Apoptosis Placentaria Durante El 1er Trimestre De Embarazo

sumario

EUROPEAN JOURNAL OF

obstetrics & GYNECOLOGY AND REPRODUCTIVE BIOLOGY

European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology (Ed. Española) 2002; 2: 142-146

Apoptosis en la placenta humana durante el primer trimestre: papel para mantener el privilegio inmune en la superficie materno-fetal y en el remodelado del trofoblasto Malgorzata Jerzaka,b, Paul Bischofc Laboratorio de Inmunología Reproductiva, Instituto de Inmunología y Terapia Experimental, Academia de Ciencias Polish, 12 R. Weigl St., 53-114 Wroclaw, Polonia

a

Departamento de Obstetricia y Patología de la Gestación, Facultad de Medicina de la Universidad, Lublín, 16 S. Staszic St., 20-081, Lublín, Polonia

b

Departamento de Obstetricia y Ginecología, Hospital de la Universidad de Ginebra, Bd de la Cluse, 32, CH-1211, Ginebra, Suiza

c

Aceptado: 28 mayo 2001

Resumen Se ha propuesto que la apoptosis es un mecanismo para mantener el privilegio inmune. Se cree que la expresión del ligando Fas (FasL) en el trofoblasto humano es un mecanismo que protege frente a la acción lítica de las células inmunes activadas de la decidua que expresan el receptor Fas (Fas-R). Por esto, el objetivo de esta revisión fue determinar el papel de la apoptosis en el mantenimiento de la gestación precoz, de acuerdo con los últimos trabajos publicados. Realizamos una búsqueda de todos los artículos sobre el tema publicados en MEDLINE. Los datos indican que la apoptosis puede servir como un mecanismo no sospechado antes que permite la tolerancia del feto frente al sistema inmune materno. La apoptosis de células inmunes maternas se produce en la decidua humana principalmente por medio de señales Fas-FasL o del receptor del ligando inductor de la apoptosis relacionado con TNF (TRAIL-R)-ligando inductor de la apoptosis relacionado con TNF (TRAIL). Esto podría ser un mecanismo de defensa frente al rechazo del injerto fetal por el sistema inmune materno. Además, en esta revisión también se discute la contribución de la muerte celular programada al recambio celular placentario y al remodelado durante el primer trimestre de la gestación. © 2002 Elsevier Science Ireland Ltd. Reservados todos los derechos. Palabras clave: Apoptosis; Lingando fas; Células natural killer; Placenta; Células T.

Introducción Durante la gestación, el útero y la placenta son zonas inmunológicamente privilegiadas, en las cuales la actividad inmune disminuye eficazmente [1]. Se han descrito varios mecanismos protectores de las células del trofoblasto de la destrucción inmune mediada por linfocitos T activados y células natural killer (NK) CD16+. Entre ellos, los más importantes son: separación parcial del embrión de la madre, niveles bajos del complejo de histocompatibilidad principal (MHC) en las células fetales [2], fenómeno de citocinas de Th2 inducido por la gestación [3-6], privilegio inmune de la superficie materno-fetal [1,2,7]. El privilegio inmune se expresa sistemáticamente, puede ser transitorio (durante la gestación) y es necesario para la supervivencia del implante del feto hata llegar al período a término, a pesar de que haya linfocitos T maternos específicos frente a los antígenos MHC heredados del padre [1]. Se ha propuesto que la apoptosis de las células inmunes es un mecanismo para mantener el privilegio inmune [8].

