未分画ヘパリンは、胎盤の細胞外マトリックスからsFlt-1を変位させる

Unfractionated heparin displaces sFlt-1 from the placental extracellular matrix.

• Kyle H Moore
• Heather Chapman
• Eric M George

抄録

可溶性血管内皮増殖因子受容体-1（sFlt-1）は、多数の細胞型によって分泌され、血管新生タンパク質である血管内皮増殖因子（VEGF）のデコイ受容体として作用する抗血管新生タンパク質である。血管原性バランスの維持におけるその生理的重要性にもかかわらず、過剰なsFlt-1レベルは、多くの疾患、特に血管原性不均衡、内皮機能不全、および高血圧の病因と関連している。sFlt-1は可溶性タンパク質であるが、細胞外マトリックス成分ヘパラン硫酸の結合部位を含む。これにより、過剰なVEGFシグナル伝達を防ぐために、細胞はsFlt-1を保持し、局在化させることができる。妊娠中、胎盤の合胞性栄養細胞は、かなりの量のヘパラン硫酸を含む大きな細胞外マトリックスを発達させる。その結果、胎盤は、細胞外ヘパラン硫酸に結合した大量のsFlt-1の潜在的な貯蔵場所となる。さらに、sFlt-1は、ヘパラン硫酸へのその分子模倣性のために、抗凝固剤である未分割ヘパリンに結合することができることに留意すべきである。しかし、未分割ヘパリンがヘパラン硫酸と競合して局在化したsFlt-1と結合できるかどうかは不明である。本研究では、未分画ヘパリンを投与することで、胎盤細胞外マトリックス（ECM）に結合したsFlt-1が置換され、可溶化されるという仮説を立てた。未分割ヘパリンは、胎盤中のsFlt - 1のこの大規模な貯水池を変位させ、母体の循環にそれを動員することができれば、我々は、母体の血管新生バランスと血圧に及ぼす影響を観察することができるはずです。この仮説を検証するために、我々は、in vitro、ex vivo、およびin vivoの方法を利用した。BeWo胎盤絨毛細胞株を使用して、我々はコントロールと比較して、未分割ヘパリンで処理された細胞の培地中のsFlt-1の増加を観察した。メディアのsFlt-1の増加は、全細胞蛍光によって測定されるように局在化細胞Flt（sFlt-1およびFlt-1）の減少と一緒に発見された。同様の結果は、未分割ヘパリンで処理されたex vivo胎盤絨毛の探索を使用して観察された。摘出物のリアルタイム定量PCRは、sFlt-1またはヘパラナーゼ-1 mRNA発現に変化を示さず、sFlt-1培地の増加の原因としての硫酸ヘパランの産生増加および酵素的開裂を排除した。時限妊娠ラットに未分割ヘパリンを持続的に注入したところ、平均動脈圧の上昇と生物学的利用可能なVEGFの減少が、ビヒクル処理した動物と比較して示された。これらのデータは、慢性的な未分割ヘパリン治療は、平均動脈圧が有意に影響を受けるような程度に母体循環にマトリックス結合sFlt-1を変位させることができることを示している。ここで我々は、胎盤のECMは、sFlt - 1の大量のストレージサイトであることを示しており、thatitは慎重に妊娠中の血管新生バランスに関する将来の研究で考慮すべきである。

Soluble vascular endothelial growth factor receptor-1 (sFlt-1) is an anti-angiogenic protein which is secreted by numerous cell types and acts as a decoy receptor for the angiogenic protein vascular endothelial growth factor (VEGF). Despite its physiologic importance in maintaining angiogenic balance, excess sFlt-1 levels are associated with the pathogenesis of many diseases, especially those with angiogenic imbalance, endothelial dysfunction, and hypertension. Although sFlt-1 is a soluble protein, it contains a binding site for the extracellular matrix component heparan sulfate. This allows cells to retain and localize sFlt-1 in order to prevent excessive VEGF signaling. During pregnancy, placental syncytiotrophoblasts develop a large extracellular matrix which contains significant amounts of heparan sulfate. Consequently, the placenta becomes a potential storage site for large amounts of sFlt-1 bound to extracellular heparan sulfate. Additionally, it should be noted that sFlt-1 can bind to the anticoagulant unfractionated heparin due to its molecular mimicry to heparan sulfate. However, it remains unknown whether unfractionated heparin can compete with heparan sulfate for binding of localized sFlt-1. In this study, we hypothesized that administration of unfractionated heparin would displace and solubilize placental extracellular matrix(ECM)-bound sFlt-1. If unfractionated heparin can displace this large reservoir of sFlt-1 in the placenta and mobilized it into the maternal circulation, we should be able to observe its effects on maternal angiogenic balance and blood pressure. To test this hypothesis, we utilized in vitro, ex vivo, and in vivo methods. Using the BeWo placental trophoblast cell line, we observed increased sFlt-1 in the media of cells treated with unfractionated heparin compared to controls. The increase in media sFlt-1 was found in conjunction with decreased localized cellular Flt (sFlt-1 and Flt-1) as measured by total cell fluorescence. Similar results were observed using ex vivo placental villous explants treated with unfractionated heparin. Real-time quantitative PCR of the explants showed no change in sFlt-1 or heparanase-1 mRNA expression, eliminating increased production and enzymatic cleavage of heparan sulfate as causes for sFlt-1 media increase. Timed-pregnant rats given a continuous infusion of unfractionated heparin exhibited an increased mean arterial pressure as well as decreased bioavailable VEGF compared to vehicle-treated animals. These data demonstrate that chronic unfractionated heparin treatment is able to displace matrix-bound sFlt-1 into the maternal circulation to such a degree that mean arterial pressure is significantly affected. Here we have shown that the placental ECM is a storage site for large quantities of sFlt-1, and that it should be carefully considered in future studies concerning angiogenic balance in pregnancy.