Expression of homeobox B13 gene and metabolomics study in placental tissues of gestational diabetes mellitus.

Abstract

Our study aimed to investigate the expression characteristics of the homeobox B13 (HOXB13) gene in placental tissues of gestational diabetes mellitus (GDM) and its impact on placental metabolic function. Placental tissues from 30 GDM patients and normal pregnancy cases were collected. The expression of HOX family genes (including HOXB13 and HOXA2 among seven genes) was screened using quantitative polymerase chain reaction, and the protein expression of HOXB13 was validated by Western blot and immunohistochemistry. Untargeted metabolomics analysis using ultra-high-performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight mass spectrometry was performed to examine metabolic differences in placental tissues, and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway enrichment was applied to interpret metabolic regulation networks. The results showed that the mRNA and protein expression of HOXB13 were significantly lower in the GDM placentas compared to the normal pregnancy group. A total of 337 differential metabolites were identified, with the highest proportion being lipids and lipid-like molecules (37.96%). The levels of glucose and galactose in the GDM group were significantly reduced. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway analysis showed that these differential metabolites were enriched in pathways related to steroid hormone biosynthesis, retinol metabolism, and arachidonic acid metabolism. We conclude that HOXB13 is downregulated in GDM placentas, and its expression is closely associated with dysregulated glucose-lipid metabolism and abnormalities in key metabolic pathways. HOXB13 may serve as a potential biomarker and therapeutic target for GDM.

Notre étude visait à étudier les caractéristiques d'expression du gène homéobox B13 (HOXB13) dans les tissus placentaires de patients atteints de diabète gestationnel (DG) et son impact sur la fonction métabolique placentaire. Des tissus placentaires de 30 patientes atteintes de DG et de cas de grossesse normale ont été prélevés. L'expression des gènes de la famille HOX (dont HOXB13 et HOXA2 parmi sept gènes) a été criblée par réaction en chaîne par polymérase quantitative, et l'expression protéique de HOXB13 a été validée par Western blot et immunohistochimie. Une analyse métabolomique non ciblée par chromatographie liquide à ultra haute performance couplée à une spectrométrie de masse à temps de vol quadripolaire a été réalisée afin d'examiner les différences métaboliques dans les tissus placentaires. L'enrichissement des voies de signalisation de l'Encyclopédie de Kyoto des gènes et des génomes a été appliqué pour interpréter les réseaux de régulation métabolique. Les résultats ont montré que l'expression de l'ARNm et des protéines de HOXB13 était significativement plus faible dans les placentas atteints de DG que dans le groupe de grossesse normale. Au total, 337 métabolites différentiels ont été identifiés, la proportion la plus élevée étant des lipides et des molécules de type lipidique (37,96 %). Les taux de glucose et de galactose dans le groupe GDM ont été significativement réduits. L'analyse des voies de signalisation de l'Encyclopédie des gènes et génomes de Kyoto a montré que ces métabolites différentiels étaient enrichis dans les voies liées à la biosynthèse des hormones stéroïdes, au métabolisme du rétinol et au métabolisme de l'acide arachidonique. Nous concluons que HOXB13 est sous-régulé dans les placentas du GDM, et que son expression est étroitement associée à un métabolisme glucose-lipides dérégulé et à des anomalies des principales voies métaboliques. HOXB13 pourrait servir de biomarqueur potentiel et de cible thérapeutique pour le GDM.