La inducción de la muerte de las células apoptósicas puede ser también un factor que limita la proliferación de los linfocitos después de la activación [9]. Las características de la apoptosis son: contracción celular, reorganización del núcleo celular, desarrollo de ampollas activas en la membrana y fragmentación en vesículas unidas a las membranas conocidas como cuerpos apoptósicos. Estos cuerpos, después, son fagocitados por los macrófagos, sin que se produzca una respuesta inflamatoria (al contrario que la necrosis). La apoptosis se asocia con fragmentación del ADN oligonucleosómico que produce una forma de "escalera" en la electroforesis en gel de agarosa [10,11]. La regulación de la apoptosis es compleja y afecta a una familia de proteínas relacionadas que pueden promover o inhibir este proceso. La susceptibilidad de la célula para someterse a apoptosis está controlada a través de la interacción de inhibidores relacionados con bcl-2 (por ejemplo, producto del protooncogen bcl-2) y promotores de la apoptosis (por ejemplo, bax) [11-13]. Algunos datos recientes indican que Fas (CD95), un receptor de superficie que per-

Jerzak M, Bischof P. Apoptosis in the first trimester human placenta: the role in maintaining inmune privilege at the maternal-joetal interface and in the trophoblast remodeling. European Journal of Obstetrics & Gynecology and reproductive Biology 2002;100:138-142 (usen esta cita al referirse al artículo).

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tenece a la familia de los receptores del factor de necrosis tumoral (TNFR) es un mediador de la apoptosis por medio de su unión a su ligando FasL [8,9,14]. Fas se expresa mucho en los linfocitos T activados y en las células NK [14]. Se ha sugerido la importancia del sistema Fas-FasL en el mantenimiento del privilegio inmune de diferentes compartimentos tisulares, incluidos los testículos [15], ojos [16] y placenta [1].

TRAIL-R2 DR5 DR6

THANK

TRADD

La incidencia del papel de la apoptosis en el mantenimiento del privilegio inmune en la superficie maternofetal Algunos estudios indican que la capa citotrofoblástica interna (CTB) y sinciotiotrofoblástica externa (STB) de anclaje y las vellosidades flotantes de la placenta en el primer trimestre expresan FasL [17-29]. La expresión de FasL por el trofoblasto humano se ha propuesto como un mecanismo para dar protección frente a la acción lítica de las células inmunes de la decidua [17,19,20,25]. En ratones, FasL se posiciona para evitar el intercambio de células inmunes activadas entre la madre y el feto. FasL impide el tráfico de células inmunes activadas Fas+ en la superficie materno-fetal [19]. Fas se expresa en linfocitos CD45+ (antígeno común de leucocitos), encontrados en la decidua materna [26-28]. Se ha observado que los linfocitos de sangre periférica, activados por fitohemaglutinina e interleucina-2, que fueron cocultivados con trofoblasto, experimentaron apoptosis [28]. De acuerdo con Coumans et al., la frecuencia de muerte celular en la población de linfocitos CD3+ en sangre periférica es mayor cuando estas células linfoides se cocultivan con trofoblasto que expresa FasL que cuando se cultivaron solas [24]. Nuestros datos demuestran la expresión de Fas en linfocitos T CD3+ de la decidua en el primer trimestre de la gestación humana [21]. Se ha demostrado recientemente que el Fas expresado por las células de la CTB de la placenta humana no regula la apoptosis. Esto indica que la respuesta Fas se inactiva por un mecanismo desconocido que evita la muerte por FasL expresado constitutivamente en la capa CTB o STB vecinas [29]. Por tanto, el FasL de la superficie materno-fetal probablemente protege a la placenta contra un efecto de los leucocitos maternos. El papel de las moléculas reclutadas por el sistema de señales Fas-FasL, como, por ejemplo, las caspasas, parece ser importante en el desarrollo de la placenta humana. Las caspasas son una familia de cisteína-proteasas itracelulares que dividen sus sustratos específicos en residuos de ácido aspático [30-32]. Estas proteasas participan en el proceso y regulación de la apoptosis por las citocinas. Los miembros de la familia similares a la caspasa-3 (caspasa-2, caspasa-3, caspasa-6, caspasa-8, caspasa-9, caspasa-10) son responsables de la apoptosis. Se ha demostrado recientemente la expresión de las caspasas iniciadoras 8 y 10 y la actividad de la caspasa-8 en la capa CTB villosa y también se expresan en esta zona las proformas de las caspasas ejecutoras 3

