VEGF-und PIGF induzierte Effekte auf Plazenta-Endothelzellen

Die menschliche Plazenta ist ein komplexes Organ mit umfangreichen Aufgaben während der Schwangerschaft, unter denen die Kapazität für materno-fetalen Stoffaustausch eine besondere Stellung einnimmt. Um diesen Transport effizient zu bewältigen sind große Oberflächen an der mütterlichen und fetalen Seite der Plazenta notwendig. Die Länge der Kapillaren der fetalen Zirkulation einer Plazenta am Geburtstermin macht ca. 320km aus mit einer inneren Oberfläche von ca. 12m 2 . Daraus ist klar erkennbar, daß während der Entwicklung der Plazenta besonders intensive Vaskulogenese (Neubildung von Gefäßen durch Differenzierung von Vorläuferzellen) und Angiogenese (Entwicklung von Kapillaren aus bereits bestehenden Gefäßen) ablaufen müssen. Diese Vorgänge werden durch eine Reihe von Wachstumsfaktoren vor allem aus der Familie der Heparin- bindenden Wachstumsfaktoren, stimuliert. Die einzigen dieser Faktoren, die direkt auf Endothelzellen Wirken, sind die Gefäß-Endothel Wachstumsfaktoren (VEGF) und die Plazenta Wachstumsfaktoren (PIGF). Es gibt Hinweise darauf, daß diese Faktoren sowie deren Rezeptoren KDR und fit-1 in der human Plazenta vorhanden sind, aber deren genaue Lokalisation, d.h. in welchen Zellen der Plazenta, ist noch nicht eindeutig geklärt. Im vorliegenden Projekt soll die Rolle der Plazenta-spezifischen angiogenetischen Wachstumsfaktoren VEGF und PIGF für das Wachstum und die Angiogenese mit daraus resultierender Entwicklung feto-plazentarer Gefäße untersucht werden. Die zugrunde liegende Arbeitshypothese lautet: VEGFs und PIGFs werden von unterschiedlichen Zelltypen in der humanen reifen Plazenta produziert und regulieren die Proliferation von Endothelzellen der Plazenta sowie die Entwicklung von Kapillaren in der Plazenta (Angiogenese) über KDR- und fit-1 Rezeptoren. Diese für die Plazentaentwicklung essentiellen Prozesse werde durch autokrine bzw. parakrine Mechanismen reguliert. Diese Hypothese soll an Endothelzellen, die aus Plazentagewebe isoliert werden, überprüft werden. Micro- und macrovasculäre Endothelzellen aus anderen Geweben dienen als Vergleichszellen, an denen auch die Besonderheiten der VEGF und PIGF-Wirkung auf Plazentaendothelzellen herausgearbeitet werden sollen. Da verschiedene Hinweise existieren, daß VEGFs and PIGFs von Zellen der Plazenta synthetisiert werden, kann man parakrine Regulationen annehmen. Daher sollen auch alle Zelltypen der reifen Plazenta isoliert und die Wirkung der Kulturüberstände dieser Zellen auf Endothelzellproliferation und Angiogenese getestet werden. Die Bestimmung der Rezeptortypen, über die die Effekte vermittelt werde, erfolgt durch Verwendung von neutralisierenden Antikörpern sowie nach Niederregulation der Rezeptorproteine durch antisense-Oligonukleotide. Sollte sich die Hypothese bestätigen, wäre dies der erste direkte experimentelle Nachweis einer Angiogenese in der Plazenta und würde die Autonomie dieses komplexen Prozesses von mütterlichen Faktoren unterstreichen.

Das wichtigste Ergebnis des abgeschlossenen Projektes ist die Etablierung einer Methode zur Isolierung und Kultivierung von Endothelzellen der menschlichen Plazenta aus beiden Gefäßtypen, den Arterien und Venen. Damit ist es erstmalig gelungen solche Zellen aus einem Gewebe zu erhalten, was einen großen Fortschritt gegenüber den bisher verfügbaren Zellen bedeutet. Diese waren bisher aus unterschiedlichen Geweben isoliert worden, weswegen bei allen vergleichenden Untersuchungen Gewebe-bedingte Unterschiede nicht ausgeschlossen werden konnten. Die Optimierung dieser Methode ist noch immer nicht abgeschlossen, aber die Zellen wurden und werden schon in vielen Untersuchungen verwendet und zeigen auch deutlich, dass viele Vorgänge in den Zellen in Arterien und Venen unterschiedlich ablaufen. Auch die Morphologie dieser Zellen ist verschieden. Die damit verbundenen Untersuchungen sowie die weiteren im Projekt durchgeführten Experimente zeigen deutlich, und lieferten auch die ersten systematischen Ergebnisse zu diesem Thema, dass Endothelzellen sehr heterogen sind und ihre Gestalt und Funktion stark abhängen vom Organ in dem sie liegen, und damit von ihrer Umgebung. Damit sind sie in der Lage sich hoch spezialisiert den Erfordernissen der jeweiligen Umgebungen anzupassen und ihre Funktion auf die spezifischen Anforderungen des Organs und eventuell auch den sich vorübergehend ändernden Umgebungsbedingungen auszurichten. Die Zellen, welche wir als Ergebnis der Arbeiten isolieren konnten finden Interesse bei einem kommerziellen Partner. Derzeit werden Verhandlungen über eine Kooperation geführt.