Participación de moléculas pro- inflamatorias asociadas a obesidad en la función de células endometriales y endometrio de mujeres con síndrome de ovario poliquístico : relación entre factor de necrosis tumoral alfa, adiponectina e insulina

Abstract

Antecedentes: El síndrome de ovario poliquístico (SOP), patología endocrinometabólica, afecta alrededor del 15% de mujeres en edad fértil, afectando principalmente la función del ovario, aunque también altera la función de otros tejidos de importancia reproductiva, como el endometrio. El 70% de las mujeres con SOP son obesas y entre el 60 – 80 % de ellas presentan resistencia a la insulina. La obesidad genera un ambiente pro-inflamatorio leve pero crónico, caracterizado por una alta producción de citoquinas pro-inflamatorias. Además, adiponectina y TNF-α, marcadores de obesidad, tienen un papel importante en la sensibilidad y la acción de insulina en los tejidos. Los niveles de adiponectina (sensibilizador de insulina) disminuyen, mientras que los de TNF-α (regulador negativo de la vía de la insulina) aumentan en mujeres obesas. Estos cambios podrían afectar el estado energético del endometrio, tejido que exhibe una anormal señalización de insulina bajo la condición SOP (ambiente hiperandrogénico / hiperinsulínico). Objetivo: Evaluar si el ambiente proinflamatorio representado por TNF-α, afecta la señalización de insulina a través de una disminución de la señalización de adiponectina o por la inactivación de IRS1, en endometrios de mujeres obesas con SOP. Metodología: En muestras de suero provenientes de cuatro grupos de estudio: Delgadas (peso normal), Delgadas-SOP, Obesas y Obesas-SOP (este último grupo es el único con hiperinsulinemia / hiperandrogenemia) (n=7 para cada grupo), se determinaron mediante ELISA los niveles de adiponectina, TNF-α e IL-6. En endometrios provenientes de los cuatro grupos de estudio, se determinó los niveles de proteína / mRNA de moléculas asociadas a las vías de señalización de TNF-α (TNF-α, TNFR1, TNFR2, NFκB (p65), IKK, IκB) y adiponectina (adiponectina, AdipoR1, AdipoR2, APPL1, AMPK) por IHQ / WB y qPCR; además, se evaluó el ambiente pro-inflamatorio a través de la proteína CD68 y los niveles de IL-6 e IL-6R, mediante IHQ. Los estudios in vitro se realizaron en cultivos de células estromales endometriales humanas (líneas T-HESC / St-T1b) bajo condiciones hiperandrogénicas / hiperinsulínicas, y se determinó el efecto de TNF-α sobre moléculas asociadas a su vía de señalización y a la vía de adiponectina. Se analizó además, la participación de NFκB, usando un inhibidor de NFκB (PDCT), en el efecto de TNF-α sobre la expresión de adiponectina en células St-T1b, por ICQ / WB; finalmente, se evaluó el efecto de TNF-α sobre los niveles de IRS1 fosforilado en tirosina (activante) o serina (inactivante) y sobre la activación de quinasas (S6K, JNK, AKT), posiblemente involucradas en la inactivación de IRS1 en una condición de resistencia a la insulina. Resultados: Se observó una menor concentración de adiponectina en sueros de Obesas-SOP (p<0,05), no se observaron cambios en las concentraciones de TNF-α sérica, mientras que IL-6 aumenta en sueros de Delgadas-SOP y ambos grupos de Obesas versus Delgadas (p<0,05). A nivel tisular, los niveles de adiponectina disminuyen (p<0,05) y los de TNF-α aumentan (p<0,001) en endometrios de Obesas-SOP. El contenido proteico de los receptores de TNF-α son mayores en grupos Delgadas-SOP y ambos grupos de Obesas (p<0,05); sin embargo, el nivel de TNFR2 y de NFκB nuclear presenta un importante aumento en endometrios de Obesas-SOP (p<0,001). En relación a IL-6 endometrial, ésta es menor en Delgadas versus los otros grupos (p<0,05), mientras que su receptor no cambia. Además, un mayor ambiente pro-inflamatorio se observó en endometrios de Obesas-SOP versus los otros grupos (p<0,01). Los ensayos in vitro, los cuales confirman en gran medida lo observado en el modelo ex vivo, muestran que la condición hiperandrogénica / hiperinsulínica disminuye los niveles de adiponectina y moléculas asociadas a su vía (APPL1 / AMPK), al igual que el efecto observado con TNF-α a través de la activación de NFκB (p<0,05). Además, TNF-α induce la expresión de su propia vía de señalización, aumentando los niveles de TNFR1 y -2, moléculas que activan NFκB y el contenido nuclear de NFκB. Por último, TNF-α aumenta la fosforilación en serina de IRS1 y la activación de S6K, JNK y AKT. Conclusión: En consecuencia, la obesidad podría afectar la señalización de insulina en el endometrio, a través del aumento del ambiente pro-inflamatorio y la producción de TNF-α local, lo que generaría una disminución de la señalización de adiponectina a través de NFκB y/o una inactivación de IRS1 a través de S6K/JNK bajo condiciones hiperandrogénicas / hiperinsulínicas, lo que comprometería el metabolismo energético necesario para el normal funcionamiento del tejido endometrial, lo que explicaría, en parte, las fallas reproductivas observadas en endometrios de mujeres obesas e hiperinsulínicas con SOP