TRAIL-R1 DR4

FAS

TNFR1

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TRADD

FADD CASPADE-8 (CASPASE-10)

APOPTOSIS Figura 1. Activación de las caspasas por la familia TNFR en la placenta humana. Se han identificado seis miembros de la familia TNFR que contienen dominios de muerte citosólicos en la placenta humana. En la agrupación inducida por ligandos, estos dominios citosólicos reclutan a las proteínas adaptadoras: TRADD y/o proteína de dominio de muerte asociada a Fas (FADD) y, probablemente, a otras que no se han descubierto todavía. Entonces FADD se une al dominio del efector de muerte (DED) que contiene procaspasas, procaspasa-8 y quizás procaspasa-10, lo que produce la activación de las caspasas y desencadena la cascada apoptósica. La proteasa en esta vía puede dividir y activar a la procaspasa-3. La caspasa-3 es una protesa clave que se activa durante los estadios precoces de la muerte celular programada, por lo que es un marcador de las células que van a someterse a apoptosis.

Otras L FasL

Fas

PS-flip Familia caspasa-1

Otros R Activación de nucleasas Degradación del ADN

Bcl-2 PS-flip Procaspasa-3 Caspasa-3

Figura 2. Moléculas que participan en la cascada apoptósica de las células trofoblásticas. Parte del dominio extracelular de FasL se divide para unirse al receptor Fas, activando así a la familia de las caspasas, que inicia la cascada apoptósica. La activación de las caspasas origina que el extremo superior de la fosfatidilserina de la cubierta membranosa interna se proyecte hacia la externa y, finalmente, en la secuencia de la vía de la apoptosis está la activación de la caspasa-3, que es la ejecutora de la apoptosis. Bcl-2 codifica las proteínas de la membrana mitocondrial externa y puede inhibir la activación de la caspasa-3. La caspasa-3 divide el citoplasma y las proteínas nucleares e inicia los estadios reversibles de la cascada apoptósica.

y 6. Sin embargo, la activación de las caspasas 3 y 6 sólo pudo demostrarse en la capa STB después de la fusión sincitial [30,31,33]. La activación de las caspasas por los miembros de la familia TNFR se muestran en las Figuras 1 y 2. El ligando inductor de la apoptosis relacionado con TNF (TRAIL), como FasL, es un miembro de la familia

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TNFR y por medio de la unión a su receptor (TRAIL-R) controla las vías de transducción de la señal apoptósica. TRAIL-R activa la vía de señales de TRAIL, por ejemplo, DR4 (TRAIL-R1) y DR5 (TRAIL-R2) o puede actuar como reclamo, por ejemplo, DcR1/TRID y DcR2/TRUNDD [32]. Phillips et al. demostraron la presencia de ARNm codificadores de TRAIL, así como los cuatro receptores de TRAI-L (DR4, DR5, DcR1, DcR2) en la placenta humana [34]. La proteína TRAIL abunda en la capa STB, que está en contacto cercano con la sangre materna que contiene células inmunes, y la expresión de TRAIL-R aumenta en presencia de INF-γ. Recientemente, se ha identificado en la placenta un nuevo dominio de muerte que contiene a TNFR, denominado receptor de muerte-6 (DR6), que interacciona con el dominio de muerte asociado con TNFR1 (TRADD) [35]. Otra nueva citocina, que pertenece a la familia TNF, llamada THANK (un homólogo de TNF que activa la apoptosis), parece activar la apoptosis en la placenta, pero se expresa en este órgano en valores bajos [36]. La apoptosis de células inmunes maternas activadas en la decidua humana, principalmente a través de Fas-FasL o de señales de TRAIL-R-TRAIL, puede ser un mecanismo de defensa contra el rechazo del injerto fetal por el sistema inmune materno. Los FasL o TRAIL expresados por las células trofoblásticas fetales pueden inducir la apoptosis en linfocitos activados y constituir un mecanismo para el privilegio inmune materno del feto [17,19,20,25]. Sin embargo, en estudios con ratones deficientes en interacciones FasFasL se ha indicado que este defecto no tiene ningún efecto adverso sobre el resultado de la gestación [6,37]. Por otra parte, los ratones linfoproliferativos (lpr), que carecen de Fas, y los ratones con enfermedad linfoproliferativa generalizada (gld), que carecen de FasL, se caracterizan por el desarrollo de autoinmunidad parecida a la del lupus eritematoso sistémico [8,38,39] que se sabe que tiene una influencia negativa sobre la gestación [40]. Además, los ratones gld que muestran infiltrados de leucocitos en la superficie de contacto de decidua y la placenta tienen más abortos [19]. Actualmente, se sabe que TRAIL coopera con FasL, limitando la proliferación de linfocitos en un proceso denominado muerte celular activada [41,42]. Esto supone un posible mecanismo potencial de la muerte de los linfocitos activados y puede establecer un privilegio inmune en la placenta [41,42].

