Inngangur: Þegar kona verður þunguð, eiga sér stað miklar breytingar á æðakerfi hennar, til að mæta aukinni blóðþörf til fylgju og fósturs og tryggja eðlilegan vöxt fóstursins. Til að þetta sé hægt, þarf stækkun á æðum sem flytja blóð til fóstursins að eiga sér stað. Ef þessar breytingar á æðakerfi ná ekki að myndast, getur það leitt til ýmissa meðgöngutengdra sjúkdóma, eins og meðgöngueitrun. Tíðni meðgöngueitrunar er um 2-5% þungana í Evrópu og lýsir sér sem nýtilkominn háþrýstingur og því fylgir mælanlegt prótein í þvagi. Fylgjuprótein 13 (PP13, placental protein 13) er prótein sem er eingöngu seytt af fylgju og mælist í blóði mæðra frá fimmtu viku meðgöngu. Konur sem eru í áhættuhópi reynast vera með mun lægra magn af PP13 í sermi, en konur með heilbrigða meðgöngu. Því hefur verið lagt til að próteinið megi nýtast til greiningar á konum sem eru líklegri að þróa með sér meðgöngueitrun.
Markmið: 1) Að skoða skammtíma- og langtímaáhrif proteins á æðakerfið í kringum legið (Grein III). 2) Að skilgreina verkunarmáta próteinsins á einangraðar legæðar úr rottum (Grein I). 3) Að meta áhrif próteinsins á æðakerfið í kringum legið og fósturvöxt í rottum. 4) Að meta lyfjahvörf próteinsins í kanínum (Grein II).
Aðferðir og niðurstöður: Osmótískar dælur voru ígræddar í óþungaðar rottur sem losuðu um 10 µl/klst og tæmdu sig á sjö dögum. Sum dýranna (n=11) voru aflifuð eftir sjö daga meðferð til að meta skammtímaáhrifin, en önnur (n=16) voru aflifuð eftir 13 daga til að meta langtímaáhrif próteinsins á æðakerfið. Þvermál slag- og bláæða úr legi voru borin saman á milli hópa. Marktækur munur sást á öllum æðum í bæði langtíma- og skammtímahópnum. Til að skilgreina verkunarhátt fylgjupróteins 13, voru legslagæðar einangraðar og settar í sérhæfðan æðamæli (e. arteriograph). Próteinið reyndist hafa æðavíkkandi áhrif (38-50%) sem hægt var að hemja með því að hinda aðgengi nituroxíðs og arakídónsýru. Áhrifin hurfu ef æðaþelið var fjarlægt. EC50 mældist undir 1pM. Áhrif próteinsins í þunguðum rottum með ígræddar osmótískar dælur sem fengu nituroxíðhindra í drykkjarvatni leiddi í ljós marktækt minni unga samanborið við viðmiðunarhópinn. Þessi áhrif snertu einnig meginlegslagæð (MUA) og legbláæðar (RUV).
Lyfjahvörf fylgjupróteins 13, sem fóru fram í kanínum, voru skoðuð með því að gefa þrjá mismunandi styrki af próteininu (5 ng/mL, 10 ng/mL og 50 ng/mL) í æð (I.V.), og síðan einn styrkur (50 ng/mL) var gefinn undir húð (S.C.). Blóðþéttni var mæld með ELISA prófi og lyfjahvarfafræðileg heðgun próteinsins reiknuð út, sem fylgdi svokölluðu tveggja-hólfa kerfi. Helmingunartíminn var marktækt hærri hjá S.C. hópnum (p<0.01), en það kom í ljós að bæði dreifirúmmál og flatarmálið undir ferlinum (AUC) reyndust vera skammtaháð milli I.V. hópanna.
