010. – Vol. 9, № 7. – P. 3465–3478.

Высокотехнологичные методические подходы молекулярной медицины с использованием современных постгеномных технологий позволяют выяснить ранее неизвестные механизмы развития осложненной беременности. К числу таких технологий относится протеомный анализ, дающий представление о совокупности белков исследуемой ткани и создающий качественно новые возможности для системных поисков молекулярных маркеров патологического процесса [3, 12].

Поскольку развитие беременности связано с молекулярно-клеточными изменениями не только в организмах матери и плода, но и в плаценте, обеспечивающей их взаимосвязь, изучение плацентарного протеомного профиля может дать важную информацию о механизмах развития акушерской патологии. Лидирующими осложнениями беременности, приводящими к пренатальной заболеваемости и смертности, являются преэклампсия и ЗРП. Однако данные о протеомном спектре плаценты при этих состояниях малочисленны и неоднозначны [6].

Целью настоящей работы явилось изучение протеомного профиля плаценты при преэклампсии и ЗРП.

Материалы и методы исследования

Исследованы плаценты 52 женщин в возрасте от 23 до 33 лет (в среднем 25,9 ± 0,4 года), составившие 3 группы. В 1-ю группу вошли 15 женщин с неосложненным течением беременности и родов, во 2-ю – 18 женщин, у которых беременность осложнилась преэклампсией средней степени тяжести в соответствии с международной классификацией болезней (МКБ-10, код-014.0), в 3-ю группу – 19 женщин, с ассиметричной формой ЗРП (МКБ-10, код – Р.05.0). По возрасту, соматическому и акушерско-гинекологическому анамнезу пациентки обследуемых групп были сопоставимы.

Материалом исследования служили плаценты, взятые сразу после родов. Протеомные карты плацентарной ткани получали с помощью высокоразрешающего двумерного электрофореза в полиакриламидном геле (приборы Protein IEF Cell и Protean II xi Multi-Cell, «Bio-Rad», США), который включал в первом направлении изоэлектрическое фокусирование (IPC – стрипы рH 3,0–10,0 , прибор IEF Cell, «Bio-Rad», США), во втором – вертикальный электрофорез (8–16,5 % гель, прибор Protein II xi Multi-Cell, «Bio-Rad», США). Для получения аналитических гелей использовали загрузку белка – 180 мкг/гель. Окрашивание белковых пятен осуществили азотнокислым серебром, затем фореграммы сканировали и анализировали с использованием пакета программ PDQuest («Bio-Rad», США). Идентификацию белков после вырезания пятен из геля и процедуры трипсинолиза проводили методом времяпролетной масс-спектрометрии [4] на масс-спектрометре Autoflex II («Bruker», Германия) с помощью программы Mascot MS Search (Matrix Science, Великобритания) и баз данных NCBI и Swiss-Prot.

Статистическую обработку данных осуществляли с использованием лицензионного пакета программ Statistica (версия 6.0. фирмы StatSoft. Jnc.). Достоверность различий между сравниваемыми группами: для каждого белка отличия определяли с помощью c2-критерия и четырехпольных таблиц сопряженности качественных признаков. Результаты оценивали как статистически значимые при p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Проведенный протеомный анализ позволил идентифицировать белки с различными функциями и свойствами, обеспечивающими возможность многосторонней регуляции метаболизма плаценты, значительная часть которых обнаруживается во всех обследованных группах женщин. В то же время белковый состав плацентарной ткани при физиологической и осложненной беременности имеет определенные отличия (таблица).

Белки плаценты, идентифицированные при физиологической беременности, ЗРП и преэклампсии

п/п

Название белка

№ в базе Swiss-Prot

Mm, кДа

pI

Физ.

бер.

ЗРП

Пре-

экл.

