Die Plazenta

Dieses Kapitel widmet sich der Entwicklung der grundlegenden Strukturen der humanen Plazenta. Die Entwicklung der Plazenta startet während des Blastozystenstadiums; hier differenziert der erste Zelltyp des Menschen, der Trophoblast. Innerhalb weniger Wochen formieren sich alle essentiellen Gewebe und Strukturen der Plazenta bis hin zu den verschiedenen Zottentypen. Während der Schwangerschaft werden diese Zottentypen sowie die darin liegende Plazentaschranke angepasst und verändert, um eine möglichst optimale Versorgung des Embryos/Feten zu gewährleisten. Die verschiedenen Zelltypen innerhalb der plazentaren Zotten, allen voran der villöse Trophoblast, prägen das Erscheinungsbild der Zottentypen. Die zweite Population des Trophoblasten, der extravillöse Trophoblast, invadiert in die Wand des Uterus und erreicht das innere Drittel des Myometriums. Während dieses Invasionsweges werden alle luminalen Strukturen des Uterus invadiert: Arterien, Venen, Drüsen und Lymphgefäße. Dieses Invasionsverhalten hat einen entscheidenden Einfluss auf die Durchblutung der Plazenta mit maternalem Blut.

Die Schwangerschaft stellt die einzigartige Situation dar, in der zwei allogene Organismen, Mutter und Fetus, ohne Abstoßungsreaktionen in Symbiose zusammenleben. Die Plazenta bildet dabei den größten Teil der Grenzfläche und ist somit von besonderer immunologischer Bedeutung. Verschiedenste plazentare Faktoren, großenteils von Trophoblastzellen produziert und sezerniert, induzieren eine weitgehend spezifische Toleranz gegenüber dem Embryo oder Fetus, ohne dabei die eigentlichen Funktionen des Immunsystems grundlegend zu verändern. Störungen dieser Toleranz können zu allen Zeitpunkten den Schwangerschaftsverlauf beeinträchtigen oder eine Schwangerschaft gar nicht erst zustande kommen lassen. Immunologische Parameter haben daher das Potenzial, als diagnostische Marker und für neue Behandlungsstrategien genutzt zu werden. Das vorliegende Kapitel soll einen groben Eindruck in die komplexe Thematik vermitteln.

Dieses Kapitel widmet sich der Morphologie der Plazenta bei normaler Entwicklung und bei Pathologien. Zudem finden sich Informationen über die Sammlung und Lagerung von Plazentaproben für die Forschung, das sog. Biobanking. Bei der normalen Morphologie werden exemplarisch Strukturen gezeigt, die im Verlauf der Schwangerschaft auftreten und für den jeweiligen Abschnitt typisch sind. Damit kann durch das Erkennen dieser Strukturen und dem Wissen zu ihrer Häufigkeit auf das Gestationsalter zurückgeschlossen werden. Auch die Pathologien der Plazenta sind entlang des Verlaufs der Schwangerschaft organisiert. Hier finden sich in jedem Drittel typische Erkrankungen und plazentare Veränderungen, die detailliert beschrieben werden. Schließlich wird das Biobanking von Plazentaproben und anderen Proben erörtert. Heute zeigt sich, dass die typischen Einzelsammlungen der letzten Jahrzehnte ausgedient haben, da sie den Qualitäts- und Ethikansprüchen der heutigen Forschung nicht mehr genügen.

Die vorrangigste Aufgabe der Plazenta ist es, den wachsenden Fetus mit Energie in Form von Nährstoffen und mit Sauerstoff zu versorgen. Auf diese beiden Funktionen wird im folgenden Kapitel im Detail eingegangen. Die Versorgung mit Nährstoffen ist in den Transport von 1) Lipiden und Fettsäuren, 2) Glukose, 3) Proteinen und Aminosäuren sowie 4) den Transport von Spurenelementen und Mineralien untergliedert. Abschließend wird der maternofetale Gasaustausch von Sauerstoff und Kohlendioxid sowie die besonderen Eigenschaften des fetalen Hämoglobins beschrieben.

