Abstract Malaria in pregnancy (MiP) induces intrauterine growth restriction (IUGR) and preterm labor (PTL). However, its effects on yolk sac morphology and function are largely unexplored. We hypothesized that MiP modifies yolk sac morphology and efflux transport potential by modulating ABC efflux transporters. C57BL/6 mice injected with Plasmodium berghei ANKA (5×10 5 infected-erythrocytes) at gestational day (GD) 13.5, were subjected to yolk sac membrane harvesting at GD18.5 for histology, qPCR and immunohistochemistry. MiP did not alter the volumetric proportion of the yolk sac’s histological components. However, it increased levels of Abcb1a mRNA (encoding P-glycoprotein) and macrophage migration inhibitory factor ( Mif -chemokine), whilst decreasing Abcg1 (P<0.05); without altering Abca1, Abcb1b, Abcg2, Snat1, Snat2 , interleukin ( Il )- 1 β and C-C Motif Chemokine Ligand 2 ( Ccl2 ). Transcripts of Il-6 , chemokine (C-X-C motif) ligand 1 ( Cxcl1 ), Glut1 and Snat4 were not detectible. ABCA1, ABCG1, breast cancer resistance protein (BCRP) and P-gp, were primarily immunolocalized to the cell membranes and cytoplasm of endodermic epithelium but also in the mesothelium and in the endothelium of mesodermic blood vessels. Intensity of P-gp labeling was stronger in both endodermic epithelium and mesothelium, whereas ABCA1 labeling increased in the endothelium of the mesodermic blood vessels. The presence of ABC transporters in the yolk sac wall suggest that this fetal membrane acts as an important protective gestational barrier. Changes in ABCA1 and P-gp in MiP may alter the biodistribution of toxic substances, xenobiotics, nutrients and immunological factors within the fetal compartment and participate in the pathogenesis of malaria induced-IUGR and PTL.

Small intestinal Paneth cells, enteric glial cells (EGC), and goblet cells maintain gut mucosal integrity, homeostasis, and influence host physiology locally and through the gut-brain axis. Little is known about their roles during pregnancy, or how maternal malnutrition impacts these cells and their development. Pregnant mice were fed a control diet (CON), undernourished by 30% vs. control (UN), or fed a high-fat diet (HF). At day 18.5 (term=19), gut integrity and function were assessed by immunohistochemistry and qPCR. UN mothers displayed reduced mRNA expression of Paneth cell antimicrobial peptides (AMP; Lyz2, Reg3g) and an accumulation of villi goblet cells, while HF had reduced Reg3g and mucin (Muc2) mRNA and increased lysozyme protein. UN fetuses had increased mRNA expression of gut transcription factor Sox9, associated with reduced expression of maturation markers (Cdx2, Muc2), and increased expression of tight junctions (TJ; Cldn-7). HF fetuses had increased mRNA expression of EGC markers (S100b, Bfabp, Plp1), AMP (Lyz1, Defa1, Reg3g), and TJ (Cldn-3, Cldn-7), and reduced expression of an AMP-activator (Tlr4). Maternal malnutrition altered expression of genes that maintain maternal gut homeostasis, and altered fetal gut permeability, function, and development. This may have long-term implications for host-microbe interactions, immunity, and offspring gut-brain axis function.

