Phosphatidic acid 유도 자궁내막 기질세포의 분화 기전 연구

Abstract

사람 자궁내막세포 (humans endometrial stromal cells)의 탈락막화 (decidualization)는 착상과 임신 유지에 있어 중요하게 작용하는 생화학적, 형태학적 분화과정이다. 여성의 자궁은 28일을 주기로 다양한 변화가 규칙적으로 일어나는 데, 이 때 자궁내막의 두께의 변화와, estrogen 그리고 progesterone과 같은 성호르몬의 농도변화가 규칙적으로 일어난다. 탈락막화는 progesterone의 농도가 증가하고, 자궁내막의 두께가 두꺼워 지는 배란 이후의 분비기 (secretory phase) 에서 일어나며, 이 때 세포 내 cAMP 농도 또한 함께 증가함이 밝혀진 바 있다. 이 탈락막화 과정에서 인지질 분해효소인 phospholipase D1 (PLD1) 와 그것의 산물인 phosphatidic acid (PA)는 매우 중요한 매개체로 작용함이 보고 되었다. 하지만 아직 PA 하위의 어떠한 기전이 탈락막화를 유도하는 신호체계로 작용하는 지에 대해선 알려지지 않았기 때문에 본 논문은 이와 관련하여 기술하였다. PA 하위에서 자궁내막 세포의 탈락막화를 유도하는 신호체계를 밝히기 위해 PA를 처리하여 탈락막화가 유도 되었음을 형태학적 변화와 표시자인 IGFBP-1 과 prolactin 의 mRNA 발현 양의 증가로 확인하였다. 이와 더불어 PA 처리에 의해서 Akt와 FoxO1의 인산화가 감소되었다. 이 현상은 PLD1의 억제에 의해 모두 복구 됨으로써, PLD1이 탈락막화에 중요한 조절자임을 확인할 수 있었다. 흥미롭게도 cAMP와 PA 처리에 의해 PP2A와 Akt가 결합하였고 이 결합으로 인해 Akt가 탈락막화 동안 비활성화 즉, 탈인산화 되는 것임을 확인하였다. PP2A의 억제제인 Okadaic acid에 의해 Akt의 탈인산화가 억제 되었고 또한 탈락막화가 억제 되었다. 따라서 본 연구에서는 PA가 PP2A와 Akt의 결합을 증가시키는 메커니즘을 조절하여 cAMP에 의해 유도 되는 탈락막화를 조절한다는 새로운 사실을 제시할 수 있었다. |Decidualization of human endometrial stromal cells (hESCs) is a crucial differentiation phenomenon for successful uterine implantation and maintenance of pregnancy. We previously reported that phospholipase D1 (PLD1) is a key enzyme for cAMP-induced decidualization in hESCs. However, the mechanism by which phosphatidic acid (PA), the enzymatic product of PLD1, regulates decidualization is not known. We confirmed PA-induced hESCs decidualization by observing morphological change and measuring increased level of decidualization markers such as IGFBP-1 and prolactin mRNA expressions. Treatment with PA reduced phosphorylation of Akt and FoxO1, respectively, subsequently increasing IGFBP-1 and prolactin mRNA levels. Conversely, PLD1 knockdown rescued Akt phosphorylation, implying PLD1 is a potent regulator of hESC decidualization process. Interestingly, binding of PP2A and Akt was increased in response to cAMP or PA, suggesting that their binding is directly responsible for the inactivation of Akt during decidualization. Consistent with this observation, treatment with okadaic acid, a PP2A inhibitor, also inhibited cAMP-induced decidualization by blocking Akt dephosphorylation by PP2A.; Decidualization of human endometrial stromal cells (hESCs) is a crucial differentiation phenomenon for successful uterine implantation and maintenance of pregnancy. We previously reported that phospholipase D1 (PLD1) is a key enzyme for cAMP-induced decidualization in hESCs. However, the mechanism by which phosphatidic acid (PA), the enzymatic product of PLD1, regulates decidualization is not known. We confirmed PA-induced hESCs decidualization by observing morphological change and measuring increased level of decidualization markers such as IGFBP-1 and prolactin mRNA expressions. Treatment with PA reduced phosphorylation of Akt and FoxO1, respectively, subsequently increasing IGFBP-1 and prolactin mRNA levels. Conversely, PLD1 knockdown rescued Akt phosphorylation, implying PLD1 is a potent regulator of hESC decidualization process. Interestingly, binding of PP2A and Akt was increased in response to cAMP or PA, suggesting that their binding is directly responsible for the inactivation of Akt during decidualization. Consistent with this observation, treatment with okadaic acid, a PP2A inhibitor, also inhibited cAMP-induced decidualization by blocking Akt dephosphorylation by PP2A.