Die Plazenta ist das größte und das gesamte Hormonsystem dominierende endokrine Organ während der Schwangerschaft. Plazentare Peptid- und Steroidhormone beeinflussen alle maternalen endokrinen Funktionskreise und Regulationsachsen. Progesteron als zentrales schwangerschaftserhaltendes Hormon relaxiert das Myometrium und besitzt antiinflammatorische und immunsuppressive Funktionen, die die Ausbildung der notwendigen Immuntoleranz an der fetomaternalen Grenzfläche ermöglichen. Östrogene regulieren die maternale Adaptation an die Schwangerschaft. Leptin, Plazentalaktogen und plazentares Wachstumshormon verändern den maternalen Matabolismus, um mit dessen Ressourcen die fetale Versorgung kontinuierlich zu sichern. Plazentares Corticotropin Releasing Hormone (CRH) ist als „placental clock“ zentral in der Geburtsauslösung.

Das zentrale Thema der Teratologie, die „angeborenen Anomalien“ bei Kindern, beschäftigt die Gesellschaft und die Medizin seit jeher und die oft verzweifelte Suche nach klaren Ursachen hat bis heute nichts an Brisanz verloren. Bei ca. 2 von 3 Kindern mit angeborenen Gesundheitsproblemen lässt sich noch immer keine klare Kausalität bestimmen, sodass viel Platz für Spekulation und Irrationalität bleibt. Die Plazenta spielt als wichtigstes Kontaktorgan des Embryos bzw. Fetus mit der „Außenwelt“ zweifellos eine bedeutende Rolle, wenn es darum geht, exogene schädigende Einflüsse auf die vorgeburtliche Entwicklung zu verstehen und entsprechende teratologische Risiken korrekt einzuschätzen. Anhand der Wilson’schen „Grundregeln der Teratologie“ lassen sich die vielfältigen Verstrickungen der Plazenta in der Teratologie beleuchten und aktuelle, sowie zukünftige, diagnostisch oder therapeutisch relevante Aspekte erkennen.

Für die meisten Schwangeren ist die Schwangerschaft eine besondere Lebensphase, in der sie sich verantwortungsvoll dafür entscheiden, alles zu tun, was eine optimale Entwicklung des Ungeborenen ermöglicht, insbesondere, in dem sie aufhören zu rauchen und Alkohol zu trinken oder aber auch auf Drogenkonsum verzichten. Für die überwiegende Mehrheit ist jeglicher Drogengenuss obsolet, doch für eine leider nicht abnehmende Minderheit gilt dies nicht. Belastbare deutsche Daten gibt es nicht, für die USA wird von einer konstanten Zahl von 5,9 % Schwangeren mit illegalem Drogenkonsum berichtet. Eine pränatale Drogenexposition birgt eine Vielzahl von Risiken für Mutter und Kind, die zu geburtshilflichen und neonatalen Komplikationen führen können. Die häufigsten Probleme entstehen aufgrund von Störungen der Plazentafunktion: fetale Wachstumsrestriktion, Präeklampsie, Frühgeburtlichkeit, ein vorzeitiger Blasensprung bis hin zur vorzeitigen Plazentalösung und intrauterinem Fruchttod. In diesem Kapitel werden die plazentaassoziierten Effekte der wichtigsten legalen und illegalen Drogen und mögliche Pathomechanismen in der Plazenta beschrieben.

Die Plazenta im Spannungsfeld zwischen Mutter und Kind nimmt entscheidend Einfluss auf die Entwicklung des ungeborenen Kindes und den Gesundheitszustand der Mutter. Allzu oft wird der Rolle der Plazenta keine besondere Beachtung geschenkt. Doch gerade plazentabedingte Veränderungen, Variationen in der Anlage oder Erkrankungen und damit verbundene Komplikationen stellen einige der Hauptursachen für die maternale und neonatale Morbidität und Mortalität dar. Das Verständnis über Ätiologie und Pathophysiologie, der Einsatz der richtigen diagnostischen Methoden und die Durchführung einer gezielten Therapie kann helfen, die mütterliche Sterblichkeit zu senken und den Ausgang für das Neugeborene zu verbessern. In den folgenden Kapitelteilen werden die wichtigsten Themen der plazentabedingten Blutungen wie die abnormal invasive Plazenta (AIP), die Placenta praevia, Variationen des Nabelschnuransatzes, die vorzeitige Plazentalösung sowie Plazentatumore erörtert.