1

α-актинин-4

O43707

105.4

5.2

+*

+*

2

Эндоплазмин

P14625

92.4

4.9

+*

+*

3

β-тропомиозин

P07951

32.8

5.1

+*

+*

4

Виментин

P08670

53.7

4.4

+**

5

Аконитатгидратаза, митохондриальная

Q99798

85.4

7.9

–**

+*

6

Белок теплового шока 60 кДа, митохондриальный

P10809

61.0

4.8

–**

+*

7

Пероксиредоксин-4

Q13162

30.8

5.2

–**

+*

8

Белок 14-3-3 эпсилон

P62258

29.2

5.8

–**

+*

9

β-актин

P60709

41.7

5.2

+

–*

–*

10

α-субъединица 6 типа протеасомы

P60900

38.6

5.7

+

–*

–*

11

60S кислый рибосомальный белок

P05388

34.2

5.6

+

–*

–*

12

Аннексин A4

P09525

32.9

5.4

+

–*

–*

13

Субъединица 2 комплекса Arp 2/3

O15144

32.1

6.2

+

–*

–*

14

α-тропомиозин

P09493

32.7

4.2

+

–*

–*

15

γ-актин

P63261

41.7

5.3

+

–*/**

+

16

Актин-подобный белок 2

P61160

38.7

6.3

+

–*/**

+

17

Актин-подобный белок 3

P61158

52.3

5.4

+

–*/**

+

18

Нейтральная α-гликозидаза AB

Q14697

96.8

5.7

+

–*/**

+

19

γ-аминобутиральдегид-дегидрогеназа

P49189

53.8

5.6

+

–*/**

+

20

Цитратсинтаза, митохондриальная

O75390

38.0

7.0

+

–*/**

+

21

Дельта (3.5)-Дельта (2.4)-диеноил-КоА- изомераза, митохондриальная

Q13011

30.1

6.9

+

–*/**

+

22

Прохибитин

P35232

29.8

5.1

+

–*/**

+

23

Эндоплазматический ретикулярный белок ERp29

P30040

29.0

5.2

+

–*/**

+

24

Аннексин A2

P07355

28.0

7.0

+

–*/**

+

Примечание. «+» – появление белка, «–» – отсутствие белка, Mm-молекулярная масса, pI – изоэлектрическая точка, * – появление или отсутствие белков при осложненной беременности относительно физиологической статистически значимо,** – появление или отсутствие белков при ЗРП относительно преэклампсии статистически значимо.

Так, при ЗРП обнаружено снижение экспрессии белков, имеющих важное значение в регуляторных процессах. Эндоплазматический ретикулярный белок ERp29 является шапероном и ключевым фактором в фолдинге эндогенных секреторных белков. Подавление продукции этого белка может приводить к дисфункции протеасом и изменению интенсивности клеточной пролиферации [11]. Уменьшение экспрессии аннексинов А2 и А4, учитывая их роль в трансмембранном транспорте и ремоделировании цитоскелета [9, 10], очевидно, сопровождается нарушением этих процессов в плаценте. К выраженным отрицательным последствиям приводит снижение уровня прохибитина – многофункционального белка, расположенного на внутренней мембране митохондрий. Являясь шапероном этих субклеточных фракций, он регулирует в них клеточный цикл на уровне фаз G1 и S. Кроме того, прохибитин действует как транскрипционный модулятор α-рецептора эстрогена, что особенно важно для плацентарной ткани [1]. Снижение экспрессии еще двух белков, связанных с митохондриями, – цитратсинтазы и диеноил-КоА-изомеразы, в свою очередь, ухудшает работу данных клеточных структур и может сопровождаться уменьшением генерации энергии в плацентарной ткани.

Что касается актин-подобных белков 2 и 3, а также β – и γ – актинов, выполняющих различные функции в клеточных структурах, то нарушение их продукции будет сопровождаться угнетением этих функций, в частности, регуляции транспортных процессов. Снижение экспрессии кислого рибосомального белка 60S, участвующего в регулировании реакций трансляции, усугубляет метаболический дисбаланс в плаценте при ЗРП [5].

