The role of monocarboxylate transporters on embryonic development on two animal models : Rattus norvegicus e Gallus gallus

Abstract

According to the literature, the human embryo and human placenta develop in a hypoxic environment during the first trimester. In this way, cells have to resource to glycolitic pathways for energy supply, leading to an intracellular accumulation of monocarboxylates such as lactate and pyruvate. These acids have an important role in cell metabolism and their rapid transport across the plasma membrane is crucial for the maintenance of intracellular pH homeostasis. This transport is mediated by a family of transporters, designated as monocarboxylate transporters (MCTs), namely isoforms 1, 2, 3 and 4. Regarding the regulation of MCTs, it is known that MCT1, MCT3 and MCT4 depend on an ancilary protein, CD147, while MCT2 depends on GP70 for activity and correct localization in the plasma membrane. Their expression is also regulated by hypoxia, being HIF-1α an important regulator of MCT4 expression. The general aim of this project was to characterize the expression of MCT1- MCT4 during lung embryo development of Rattus Norvegicus and over several stages of embryo development of Gallus gallus to elucidate the function of MCTs in embryogenesis. Furthermore, we intended to study the role of MCTs by studying the effects of inhibition their expression in fetal lung explants culture. Our findings identified the expression pattern of MCT4 during chick embryo development. Regarding rat lung embryonic development, our results showed that the expression of MCTs varies during lung embryonic development and that CHC (α- cyano-4-hydroxycinnamate) appears to have an inhibitory effect on lung branching and viability in a dose dependent way. To conclude it appears that MCTs play a role in embryo development, since their expression varies along embryogenesis. Lung explant and viability seemed to be sensitive to MCT inhibition, however, to prove the dependence of MCT activity further studies will be needed.

Segundo a literatura, o embrião humano e a placenta desenvolvem-se num ambiente de hipóxia durante o 1º trimestre de gestação. Deste modo, as células recorrem as vias glicolíticas para a obtenção de energia, resultando num acúmulo intracelular de monocarboxilatos, como o lactato e o piruvato. Estes têm um papel fundamental no metabolismo celular e o seu rápido transporte através da membrana é vital para a manutenção do pH da célula. Este transporte é mediado por proteínas transmembranares conhecidas por transportadores de monocarboxilatos (MCTs), nomeadamente as isoformas 1, 2, 3 e 4. Relativamente à regulação da expressão dos MCT1 e MCT4, sabese que necessitam de uma proteína auxiliar, CD147, para correcta expressão membranar e actividade. A sua expressão é também regulada pela hipóxia, sendo o factor de transcrição HIF-1α um importante regulador da expressão do MCT4. O objectivo geral desta tese foi caracterizar a expressão dos MCT1-MCT4 durante o desenvolvimento embrionário do pulmão de Rattus norvegicus e ao longo de vários estadios do desenvolvimento embrionário de Gallus gallus de modo a elucidar a função dos MCTs na embriogénese. Além disso estudou-se o papel dos MCTs através da inibição da sua actividade em cultura de explantes de pulmão de rato. Neste trabalho descrevemos o padrão de expressão do MCT4 durante o desenvolvimento embrionário de galinha. No que diz respeito ao desenvolvimento embrionário de pulmão de rato, os nossos resultados mostraram que a expressão dos MCTs varia ao longo do desenvolvimento embrionário do pulmão e que o CHC (α-cyano-4-hydroxycinnamate) parece ter um efeito inibitório na ramificação do pulmão e da viabilidade de uma maneira dose dependente. Para concluir, parece que os MCTs desempenham um papel no desenvolvimento do embrião, uma vez que a sua expressão varia ao longo embriogênese. Explantes de pulmão e a sua viabilidade pareceu ser sensível à inibição dos MCTs, no entanto, estudos adicionais serão necessários para provar a dependência na atividade dos MCT.