Die Untersuchung und Darstellung der Plazenta ist ein wichtiger Bestandteil der geburtshilflichen Überwachung. Bei allen Schwangeren sollte die Plazenta sonografisch untersucht und dokumentiert werden. Bei der differenzierten Untersuchung der Plazenta sollten Form, Größe und Dicke, Struktur und Reife, Lokalisation und die Nabelschnurinsertion beurteilt werden. Standarduntersuchungsmethode für die Bildgebung der Plazenta ist nach wie vor die sonografische Beurteilung mittels 2D-/3D-Verfahren und Dopplersonografie. In höheren Schwangerschaftswochen und bei eingeschränkten Untersuchungsbedingungen (Adipositas, Oligo-/Anhydramnion, ungünstiger Kindslage oder Hinterwandplazenta) kann die sonografische Beurteilung der Plazenta eingeschränkt sein und die MRT-Untersuchung v. a. für spezielle Fragestellungen hilfreich sein. Der Verdacht auf eine Plazentationsstörung stellt derzeit die Hauptindikation für eine fetale MRT mit Beurteilung der Plazentamorphologie dar. Eine Störung der plazentaren Funktion (inkl. der Störung der utero- bzw. der fetoplazentaren Durchblutung) kann zu Komplikationen mit der Folge erhöhter maternaler und perinataler Morbidität und Mortalität führen. Goldstandard zur Evaluation des utero- und fetoplazentaren Kreislaufs ist die Dopplersonografie.

Klinische, laborchemische und sonografische Methoden erlauben die frühe und zuverlässige Diagnose und Beurteilung einer Frühschwangerschaft. Die serielle Bestimmung des humanen Choriongonadotropins (hCG) gestattet eine Unterscheidung zwischen intakter und gestörter Implantation. Mit der transvaginalen Sonografie können Informationen über den Implantationsort, die Vitalität des Embryos und das Vorliegen einer Mehrlingsschwangerschaft gewonnen werden. Zudem ermöglicht die sonografische Beurteilung eine weitgehend zuverlässige Bestimmung des Gestationsalters. Unter dem Begriff „Abort“ wird im deutschsprachigen Raum ein (nichtartifizieller) Verlust der Schwangerschaft vor Eintritt der Lebensfähigkeit des Kindes verstanden. Von Bedeutung ist hierbei die Unterscheidung zwischen sporadischen und habituellen Aborten, wobei ein habituelles Abortgeschehen bei 3 oder mehr aufeinanderfolgenden Fehlgeburten vorliegt. Im ersten Kapitelteil wird auf die klinischen Stadien und die vielfältigen Ursachen von sporadischen Aborten eingegangen, währendem der zweite Kapitelteil die habituellen Aborte und ihre Risikofaktoren behandelt.

In diesem Kapitel werden zwei wichtige Plazenta-assoziierte Schwangerschaftserkrankungen beschrieben: die Präeklampsie und die fetale Wachstumsrestriktion (IUGR). Bei beiden Erkrankungen sind die Abfolgen der Entstehung noch weitestgehend ungeklärt. Daher wird im ersten Abschnitt versucht, die aktuellen Hypothesen zur Entstehung beider Syndrome zusammenzufassen und den alten Hypothesen entgegenzustellen. Dabei zeigt sich die entscheidende Rolle des Zusammenspiels zwischen Mutter und Plazenta. Der zweite Abschnitt beinhaltet die Diagnostik und das Management der fetalen Wachstumsrestriktion und welche große Studien augenblicklich laufen, um die beste Versorgung des Kindes zu ermitteln. Der letzte Abschnitt befasst sich mit der Diagnostik und dem Management der Präeklampsie. Hier finden sich auch Informationen zu prädiktiven Biomarkern, der Risikoabschätzung im ersten Trimenon und den Langzeiterkrankungen durch Präeklampsie.

Das Management einer Zwillingsschwangerschaft beginnt mit der korrekten Beurteilung der Chorion- und Amnionverhältnisse bereits beim Ultraschall im ersten Trimester. Es gibt zahlreiche Unterschiede zwischen Einlings- und Zwillingsplazenten. Während dichoriale Plazenten denen von Einlingen ähneln können, unterscheiden sich monochoriale Plazenten davon grundsätzlich. Das Verständnis der Architektur von Zwillingsplazenten ist entscheidend, um den Mechanismen der Pathologien zu verstehen. In diesem Kapitel werden die Unterschiede zwischen monochorialen und dichorialen Plazenten näher erläutert. Weiterhin wird die Bedeutung und Pathologie der Plazenta beim Zwillingstransfusionssyndrom und beim diskordanten Zwillingswachstum erläutert.