Изменение продукции белков при ЗРП проявляется не только в снижении, но и увеличении уровня некоторых из них. К числу таких белков относится α-актинин-4, связывание которого с транскрипционным фактором NF-kB, модифицирует внутриклеточные функции последнего, в том числе, усиливает экспрессию генов, запускающих апоптоз [2]. Повышенная продукция виментина и β-тропомиозина, отвечающих за сохранность структуры цитоскелета, может иметь компенсаторное значение, направленное на поддержание клеточной целостности в условиях осложненной гестации. Увеличение экспрессии молекулярного шаперона – эндоплазмина, играющего важную роль в эндоплазматическом ретикулуме при ядерной сигнализации, фолдинге и секреции ряда белков [13], по-видимому, будет отражаться на процессах, находящихся в сфере влияния данного полипептида – белковом гомеостазе и клеточной дифференцировке.

Протеомный анализ плаценты при беременности, осложнившейся преэклампсией, выявил отсутствие 6 белков. В их числе следует отметить субъединицу 2 комплекса Arp 2/3 (actin-related protein – актин-подобный белок), необходимого для поддержания сосудистого компонента плацентарной ткани, 60S кислый рибосомальный белок, 20S протеасому (α-субъединица 6-типа), ответственную за интенсивность катаболической фазы плацентарного метаболизма. Кроме того, обнаружено снижение экспрессии аннексина А4, α-тропомиозина и β-актина. Поскольку немышечные изоформы актина находятся в цитоплазматических структурах в виде микрофиламентов, участвующих в транспорте внешнего сигнала с поверхности клетки в ядро, то модификация их продукции приводит к нарушению внутриклеточного транспорта. В то же время, α-тропомиозин, комплексируясь с актиновыми филаментами, обеспечивает миграцию клеток и цитокенез [8].

Развитие преэклампсии сопровождается также появлением дополнительных белков-отличия. Выявленное повышение экспрессии митохондриальной аконитатгидратазы и пероксиредоксина-4 может играть значительную роль в изменении свободнорадикальных процессов и редокс-статуса плаценты, что является важной составляющей развития окислительного стресса, сопровождающего прогрессирование преэклампсии.

Усиленная продукция таких молекулярных шаперонов, как белок теплового шока 60 (Hsp60) и эндоплазмин, контролирующих процессы ремоделирования нативного состояния белков [5,13], возможно, имеет компенсаторный характер в поддержании корректного фолдинга ряда регуляторных белков. Появление белка 14-3-3 эпсилон, связанного с модулированием эффекторных влияний трансформирующего фактора роста-β и фактора некроза опухоли-α, может приводить к усилению апоптоза [14]. В свою очередь, повышение экспрессии проапоптозных генов может способствовать увеличению продукции ά-актинина-4, образующего мультимолекулярный комплекс с ядерным фактором NF-kB [7].

Сравнительный анализ результатов исследования плаценты при ЗРП и преэклампсии позволил обнаружить как общие изменения протеомного профиля по сравнению с таковым при физиологической беременности, так и определенные отличия.

Заключение

Таким образом, материалы настоящей работы свидетельствуют о том, что развитие осложненной беременности происходит на фоне изменения продукции белков, участвующих в регуляции апоптоза, редокс-статуса, клеточной дифференцировки и пролиферации, обладающих функциями шаперонов, трансдукторов клеточной сигнализации. Данные изменения, очевидно, имеют патогенетическое значение в формировании осложненной беременности. Различие в протеомных спектрах плаценты может определять специфику развития акушерской патологии.

Рецензенты:

Друккер Н.А., д.б.н., главный научный сотрудник отдела медико-биологических проблем в акушерстве, гинекологии и педиатрии, ФГБУ «РНИИАП» Минздрава России, г. Ростов-на-Дону;

Микашинович З.И., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой общей и клинической биохимии № 1 с курсом органической и неорганической химии, ГБОУ ВПО «РостГМУ» Минздрава России, г. Ростов-на-Дону.


Библиографическая ссылка

Погорелова Т.Н., Гунько В.О., Линде В.А. ПРОТЕОМНЫЙ СПЕКТР ПЛАЦЕНТЫ ПРИ ОСЛОЖНЕННОЙ БЕРЕМЕННОСТИ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-5. – С. 1029-1032;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37510 (дата обращения: 23.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074