Ályktanir: Niðurstöðurnar sýndu að fylgjuprótein 13 hefur veruleg æðavíkkandi áhrif, sem jafnframt hefur jákvæð áhrif á vöxt fylgju og fósturs. Þetta prótein gæti verið lykilþáttur í undirbúningi æðakerfisins fyrir aukið blóðflæði síðar á meðgöngunni. Lyfjahvarfafræðilegar athuganir sýna að magn próteinsins sem er losað úr fylgju gæti verið mun hærri en áður var talið. Frekari rannsókna er þörf til að fá dýpri innsýn í áhrif þessa próteins á æðakerfi manna. Niðurstöður okkar er mikil hvatning fyrir áframhaldandi rannsóknum til að meta fylgjuprótein 13 sem mögulegan lyfjasprota til að fyrirbyggja meðgöngueitrun og aðra meðgöngutenda sjúkdóma sem tengjast ófullnægjandi blóðflæði til legs og fylgju.
Background: During pregnancy extensive hemodynamic changes are required for optimal fetal growth and utero-placental circulation adaptation to increased blood volume. If those changes are altered or fail to occur they may lead to pathological pregnancies and preeclampsia. Preeclampsia is an obstetrical syndrome associated with high blood pressure and altered organ function that affects 2-5% of pregnant women. Placental protein 13 (PP13) is secreted solely by placenta and has been proposed as a potential biomarker whilst its serum levels in early pregnancy in women at risk are much lower than those in healthy pregnancies.
Aims: First, to study the long and short term effects (Paper III), and evaluate overall effect of PP13 exposure on uterine vasculature, and the fetal outcome in rats. Second aim is to define the mechanism of action in isolated rat arteries in vitro (Paper I). The final aim is to evaluate the pharmacokinetic profile of PP13 in rabbits (Paper II).
Methods and Main Results: Slow-release osmotic pums loaded with protein or saline were implanted in periscapular region in non-pregnt rats, releasing its content for seven days. Some animals (n=11) were sacrified after seven days with the pump (short-term), and some animals (n=16) were sacrified after thirteen days (long-term). The diameter of arteries and veins were compared between groups, resulting in significant vascular expansion of all vessels in rPP13 group both in short and long-term. Histidine tagged PP13 variant (his-PP13), caused significant vessel expansion in radial arteries, and only in short-term. Study conducted in pregnant rats, by inserting the osmotic pump at the time of placentation, in which some rats were treated with L-NAME via drinking water in order to inhibit the main vasodilation pathway (eNOS). The results showed that rPP13 treated animals had heavier pups and bigger placentas, in comparison to the control. All L-NAME treated groups resulted in significantly smaller pups and placentas in comparison to the control. Main uterine artery (MUA) and radial uterine veins (RUV) expansion in L-NAME treated animals were significatntly lower compared to the control. To study the mechanism of action uterine vessels were isolated and cannulated in arteriograph maintained at constant pressure of 50 mmHg. Vessels were then preconstricted and exposed to increasing concentrations of rPP13 (10-13 to 10-8 M). rPP13 elicited 38-50% arterial vasodilation mediated via endothelial signaling pathways of nitric oxide and arachidonic acid, with half maximal response (EC50) of approx. 1pM. In order to establish pharmacokinetic profile of PP13, three different concentrations of the protein (5 ng/mL, 10 ng/mL and 50 ng/mL) were administrated intravenously (I.V.) and one concentration (50 ng/mL) was administrated subcutaneously (S.C.) in New Zealand White rabbits. The serum levels of the protein were determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The pharmacokinetic profile is described as two-compartment model. The elimination half-life was found to be different between the groups (p<0.01), and volume of distribution and area under the curve were found to be dose dependent.
Conclusion: The results indicate that PP13 is a potent vasodilator, has a positive effect on fetal growth and may be a key factor in preconditioning the uterine vasculature in order to accommodate the blood flow increase during pregnancy. In addition pharmacokinetic studies indicate that the concentration of total PP13 released into maternal circulation may be much higher than previously estimated. Further studies are required in order to get an insight into the effect on human vasculature, however, these results encourage evaluation of PP13 as a potential therapeutic agent for obstetric syndromes characterized by insufficient uteroplacental blood flow.
