Ruolo del pathway degli inositoli e delle nanoplastiche nella placenta. Effetti sul tessuto villoso e sulle cellule del trofoblasto

Background: Maternal obesity in pregnancy set an adverse intrauterine environment, leading to altered fetal programming in utero and modification in placenta’s cell functions, causing to the fetus later onset of adult disease. On this ground, Inositols (INO) are insulin-sensitizing agents that have been shown to improve insulin resistance in women with obesity, gestational diabetes, and metabolic syndrome. Moreover, nano plastics (NPs) contaminants in the environment can act as endocrine disruptors, altering normal functions of placental cells, and, possibly, causing damage to the fetus. Hypothesis: We hypothesized that intracellular INO pathway is altered in obese placental cells and INO supplementation modulate cell placental functions. NPs treatment in vitro might affect trophoblast cellular activity leading to placental dysfunctions during gestation. Study design: In a non-randomized experimental study, thirty-four placental explants were collected from uncomplicated obese (OB) and normal weight (CTRL) women undergoing elective cesarean section, at term. Tissues were snap frozen in liquid nitrogen. Critical proteins involved in INO intake (SMIT1, SMIT2), synthesis (ISYNA), catabolism (MIOX) and calcium-release pathway (ITPR1 and CN) were analyzed. Total proteins were extracted with RIPA buffer, their concentrations measured with BCA assay and quantified by Western Blot (WB). Placental villous tissue was used for INO soluble quantification between the two groups by colorimetric assay. To investigate the effect of INO treatment on placental cells, a trophoblast human cell line (HTR8/SVneo) was used for in vitro experiments. Proliferation assay study was performed after 24h of INO stimulation. ITPR1, cleaved active CAS3 and VEGF protein level were quantified after INO stimulation, to investigate on INO role on modulating placental functions, including cell proliferation, apoptosis and placental vascularization. The effect of plastic contaminants on placental cells was analyzed via in vitro treatment on HTR8/SVneo cells with NP spheres to study cell morphological alterations and to perform cytotoxicity assay. NP conjugated with were used for immunofluorescent analysis for internalization of plastics in placenta. Results: Intracellular INO pathway in obese placental villous tissue is altered as revealed from ITPR1 and cleaved CN upregulation. We did not observed modification in uptake, synthesis and catabolism of INO molecules. Importantly, INO quantification assay demonstrated a decreased of INO content in obese placentas compared to healthy lean controls. In vitro stimulation with INO for 24h showed a decreased in proliferation rate of HTR8/SVneo cell line in a dose dependent way. NPs treatment induced a morphological alteration of trophoblast cells. NPs in vitro stimulation increased cell death and showed a cytotoxic effect on placental cells. NPs were found in the cytoplasm modulating cellular functions. Conclusions: Maternal obesity in pregnancy has serious consequences on placental cell functions. Inositol supplementation during pregnancy is a promising strategy to counteract placental damage acting on different pathways. Lifelong exposure to nano plastics cause trophoblast cell death and alteration on cellular morphology and might affect placental function and its physiology leading to abnormal maternal and neonatal health.

Background: L’obesità materna in gravidanza crea un ambiente intrauterino avverso, portando ad un’alterata programmazione fetale in utero e alla modificazione delle funzioni cellulari della placenta, causando nel feto una successiva insorgenza della malattia in età adulta. Su questa base, gli inositoli (INO) sono agenti insulino-sensibilizzanti che hanno dimostrato di migliorare la resistenza all’insulina nelle donne con obesità, diabete gestazionale e sindrome metabolica. Inoltre, le nanoplastiche (NP) presenti nell’ambiente possono agire come interferenti endocrini, alterando le normali funzioni delle cellule placentari e, di conseguenza, causare danni al feto. Ipotesi: Abbiamo ipotizzato che il pathway intracellulare dell'INO sia alterato nelle cellule di placente obese e che il trattamento con INO moduli le funzioni delle cellule placentari. Il trattamento con NP in vitro potrebbe influenzare l'attività cellulare del trofoblasto portando a disfunzioni della placenta durante la gestazione. Disegno dello studio: Nello studio sperimentale non randomizzato, sono stati raccolti trentaquattro espianti di placenta da donne obese senza complicazioni (OB) e di peso normale (CTRL) sottoposte a taglio cesareo elettivo, a termine. I tessuti sono stati congelati in azoto liquido e conservati a -80°C. Sono state analizzate proteine critiche coinvolte nel pathway di INO (SMIT1, SMIT2), nella sua sintesi (ISYNA), catabolismo (MIOX) e nella via di rilascio del calcio (ITPR1 e CN). Le proteine totali sono state estratte con RIPA, le loro concentrazioni misurate con il test BCA e quantificate mediante Western Blot (WB). Il tessuto villoso placentare è stato utilizzato per la quantificazione dell'INO tra i due gruppi mediante saggio colorimetrico. Per studiare l'effetto del trattamento con INO sulle cellule placentari, è stata utilizzata una linea cellulare umana di trofoblasto (HTR8/SVneo) per gli esperimenti in vitro. Lo studio del test di proliferazione è stato eseguito dopo 24 ore di stimolazione con INO. ITPR1, CAS3 e il livello di proteina VEGF sono stati quantificati dopo la stimolazione con INO, per indagare sul ruolo di INO sulla modulazione delle funzioni placentari, tra cui proliferazione cellulare, apoptosi e vascolarizzazione. L'effetto di NP sulle cellule del trofoblasto è stato analizzato tramite trattamento in vitro su cellule HTR8/SVneo con sfere NP per studiare le alterazioni morfologiche cellulari e per eseguire test di citotossicità. NP coniugati con sono stati utilizzati per l'analisi immunofluorescenti per l'internalizzazione della plastica nella placenta. Risultati: INO nel tessuto villoso placentare obeso risulta alterato come rivelato da over espressione di ITPR1 e dalla CN clivata. Non abbiamo osservato modifiche nell'assorbimento, nella sintesi e nel catabolismo delle molecole di INO. È importante sottolineare che il test di quantificazione dell'INO ha dimostrato una diminuzione del contenuto di INO nelle placente obese rispetto ai controlli magri sani. La stimolazione in vitro con INO per 24 ore ha mostrato una diminuzione del tasso di proliferazione della linea cellulare HTR8/SVneo in maniera dose-dipendente. Il trattamento con NP ha indotto un'alterazione morfologica delle cellule del trofoblasto e ha aumentato la morte cellulare mostrando un effetto citotossico. Conclusioni:L'obesità materna in gravidanza ha gravi conseguenze sulle funzioni delle cellule e del tessuto villoso placentare. L’integrazione di inositolo durante la gravidanza è una strategia promettente per contrastare il danno placentare agendo su diversi percorsi. L’esposizione permanente alle NPs causa la morte delle cellule del trofoblasto e l’alterazione della morfologia cellulare e potrebbe influenzare la funzione placentare e la sua fisiologia portando a condizioni di salute materna e neonatale anormali.