Expression of cellular transporters of water and monosaccharides in the uterus and the placental transference zone in different gestational and non-gestational phases in the queen

Abstract

La placenta está considerada como el órgano principal encargado del transporte de solutos y nutrientes entre madre y feto. Por su característica función, durante la gestación, tanto el útero como la placenta sufren diversos cambios estructurales para la preparación del endometrio para la futura implantación y desarrollo fetal. El balance hidrológico y el metabolismo glucídico son mecanismos esenciales para la preparación del epitelio y del estroma para la implantación del embrión, estando también involucrados en el desarrollo fetal proporcionando una correcta nutrición al feto en desarrollo. Estos mecanismo son llevados a cabo mediante transportadores de agua denominados acuaporinas (AQPs) y transportadores de glucosa (GLUTs). Tanto las AQPs como los GLUTs han sido descritos ampliamente en el aparato reproductor femenino en una gran variedad de especies. Los objetivos de este estudio fueron: • Determinar la expresión y localización de las AQPs 1, 2, 3 y 8 además de los GLUTs 1 y 3 en el útero y la zona de transferencia placentaria de las gatas. • Determinar una posible correlación de estas proteínas con los niveles séricos de progesterona. • Determinar una posible correlación de estas proteínas entre ellas a diferentes fases sexuales y gestacionales. • Determinar variaciones en la actividad de la AQP2 durante la gestación de la gata mediante la evaluación de cambios en su fosforilación de residuos de tirosina. Las gatas se dividieron inicialmente en dos grupos: gestantes y no gestantes. Tras ello, las gatas gestantes se dividieron en 30, 40, 50 y 60 días de gestación según el diámetro de la vesicular embrionaria. Las gatas no gestantes se dividieron entre ovuladas y no ovuladas según sus niveles séricos de progesterona. Las biopsias realizadas de útero y zona de transferencia placentaria se evaluaron mediante técnicas de inmunoblotting e inmunohistoquímica. Las técnicas de inmunoblotting e inmunohistoquímica revelaron la expresión de las AQPs 1, 2, 3, 8 en las células epiteliales del endotelio laminar y glandular además de en la zona de transferencia placentaria durante las diferentes fases sexuales y gestacionales. Las AQPs 2, 3 y 8 se expresaron en las capas coriónicas, mientras que la AQP1 no mostró ninguna expresión en las células del córion, contrariamente a lo anteriormente descrito por otros autores. Estas AQPs no mostraron cambios estadísticamente significativos durante las diferentes fases sexuales y gestacionales. Sin embargo, se observaron cambios en la localización de las AQPs 2 y 8 relacionados con los niveles séricos de progesterona. Así, cuando los niveles de progesterona sérica eran bajos (<1ng/ml), éstas AQPs sólo mostraron su localización en la membrana citoplasmática de las células endoteliales del epitelio laminar y glandular. Cuando los niveles séricos de progesterona eran altos (>2ng/ml), éstas acuaporinas se encontraron tanto en la membrana citoplasmática como repartidas por todo el citoplasma del epitelio laminar y glandular. Además, la actividad de las AQP2 no estaba regulada por la fosforilación de tirosina. Los GLUTs 1 y 3 también estaban presentes tanto en el epitelio laminar como en el epitelio glandular del endometrio y en las capas coriónicas de la zona de transferencia placentaria. No se encontraron cambios estadísticamente significativos en su expresión a lo largo de las distintas fases sexuales y gestacionales. Finalmente, la AQP2 mostró una correlación positiva y significativa con los niveles séricos de progesterona, mientras que la AQP1 y el GLUT3 mostraron una correlación negativa con los niveles de progesterona. Además, las AQPs 1 y 3 mostraron una correlación negativa y significativa entre ellas en todas las fases evaluadas. En conclusión, éste estudio confirma la presencia de las AQPs 1, 2, 3, 8 y de los GLUTs 1 y 3 en el endometrio y en la zona de transferencia placentaria de la gata a lo largo de diferentes fases sexuales y gestacionales como ha sido previamente descrito en otras especies a pesar de ciertas diferencias específicas.

The placenta is considered to be the major organ for the regulation of the exchange of solutes and nutrients between the conceptus and the dam. Because of this function, during pregnancy, both uterus and placenta concomitantly undergo several structural changes to prepare the endometrium for further implantation and fetal development. Fluid balance and glucose metabolism are essential mechanisms to prepare the epithelium and stroma for embryo implantation and are also involved in the fetal development by providing nutrition to the developing conceptus. These mechanisms are accomplished by water transporters, named aquaporins (AQPs), and glucose transporters (GLUTs). AQPs and GLUTs have been widely studied in the female reproductive tract of many species. The aims of this study were: • To determine the expression and location of AQPs 1, 2, 3 and 8 and GLUTs 1 and 3 in the queen uterus and placental transference zone. • To determine a possible correlation between the expression of these proteins with serum levels of progesterone. • To determine a possible correlation of these proteins between them at different sexual and gestational phases. • To determine variations in AQP2 activity during queen pregnancy by evaluating the changes in the tyrosine phosphorylation levels of AQP2. Queens were divided firstly into two groups: pregnant and non-pregnant queens. After that, pregnant queens were divided into 30, 40, 50 and 60 days of pregnancy according to the diameter of the fetal vesicle. Non-pregnant queens were divided into ovulated and non-ovulated queens according to serum levels of progesterone. Samples from endometrium and placental transference zone were evaluated by immunoblotting and immunohistochemistry techniques. AQPs 1, 2, 3, 8 were present in the cells from both endometrial luminal and glandular epithelia and the placental transference zone during different sexual and gestational phases by western blotting and immunochemistry. AQPs 2, 3 and 8 have been located in the chorionic layers while AQP1 was absent, contrary to what has been described by other authors. No statistically significant changes in AQPs expression was observed at the different sexual and gestational phases. However, changes in the location of AQP2 and 8 related to serum progesterone levels were observed. Thus, when serum levels of progesterone were low (<1ng/ml), these AQPs were located only in the cell membrane of luminal and glandular epithelia. When serum progesterone were high (>2ng/ml), these APQs were in both cell membrane and cytoplasm from luminal and glandular epithelia. Moreover, AQP2 activity was not regulated by tyrosine phosphorilation. GLUT1 and 3 were also present in luminal and glandular epithelial cells from the endometrium and in the chorionic layer of the placental transference zone. No statistically significant changes in GLUTs expression were observed among the different sexual and gestational phases. Finally, AQP2 showed a positive correlation with progesterone levels, while AQP1 and GLUT3 showed a negative correlation with serum progesterone levels. In addition, AQP1 and AQP3 showed a negative correlation between them in the evaluated phases. In conclusion, the present study confirms the presence of AQPs 1, 2, 3, 8 and GLUTs 1, 3 in the queen endometrium and placental transference zone across different sexual and gestational phases as it has been previously described in other species, although with some specific differences.