Abstract Maternal Zika virus (ZIKV) infection during pregnancy can associate with severe intrauterine growth restriction (IUGR), placental damage, and metabolism disturbance, as well as newborn neurological abnormalities. Here, we investigated whether maternal ZIKV infection affects placental nutrient transporters and nutrient-sensitive pathways. Immunocompetent (C57BL/6) mice were injected with Low (10 3 PFU-ZIKV PE243 ) and High (5×10 7 PFU-ZIKV PE243 ) ZIKV titers at gestational day (GD) 12.5, for tissue collection at GD18.5 (term). Feto-placental growth of male fetuses was dramatically affected by ZIKV, whereas no differences were observed in female fetuses. ZIKV promoted increased expression of glucose transporter type 1 ( Slc2a1 /Glut1) and decreased levels of glucose-6-phosphate in female placentas, with no differences in amino-acid transport potential. In contrast, glucose transport in male placentas was not affected by ZIKV, whilst a decreased placental protein expression of sodium-coupled neutral amino acid 2 (Snat2) was detected in the male low-dose ZIKV-infected group. There were also sex-dependent differences in the hexosamine biosynthesis pathway (HBP) and O-GlcNAcylation in ZIKV infected pregnancies, showing that ZIKV can cause disturbance in the nutrient handling in the placental tissue. Our findings thus identify relevant molecular alterations in the placenta caused by maternal ZIKV infection related to nutrient transport and availability. Notably, our results suggest that female and male placentas adopt different strategies to cope with the altered metabolic state caused by ZIKV. This may have relevance for understanding the effects of congenital Zika syndrome and could potentially assist future therapeutic strategies. Author Summary The Zika virus (ZIKV) has emerged as a major global health concern in the past decade. ZIKV infection during pregnancy can cause infants to be born with microcephaly and fetal growth restriction, among other pregnancy complications. Currently, the number of cases of ZIKV disease declined onwards globally. However, transmission persists at low levels in several countries in the Americas and other endemic regions, with neither a licensed vaccine nor an antiviral drug available for prevention and treatment. Here, we use a mice model of maternal ZIKV infection to analyze placental nutrient transporters and nutrient-sensitive pathways as a potential link to the complications related to congenital ZIKV infection. We found that feto-placental growth of male fetuses was dramatically affected by ZIKV, whereas no differences were observed in female fetuses. We also found that placental nutrient transporters and nutrient-sensitive pathways were altered in response to ZIKV infection, depending on the fetal sex. Our study presents relevant molecular alterations caused by maternal ZIKV infection and suggests that female and male placentas adopt different strategies in response to the altered environment caused by ZIKV. Our observations may have relevance for understanding the effects of ZIKV infection and could potentially assist future therapeutic strategies.

Abstract Congenital Zika virus (ZIKV) infection can induce fetal brain abnormalities. Here, we investigated whether maternal ZIKV infection affects placental physiology and metabolic transport potential and impacts the fetal outcome, regardless of viral presence in the fetus at term. Low (10 3 PFU-ZIKVPE243; low ZIKV) and high (5×10 7 PFU-ZIKVPE243; high ZIKV) virus titers were injected into immunocompetent (ICompetent C57BL/6) and immunocompromised (ICompromised A129) mice at gestational day (GD) 12.5 for tissue collection at GD18.5 (term). High ZIKV elicited fetal death rates of 66% and 100%, whereas low ZIKV induced fetal death rates of 0% and 60% in C57BL/6 and A129 dams, respectively. All surviving fetuses exhibited intrauterine growth restriction (IUGR) and decreased placental efficiency. High-ZIKV infection in C57BL/6 and A129 mice resulted in virus detection in maternal spleens and placenta, but only A129 fetuses presented virus RNA in the brain. Nevertheless, pregnancies in both strains produced fetuses with decreased head sizes (p<0.05). Low-ZIKV-A129 dams had higher IL-6 and CXCL1 levels (p<0.05), and their placentas showed increased CCL-2 and CXCL-1 contents (p<0.05). In contrast, low-ZIKV-C57BL/6 dams had an elevated CCL2 serum level and increased type I and II IFN expression in the placenta. Notably, less abundant microvilli and mitochondrial degeneration were evidenced in the placental labyrinth zone (Lz) of ICompromised and high-ZIKV-ICompetent mice but not in low-ZIKV-C57BL/6 mice. In addition, decreased placental expression of the drug transporters P-glycoprotein (P-gp) and breast cancer resistance protein (Bcrp) and the lipid transporter Abca1 was detected in all ZIKV-infected groups, but Bcrp and Abca1 were only reduced in ICompromised and high-ZIKV ICompetent mice. Our data indicate that gestational ZIKV infection triggers specific proinflammatory responses and affects placental turnover and transporter expression in a manner dependent on virus concentration and maternal immune status. Placental damage may impair proper fetal-maternal exchange function and fetal growth/survival, likely contributing to congenital Zika syndrome.