Lange Zeit wurde angenommen, dass sich das Risiko für Erkrankungen wie beispielsweise koronare Herzerkrankung (KHK) oder Insulinresistenz aus dem genetischen Potential der Eltern entwickelt und durch Umwelteinflüsse wie ein ungünstiger Lebensstil verstärkt wird. Diese Auffassung wurde in den letzten zwei Jahrzehnten durch das Konzept der fetalen Programmierung komplett überworfen. Das Konzept beinhaltet, dass ein Stimulus oder Insult während einer sensiblen Phase der fetalen Entwicklung bleibende Veränderungen der Struktur, Physiologie und des Metabolismus hervorruft und damit das spätere Risiko für chronische Erkrankungen wie KHK und Insulinresistenz, aber auch für Allergien, eine gestörte Stressantwort u. v. m. im Erwachsenenalter bestimmt. Das Konzept der Fetal Origins of Adult Disease (FOAD) wurde vor über 20 Jahren von dem britischen Epidemiologen David Barker vorgestellt und seitdem intensiv beforscht. Die Forschungsansätze zielen darauf ab, die biologischen Mechanismen zu erkennen, über die ein pränataler Stimulus oder Insult die fetale Entwicklung verändert, die Zeitspanne zwischen vorgeburtlichem Stimulus/Insult und späterer Krankheit zu erfassen und die zahlreichen Faktoren zu identifizieren, die ein Erkrankungsrisiko während der gesamten Lebensspanne mitbeeinflussen

Der Modus operandi der pränatalen Diagnostik ist vor kurzem komplett revolutioniert worden. Ausgehend von den traditionellen invasiven Methoden wie Chorionzottenbiopsie und Amniozentese führte der Weg hin zur Analyse von zellfreien Nukleinsäuren in Proben maternalen Blutes. Der Weg hin zu dieser Revolution war gewunden und griff viele historische Beobachtungen auf, einige davon mehr als 100 Jahre alt. Gleichzeitig baute diese Revolution auf den neuesten Technologien der postgenomischen Entwicklungen auf, um erfolgreich implementiert zu werden. Ein häufig vergessener Mythos besagt, dass die zugrunde liegende Biologie mit einer großen Zahl an Zuständen verbunden ist, die von Präeklampsie bis zur postpartalen Autoimmunerkrankung reichen. In diesem Kapitel geben wir einen Überblick über beide Aspekte, wobei wir zudem eine Chronologie der Ereignisse darstellen, die zur aktuellen Entwicklung geführt haben.

Da es kein adäquates Tiermodell zur Untersuchung der humanen Plazentaentwicklung gibt, beruhen Erkenntnisse zu zellbiologischen Abläufen der Plazentaentwicklung, wie etwa Aspekte der Trophoblastdifferenzierung, aber auch immunologische und endokrine Funktionen der humanen Plazenta, zu einem wesentlichen Anteil auf In-vitro-Untersuchungen an unterschiedlichen Zell- und Gewebskulturmodellen.

Ein Diabetes in der Schwangerschaft liegt vor, wenn eine an Diabetes erkrankte Patientin schwanger wird oder wenn in der Schwangerschaft eine Glukosetoleranzstörung entsteht. Im zweiten Trimenon kommt es unter dem Einfluss plazentar gebildeter Hormone zur Ausbildung einer ausgeprägten Insulinresistenz. Gleichzeitig stimuliert plazentares Laktogen eine Vermehrung der Betazellkapazität im maternalen Pankreas mit gesteigerter Insulinproduktion. Plazentagröße und -funktion beeinflussen die Stoffwechselumstellung. Besteht bei der Mutter eine latente Insulinresistenz oder eine eingeschränkte Kapazität zur Steigerung der Insulinsekretion, entsteht ein Gestationsdiabetes. Plazenten von Diabetikerinnen zeigen bei allen Krankheitsformen strukturelle Veränderungen. Häufig sind diese Plazenten voluminöser und zeigen Veränderungen in der Zottenvaskularisation und -reife. Eine für Diabetes typische Morphologie ist nicht beschrieben. Ein Zusammenhang zur Stoffwechselkontrolle und zum Zeitpunkt der einsetzenden Hyperglykämie im Verlauf der Schwangerschaft wird vermutet, muss aber in systematischen Untersuchungen bestätigt werden.