Evidencia del papel de la apoptosis en el remodelado placentario Hay evidencias que indican que la regulación de la apoptosis puede ser importante durante la implantación y el desarrollo embrionario precoz. Recientemente, se ha demostrado que la apoptosis en las glándulas endometriales puede servir como marcador del endometrio receptivo para la implantación. Von Rango et al. detectaron la apoptosis en el epitelio glandular del basalis al comienzo de la ventana de implanta-

ción que se extendía hacia el funcionalis en la fase lútea [43]. La proliferación y la expresión de bcl-2, que son predominantes en el compartimento glandular durante la fase proliferativa, están limitadas al compartimento estrómico durante la fase lútea del ciclo menstrual [43,44]. Además, la apoptosis puede estar relacionada con la pérdida del efecto protector de bcl-2, que va acompañado de un aumento de la expresión de la proteína bax [43,45]. Sin embargo, el descenso de la expresión de bcl-2 y el aumento de la expresión de bax en la decidua caracteriza el fallo de las gestaciones en el primer trimestre [46]. Los datos de Yui et al. indican que el papel fisiológico de la expresión del factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) y del interferón gamma (IFN-γ) en las vellosidades placentarias puede ser inducir la muerte apoptósica de la capa CTB [47,48]. Ambos receptores de TNF-α se localizan en el trofoblasto fibrovilloso, sin embargo, la muerte apoptósica del CBT primario está regulada casi exclusivamente por el receptor de TNF-α p55 (TNFR-1), mientras que el receptor de TNF-α p75 (TNFR-2) parece ejercer escaso efecto sobre este proceso (47). El factor de crecimiento epidérmico (EGF) inhibe la apoptosis inducida por las citocinas (TNF-α o INFγ) del trofoblasto humano primario [48]. La cascada apoptósica parece iniciarse en el CTB villoso que, como consecuencia, promueve la fusión sincitial [49]. Además, los datos de Ho et al. demuestran que TNF-α e INFγ estimulan la apoptosis en el CTB de las vellosidades placentarias que expresan niveles bajos de proteína bcl-2 [50]. Chan et al. describieron la apoptosis en agrupaciones principalmente confinadas a STB que no estaban en división, mientras que la actividad proliferativa se limita a los CTB [51]. Se ha demostrado la fragmentación del ADN apoptósico en CTB, siendo más abundante al principio de la gestación [52]. Por el contrario, se ha encontrado la expresión de proteína bcl-2 en STB, siendo menos abundante al comienzo de la gestación [13,52]. Estos datos indican que la placenta se caracteriza inicialmente por una actividad muy proliferativa de las células de la capa CTB asociada con aumento de la incidencia de apoptosis [52]. Por tanto, bcl-2 puede evitar la apoptosis en la capa STB [53,54]. Al contrario que en la gestación normal, las células apoptósicas predominan en la capa STB en casos de aborto espontáneo [55]. Además, la expresión de bcl-2 es uniformemente más baja en STB de mujeres que sufren abortos espontáneos o recurrentes [13]. La apoptosis placentaria aumenta al avanzar la gestación, lo que indica que es un fenómeno fisiológico normal a lo largo de la gestación [56]. TRAIL, como FasL, parece regular la homeostasis placentaria durante la invasión trofoblástica [20,34]. Estos resultados explican potencialmente el remodelado villoso durante la placentogénesis [20,34].

