Studie naar de rol van beta cel serotonine tijdens de zwangerschap in de muis.

Zwangerschap is een periode waarin het lichaam van de moeder verschillende aanpassingen moet

ondergaan om te voorzien in de noden van de foetus, onder andere in de pancreatische β-cellen.

Onder invloed van zwangerschapshormonen worden de prolactine receptoren (PRLRs) op β-cellen

gestimuleerd zodat deze een grotere capaciteit krijgen en meer insuline gaan produceren. In de

laatste jaren is veel onderzoek gebeurd naar deze veranderingen in β-cellen. Het mRNA

expressieprofiel van eilandjes van Langerhans van muizen op verschillende tijdstippen van de

zwangerschap werd vergeleken met dat van niet-zwangere muizen. Twee van de genen die hierbij

sterk geïnduceerd werden bevonden waren Tph1 en Tph2, die coderen voor de enzymen tryptofaan

hydroxylase 1 en 2. Deze enzymen zijn verantwoordelijk voor de flux-genererende stap in de

biosynthese van serotonine, met als gevolg dat β-cellen starten met serotonineproductie en -

secretie. Opvallend is dat dit serotonine niet door alle β-cellen geproduceerd wordt, maar een

heterogeen patroon vertoont. Hierbij rees de vraag naar de functie van β-cel serotonine. Een eerste

studie toonde aan dat serotonine noodzakelijk zou zijn voor de stijging in β-celproliferatie tijdens

zwangerschap en dat de 5-HTR2B receptor hiervoor noodzakelijk is. Volgens een andere studie is

serotonine verantwoordelijk voor de stimulatie van glucose-geïnduceerde insuline secretie via de 5-

HTR3A receptor.

In deze thesis werden veranderingen in de β-cellen tijdens zwangerschap onderzocht, met een focus

op de rol van serotonine in het proces. In een eerste deel werd er aangetoond dat eilandjes van

zowel vrouwelijke als mannelijke muizen zwangerschapsveranderingen konden ondergaan. Via een

in vitro en een in vivo benadering werd aangetoond dat eilandjes van mannelijke en vrouwelijke

muizen eenzelfde set van genen induceren, serotonine produceren en een stijging in β-cel

proliferatie ondergaan. Voorts werd bewezen dat de inductie van deze genen veroorzaakt werd

door stimulatie van PRLR door placentale lactogenen (PLs).

Als belangrijkste bevinding in deze thesis werd aangetoond dat β-cel serotonine en 5-HTR2B niet

nodig zijn voor de stijging in β-celproliferatie tijdens zwangerschap, wat in tegenstelling is met de

resultaten van een eerdere studie. Het percentage prolifererende β-cellen werd in drie verschillende

muismodellen bepaald in niet-zwangere en zwangere toestand. Een eerste model was de totale

Tph1KO muis. Het tweede model was een nieuw ontdekte spontane “β-celspecifieke” Tph1betaKO

muis. Beide modellen vertoonden een stijging in het aantal prolifererende β-cellen die vergelijkbaar

was met controle muizen. Tot slot werd ook in de Htr2b deficiënte muis aangetoond dat er geen

verschil was met controle muizen op vlak van β-celproliferatie tijdens zwangerschap. Verder

onderzoek naar de rol van serotonine in β-cellen is noodzakelijk. De rol van serotonine in

insulinesecretie en een mogelijke invloed van serotonine op de bloeddoorstroming in eilandjes van

Langerhans zullen onderzocht worden.

De vondst van de spontane “β-celspecifieke” Tph1betaKO muis is een belangrijke stap vooruit in het

onderzoek naar de functie van β-cel serotonine. In hoofdstuk 7 van deze thesis werd de weg naar

het creëren van deze Tph1betaKO muis beschreven. Deze weg was moeilijk en vol obstakels die

omzeild moesten worden. Bij de creatie van dit muismodel werd aanvankelijk de Cre/LoxP

technologie gebruikt. In totaal werden vier verschillende modellen getest (Pdx1-CreLate, Ngn3-Cre,

Rip-CreERTR26LacZ en Tph1fl/fl) en werden bij drie van deze modellen problemen vastgesteld. Zo

bevatte de Pdx1-CreLate muis het humaan groeihormoon (hGH) gen, dat op mRNA en proteïneniveau

tot expressie kwam en een zwangerschapsfenotype veroorzaakte in niet-zwangere muizen. De

Ngn3-Cre vaderlijke muizen vertoonden dan weer recombinatie van Tph1 in de testes, waardoor de

nakomelingen totale Tph1KO muizen waren. Uiteindelijk werd ook vastgesteld dat de Tph1fl/fl muis

na recombinatie niet leidde tot een Tph1betaKO muis, maar dat een verkorte vorm van TPH1 tot

expressie kwam die de totale katalytische eenheid van het enzym bevatte. De Cre/LoxP technologie

kon dus niet verder gebruikt worden voor de studie. De ontdekking van zoveel artefacten in één

studie suggereert dat deze artefacten niet alleen in het β-celdomein, maar ook in andere

wetenschapsdomeinen af en toe binnensluipen bij het ontwerp van conditionele knock-out muizen.

De rol van 5-HTR2B werd reeds onderzocht in eilandjes. Microarray analyse toonde aan dat deze

receptor in placenta het tweede hoogste signaal heeft van alle serotonine receptoren in het lichaam

van de muis. Tot nu toe was de functie van serotonine in placenta niet bestudeerd. Met behulp van

de Htr2b deficiënte muizen werd nagegaan of er een mogelijke communicatie-as bestaat tussen β-

cellen en placenta waarbij serotonine de placenta stimuleert om genoeg zwangerschapshormonen

aan te maken die op hun beurt binden op de PRLRs op β-cellen. Microarray analyse van Htr2b+/+ en

Htr2b-/- placenta’s toonde aan dat het expressieniveau van geen enkel gen significant, ook niet bij

de genen van de Prl familie, veranderde in de Htr2b-/- placenta’s buiten Htr2b zelf. Op macroscopisch

niveau lijken de placenta’s normaal. Wat de functie is van 5-HTR2B in placenta blijft nog een

vraagteken en vereist verder onderzoek.