| Zu Beginn einer Schwangerschaft hat mütterlicher Diabetes große Auswirkungen auf das Wachstum des Embryos, welches gegenüber normalen Schwangerschaften vermindert ist. Bei allen Schwangerschaften besteht eine Korrelation zwischen dem Geburtsgewicht und dem Plazentagewicht, was bei diabetischen Schwangerschaften zu einer Beeinträchtigung des Wachstums und der Entwicklung der humanen Plazenta führen kann. Gegen Ende des ersten Trimenons steigt der Sauerstoffpartialdruck innerhalb der Plazenta und es kommt zu einer übermäßigen Produktion von reaktiven Sauerstoff Spezies (ROS), die in diabetischen Schwangerschaften vermehrt beobachtet werden. Dies kann möglicherweise das Plazentawachstum beeinflussen. Während der ersten Hälfte einer Schwangerschaft proliferieren HLA-G negative Zellen und bilden sogenannte Zellsäulen aus, von denen extravillöse HLA-G positive Zellen in das angrenzende maternale Gewebe invadieren.
Basierend auf diese Fakten ist das Ziel dieser Arbeit die Hypothesen zu bestätigen, dass Sauerstoff hyperglykämische Effekte modifiziert, indem die Produktion von ROS beeinflusst wird und dass im ersten Trimenon die Überlebensrate von beiden Subpopulationen durch den Anstieg des Sauerstoffpartialdrucks unterschiedlich reguliert wird.
Um die Hypothese zu testen, wurde eine trophoblastäre Zelllinie (ACH-3P) bis zu drei Tage unter Normoglykämie (5,5mmol/l D-Glukose) und Hyperglykämie (25mmol/l D-Glukose) bei verschiedenen (2,5%, 8% und 21%) Sauerstoffkonzentrationen kultiviert.
Intrazelluläre und mitochondriale ROS Level wurden mittels Fluoreszenz Assays gemessen (H2DCFDA; MitoSOX Red). Proliferation und Zellzyklus Phasen wurden bestimmt. Die Zellzahl von ACH-3P Zellen wurde mit und ohne zytosolische und mitochondriale ROS-Produktion-Stimulanzien und -Inhibitoren gemessen.
Unter normoglykämischen Bedingungen hatte Sauerstoff keinen Einfluss auf die Proliferation von Trophoblastzellen. Hyperglykämie reduzierte die Zellzahl um bis zu 65% und führte zu Veränderungen im Zellzyklus (G1- und S-Phase), allerdings nur bei 21% Sauerstoff. Vermindertes Zellwachstum konnte partiell durch einen ERK1/2 Inhibitor aufgehoben werden, Zugabe eines Akt/PkB Inhibitor hatte keinen Effekt. Bei 2,5% und 8% Sauerstoff konnten keine Änderungen im Zellwachstum und Zellzyklus beobachtet werden. Ein Anstieg der intrazelluläre ROS Bildungen unter Hyperglykämie war Sauerstoff unabhängig, allerdings wurden unter denselben Bedingungen und nur bei 21% Sauerstoff erhöhte mitochondriale Superoxid Level detektiert. Erhöhung und Verminderung der zytosolischen und mitochondrialen ROS Produktion hatte keinen Einfluss auf die Proliferationsrate unter hyperglykämischen Bedingungen bei 21% Sauerstoff.
Nach der Trennung von HLA-G positiven und negativen Trophoblastzellen zeigten beide Subpopulationen ein vermindertes Zellwachstum unter Hyperglykämie bei 2,5% und 8% Sauerstoff, während bei 21% Sauerstoff keine lebenden Zellen detektierbar waren.
Eine Kombination von Hyperglykämie und hoher Sauerstoffkonzentration (21%) reduzierte das Zellwachstum von humanen Trophoblastzellen des ersten Trimenons. Diese Verminderung der Lebendzellzahl ist ROS unabhängig, wird aber unter anderem durch MAPK vermittelt.
Vermutlich führt dies zu vermindertem Wachstum der Plazenta und damit auch zur Wachstumsretardierung des Embryos bei diabetischen Schwangerschaften innerhalb des ersten Trimenons, wenn der Sauerstoffpartialdruck ansteigt. Darüber hinaus sind beide Subpopulationen, HLA-G positive und negative Zellen, sehr empfindlich gegenüber Glukose als auch gegenüber Sauerstoff.
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