Conclusiones Es evidente que en el mantenimiento de la homeostasis tisular normal desempeña un papel fundamental el equilibrio entre la muerte y la proliferación celular.

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Esto puede ser particularmente importante para el desarrollo satisfactorio de la gestación humana. La apoptosis en la decidua materna parece ser importante para establecer el privilegio inmune en el útero gestante para proteger a las células fetales de la muerte por las células maternas, mientras que, en la parte villosa de la placenta, la muerte celular programada parece participar en la regulación del crecimiento placentario [27,31]. Sin embargo, el papel exacto de las interacciones Fas-FasL o TRAIL-R-TRAIL durante la gestación humana no se ha determinado todavía. La cascada de la apoptosis se regula en paralelo con la diferenciación del trofoblasto, la función sincitial y el recambio trofoblástico. La diferenciación de la placenta depende de la incorporación continua de la CTB villosa mediante fusión en STB a través de las vías apoptósicas [30,31,49]. Por tanto, la apoptosis es un proceso fisiológico normal a lo largo de la gestación [56]. Las alteraciones de la muerte celular programada en la placenta parecen asociarse con una alteración del resultado de la gestación. La disminución de la función de las moléculas reclutadas por el sistema de señal Fas-FasL puede tener influencia en el resultado de la gestación humana [17,19,20,25]. En conjunto, el conocimiento completo de las vías apoptósicas de la placenta puede ser importante para entender la patogenia de los abortos y otras enfermedades relacionadas con la gestación. No puede excluirse que la influencia sobre este proceso puede también permitir la introducción de nuevas modalidades de tratamiento.

Agradecimientos Este trabajo fue financiado por una beca del Comité de Investigación (KBN) nº 4 PO5E 005 18 (a M. Jerzak). Referencias [1] Streilein JW. Unravelling immune privilege. Science 1995;270:11589. [2] Simpson E. Why the baby isn't thrown out. Curr Biol 1996;6:43-4. [3] Wegmann TG, Lin H, Guilbert L, Mossman TR. Bi-directional cytokine interactions in the maternal-foetal relationship: is success-ful pregnancy a TH2 phenomenon? Immunol Today 1993;14:353-6. [4] Piccinni MP, Romagnani S. Regulation of foetal allograft survival by a hormone-controlled Thl- and Th2-type cytokines. Immunol Res 1996;15:141-50. [5] Raghupathy R. Thl-type immunity is incompatible with successful pregnancy. Immunol Today 1997;18:478-82. [6] Chaouat G, Cayol V, Mairovitz V, Dubanchet S. Localisation of the Th2 cytokines IL-3, IL-4, IL-10 at the foeto-matemal interface during human and murine pregnancy and lack of requirement for Fas-Fas ligand interaction for a successful allogeneic pregnancy. Am J Reprod Immunol 1999;42:1-13. [7] Tafuri A, Alferink J, Mö1ler P, Hämmerling GJ, Arnold B. T cell awareness of paternal allo-antigens during pregnancy. Science 1995;270:630-3. [8] Griffith TS, Ferguson TA. The role of FasL-induced apoptosis in immune privilege. Inummol Today 1997;18:240-4. [9] Lynch DH, Ramsdell F, Alderson MR. Fas and FasL in the homeostatic regulation of immune responses. Immunol Today 1995;16:569-74.

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