Background: Polycystic ovary syndrome (PCOS), an endocrine-metabolic disorder, affects about 15% of women of childbearing age, mainly affecting ovarian function, but also alters the function of other tissues of reproductive importance, such as the endometrium. Seventy percent of women with PCOS are obese and between 60 - 80% of them have insulin resistance. Obesity generates a mild but chronic pro-inflammatory environment, characterized by high production of pro-inflammatory cytokines. In addition, TNF-α and adiponectin, obesity markers, have an important role in insulin sensitivity and action in tissues. In fact, adiponectin level (insulin sensitizer) decreases, whereas those of TNF-α (negative regulator of insulin pathway) increases in obese women. These changes could affect the energy state of the endometrium, tissue exhibiting abnormal insulin signaling under the SOP condition (hyperandrogenic / hyperinsulinemic environment). Objective: To evaluate whether the proinflammatory environment represented by TNF-α, affects insulin signaling through a decrease in adiponectin signaling or inactivation of IRS1, in endometrium of obese women with PCOS. Methodology: In serum samples from the four study groups: Lean (normal-weight), Lean-PCOS, Obese and Obese-PCOS (the latter group is the only one with hyperinsulinemia / hyperandrogenaemia) (n = 7 for each group) were determined: adiponectin, TNF-α and IL-6 levels by ELISA. In endometrium from the four study groups, was determined the levels of protein / mRNA of molecules associated with the signaling pathways of TNF-α (TNF-α, TNFR1, TNFR2, NFκB (p65), IKK, IκB) and adiponectin molecules (adiponectin, AdipoR1, AdipoR2, APPL1, AMPK) by IHC / WB and qPCR; additionally, the proinflammatory environment through CD68 protein and IL-6 / IL-6R levels, was evaluated by IHC. In vitro studies were conducted in human endometrial stromal cells (lines T-HESC / St-T1b) under hyperandrogenic / hyperinsulinic conditions, and the effect of TNF-α on molecule levels associated with its signaling pathway and adiponectin pathway, was determined by WB. NFκB participation was further analyzed using a NFκB inhibitor (PDCT) of TNF-α action on adiponectin expression in St-T1b cells by ICC; finally, it was evaluated the effect of TNF-α on in tyrosine phosphorylated levels of IRS1 (activating) or serine (inactivating) and kinases activation (S6K, JNK, AKT), possibly involved in the inactivation of IRS1 in an insulin resistance condition. Results: A lower concentration of adiponectin in serum from Obese- PCOS (p <0.05) was observed, no changes were found in serum concentrations of TNF-α, whereas IL-6 increases in serum from Lean-PCOS and both Obese groups versus the Lean group (p <0.05). At tissue level, adiponectin content decreases (p <0.05) and TNF-α increases (p <0.001) in Obese-PCOS endometrium. The protein content of TNF-α receptors are higher in Lean-PCOS groups and both Obese groups (p <0.05); however, nuclear NFκB and TNFR2 levels present an important increase in endometrium from Obese-PCOS (p <0.001). Regarding endometrial IL-6, a lower level in Lean versus the other groups was observed (p <0.05), while receptor content does not change. In addition, a higher pro-inflammatory environment was observed in Obese-PCOS endometrium versus the other studied groups (p <0.01). In vitro assays, which largely confirm what was observed in the ex vivo model, show a decrease of adiponectin levels and molecules associated with their pathway (APPL1 / AMPK) under hyperandrogenic / hyperinsulinic conditions, as well as, the effect observed with TNF-α through NFκB activation (p <0.05). In addition, TNF-α induces the expression of their own signaling pathway, increasing levels of TNFR1 and -2, molecules that activate NFκB and nuclear NFκB content. Finally, TNF-α increases phosphorylated IRS1 levels in serine and activation of S6K, JNK and AKT. Conclusion: Consequently, obesity may affect insulin signaling in the endometrium, by increasing the proinflammatory environment and local production of TNF-α, generating a decrease in adiponectin signaling through NFκB and / or inactivation of IRS1 through S6K / JNK under hyperandrogenic / hyperinsulinic conditions, which compromise the energy metabolism necessary for normal functioning of endometrial tissue. These abnormalities may explain in part, reproductive failures observed in endometria from obese and hyperinsulinic women with PCOS