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Die Plazenta als funktionstüchtiges Organ ist für einen unkomplizierten Schwangerschaftsverlauf sowie die Geburt eines gesunden Kindes unabdingbar. Während der Organogenese ist die korrekte Differenzierung der einzelnen Trophoblast-Subpopulationen zu villösen oder extravillösen Zytotrophoblasten und Synzytiotrophoblasten sowie eine ungestörte Vaskulogenese und Angiogenese der Plazenta enorm wichtig. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei das Gleichgewicht von Wachstumsfaktoren, Hormonen und Zytokinen. Störungen der Entwicklungsprozesse können weit reichende Folgen wie z.B. Präeklampsie, Schwangerschaftsdiabetes, intrauterine Wachstumsretardierung bis hin zum Abort haben. Das in dieser Arbeit untersuchte Protein CXCL12 gehört zur Familie der chemotaktischen Zytokine und wird deshalb den Chemokinen zugeordent. Seine Wirkung entfaltet CXCL12 über seinen spezifischen G-Protein-gekoppelten Rezeptor CXCR4. Um die Rolle des CXCL12/CXCR4-Systems während der plazentaren Entwicklung besser zu verstehen, erfolgten im Rahmen dieser Arbeit mittels immunhistochemischer Methoden zunächst Expressions- und Kolokalisationsstudien von CXCL12 und CXCR4 mit spezifischen plazentaren Markern. Hierbei zeigte sich in der frühen Schwangerschaft während der Proliferationsphase eine starke CXCR4-Expression in allen Trophoblast-Subpopulationen, insbesondere in Zytotrophoblasten, welche im Verlauf der Plazentareifung abnimmt. CXCL12 hingegen ist während der gesamten Schwangerschaft in allen plazentaren Trophoblast-Subpopulationen sowie z. T. in Assoziation mit Blutgefäßen nachweisbar. Mittels Fusions-Assays und Proliferationsstudien in Explantat- und Zellkulturen wurde in dieser Arbeit die Rolle des CXCL12/CXCR4-Systems in der Plazenta ex vivo und in vitro weiterführend charakterisiert. Um den natürlichen Bedingungen während der Plazentaentwicklung möglichst genau zu entsprechen, erfolgten die Experimente bei unterschiedlichen Sauerstoffpatialdrücken (pO2). Es konnte ein eindeutiger pro-proliferativer Effekt von CXCL12 auf Trophoblasten nachgewiesen werden. Des Weiteren fördert CXCL12 die synzytiale Fusion, wobei die Fusion vom Zytotrophoblasten zum Synzytium erst durch Kontakt zum mütterlichen Blut und damit steigendem pO2 (etwa ab der 10. SSW) intensiv durch CXCL12 stimuliert wird. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen zudem auf einen möglichen Zusammenhang mit der Ätiologie der Präeklampsie hin. Durch eine mögliche CXCL12-vermittelte Dickenzunahme der Synzytiumschicht könnte die veränderte Plazentaschranke zu einer Mangelversorgung des Feten beitragen.
Mit dieser Arbeit sollten die Auswirkungen von kommensalen Bakterien auf die frühe
Schwangerschaft untersucht werden. In der Plazenta wird ein physiologisches
Mikrobiom beschrieben, zu welchem auch das gram-negative anaerobe Bakterium
Fusobacterium nucleatum gehört. Getestet wurde mit in vitro Experimenten ob eine
niedrige Bakterienkonzentration F. nucleatum toleriert wird, ohne eine schädliche
Immunantwort auszulösen oder den Trophoblasten in seiner Funktion einzuschränken.
Als Modell wurden die virustransfizierte Trophoblastzelllinie HTR8/SVneo sowie die
Chorionkarzinomzelllinien JEG-3 und BeWo genutzt, die mit F. nucleatum und E. coli
behandelt wurden. Die Bakterien wurden inaktiviert um nicht-infektiöse Bedingungen zu
imitieren. Invasion assay, scratch assay, cell viability assay, apoptosis detection, cell
cycle analysis, ELISA, in-cell western assay, multiplex assay und Immunfluoreszenz
wurden genutzt.
Die Invasivität von HTR8/SVneo konnte durch Stimulation mit geringen Mengen F.
nucleatum gesteigert werden. Die Migration von HTR8/SVneo und BeWo wurde durch
kleine Mengen F. nucleatum nicht beeinträchtigt. Eine hohe Konzentration reduzierte die
Migration von HTR8/SVneo, nicht jedoch von BeWo. Hohe Konzentrationen F.
nucleatum reduzierten die Viabilität in HTR8/SVneo, BeWo und JEG-3. Sie erhöhten
auch die Apoptoserate in HTR8/SVneo und BeWo. F. nucleatum induzierte in
HTR8/SVneo die Sekretion invasionsfördernder Faktoren. In BeWo dagegen sank die
Produktion durch F. nucleatum-Stimulation. BeWo und JEG-3 exprimieren E-Cadherin
sehr viel stärker als HTR8/SVneo.
Aus den Experimenten ergibt sich, dass eine niedrige Konzentration von Bakterien oder
bakteriellen Bestandteilen in der fetomaternalen Einheit vorhanden sein könnte, ohne
eine schädliche Immunantwort auszulösen. Sie könnten die Funktion des Trophoblasten
sogar positiv beeinflussen indem pro-inflammatorische Zytokine induziert werden und
die Invasivität positiv beeinflusst wird.