Motilität von humanen endometrialen Stromazellen : Rolle in der Implantation und Plazentation

Abstract

Für die erfolgreiche Implantation einer humanen Blastozyste und Ausbildung der Plazenta ist die tiefe Invasion der Trophoblastzellen in das Endometrium Grundvoraussetzung. Neuere Studien zeigen, dass dezidualisierte endometriale Stromazellen ebenfalls ein migratorisches Potential besitzen. Hierdurch könnte die Umstrukturierung des Gewebes und die Einnistung der Blastozyste aktiv unterstützt werden. In dieser Arbeit wurde die gerichtete (Chemotaxis) und die ungerichtete (Chemokinese) Migration nicht dezidualisierter und dezidualisierter humaner endometrialer Stromazellen verglichen. Faktoren, welche zum Zeitpunkt der Implantation lokal im uterinen Milieu nachgewiesen worden waren, sowie Trophoblast-Sekretionsprodukte wurden hinsichtlich ihres Einflusses auf die Migration untersucht. Zusätzlich sollten die beteiligten Signaltransduktionen aufgeschlüsselt werden. Es zeigte sich, dass die Dezidualisierung das basale migratorische Potential endometrialer Stromazellen leicht erhöhte. Unter den Chemotaxis auslösenden Faktoren war einzig PDGF-BB in der Lage, auch eine chemokinetische Motilität der endometrialen Stromazellen zu induzieren. Die chemotaktische Antwort auf HB-EGF wurde durch Dezidualisierung der Zellen verstärkt, was mit einer erhöhten Expression seines Rezeptors EGFR korrelierte. Überstandsmedium sowohl von der Trophoblastzelllinie AC-1M88 als auch von primären Chorionzotten-Explantaten löste eine Chemotaxis aus. Anhand einer Proteom-Analyse wurde PDGF-AA als chemotaktisch aktive Komponente der Trophoblast-Überstände identifiziert, wohingegen die Sekretionsprodukte MIF, PLGF, TGF-β1 und VEGF unwirksam waren. PDGF-BB und HB-EGF wurden in den Trophoblast-Überstandsmedien nicht aufgefunden. Inhibitor-Studien zeigten, dass Signalkaskaden unter Beteiligung von PI3K/Akt(Ser473), ERK1/2 und p38 für die Chemotaxis relevant sind, während eine Chemokinese vorrangig von der Aktivierung des PI3K/Akt(Ser473)-Weges abhängig ist. Sowohl Chemotaxis als auch Chemokinese wurden durch Inhibierung der RhoA/ROCK-Signaltransduktion massiv stimuliert.

Zusammenfassend könnte folgendes Modell postuliert werden: Vom Trophoblasten ausgehende chemotaktische Signale, unter anderem PDGF-AA, veranlassen die sich in der Nähe des Invasionsortes befindlichen dezidualisierten Stromazellen, sich in Richtung des „Eindringlings“ zu bewegen. In der sich ausbildenden Dezidua führen von verschiedenen Zelltypen produzierte Faktoren, wie HB-EGF und PDGF-BB, zu einer Migration in Richtung lokaler Gradienten, und PDGF-BB stimuliert darüber hinaus die generelle ungerichtete Motilität der endometrialen Stromazellen. Insgesamt unterstützen diese Prozesse den für Implantation und Plazentation erforderlichen Gewebeumbau.

Successful implantation of a human blastocyst and formation of the placenta requires deep invasion of the trophoblast into the decidualized endometrium. It is assumed that decidualized tissue forms a passive barrier that limits trophoblast invasion. Recently, it became evident that human endometrial stromal cells also have remarkable motile and invasive capacities, which may facilitate the extensive tissue remodelling associated with implantation and placentation. In the present study, directed migration (chemotaxis) and random migration (chemokinesis) of non-decidualized and decidualized human endometrial stromal cells were characterized. Local factors, present in the uterine environment at the time of implantation, and trophoblast-derived factors were tested for their ability to modulate stromal cell motility. Further, involved signalling pathways were dissected. A modest increase of basal motility was observed in human endometrial stromal cells upon decidualization. Among the factors inducing chemotactic migration, solely PDGF-BB also elicited a chemokinetic response. Chemotaxis towards HB-EGF was increased in decidualized human endometrial stromal cells compared to non-decidualized human endometrial stromal cells, coincident with up-regulation of the HB-EGF receptor EGFR. Chemotaxis of endometrial stromal cells was stimulated by supernatants prepared from the trophoblast cell line AC-1M88 and from first trimester villous explant cultures. Proteome profiling of trophoblast supernatants revealed PDGF-AA as a chemotactic component, whereas other prominent trophoblast secretions, including MIF, PLGF, TGF-β1 and VEGF, were ineffective. PDGF-BB and HB-EGF were not detectable as trophoblast secretory products. By using specific pathway inhibitors, signalling through ERK1/2, PI3K/Akt(Ser473) and p38 were demonstrated to be involved in chemotaxis. Chemokinesis, on the other hand, appeared to depend mainly on activation of the PI3K/Akt(Ser473) pathway. Chemotaxis and chemokinesis were both massively stimulated by inhibition of the RhoA/ROCK signalling cascade. In conclusion, we postulate the following scenario for early human pregnancy: Trophoblast-derived products, including PDGF-AA, induce a chemotactic response in decidualized endometrial stromal cells towards the implanting intruder. Within the developing decidua, various cell populations produce factors like HB-EGF and PDGF-BB, which trigger endometrial stromal cell migration in response to local gradients. PDGF-BB additionally stimulates random endometrial stromal cell motility. In concert, these processes contribute to tissue remodelling at the fetal-maternal interface.