PFAS-Gemisch stört die normale Entwicklung der Plazenta, die für eine gesunde Schwangerschaft wichtig ist
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Die Plazenta regelt den Austausch von Nährstoffen, Gasen und Stoffwechselprodukten zwischen der schwangeren Frau und dem Fötus und sorgt so für eine gesunde Entwicklung. Die ersten 90 Tage der Schwangerschaft sind besonders wichtig, da sich die Organe des Babys in dieser sensiblen Zeit zu entwickeln beginnen. Obwohl die Plazenta über Barrieremechanismen verfügt, die verhindern sollen, dass gefährliche Stoffe in den Körper des Babys gelangen, können sich PFAS im Körper anreichern, die Entwicklung des Fötus beeinträchtigen und in schweren Fällen das Risiko einer Fehlgeburt erhöhen. "Für eine genaue Risikobewertung ist es wichtig, die PFAS-Belastung genauer zu dokumentieren, vor allem im ersten Schwangerschaftsdrittel", sagt die UFZ-Reproduktionswissenschaftlerin Dr. Violeta Stojanovska, Autorin und Studienleiterin. Bislang ist darüber nur wenig bekannt, da die meisten Reproduktionsstudien auf den Nachweis von PFAS im Blut oder in der Plazenta in den letzten Monaten der Schwangerschaft oder auf Experimente in vereinfachten Zellmodellen beruhen, bei denen einzelne PFAS-Verbindungen und nicht Mischungen verwendet werden.
In ihrer gemeinsam mit dem Städtischen Klinikum Dessau, einem akademischen Krankenhaus der Medizinischen Hochschule Brandenburg, durchgeführten Studie wählten die UFZ-Forscher einen anderen Ansatz und extrahierten sechs PFAS-Verbindungen (Perfluornonansäure, Perfluoroctansulfonsäure, Perfluorbutansäure, Perfluoroctansäure, Perfluorohexansulfonsäure und Perfluordecansäure) aus dem Plazentagewebe von 31 Frauen im ersten Trimester. "Diese PFAS waren für unsere Untersuchungen relevant, weil wir sie in hohen Konzentrationen in der Plazenta nachweisen konnten und es in der Literatur Hinweise darauf gab, dass sie Schwangerschaftskomplikationen auslösen könnten", sagt Doktorandin und Hauptautorin der Studie Yu Xia. Diese sechs Verbindungen wurden dann verwendet, um eine plazentarelevante PFAS-Mischung zu erhalten, die später in einem 3D-Trophoblastenmodell getestet wurde, um die Plazentaexposition zu simulieren.
Trophoblasten sind Zellen der Plazenta, die früh in der Schwangerschaft in das mütterliche Gewebe eindringen und mit dem Blutkreislauf der Mutter in Kontakt treten. "Der Hauptvorteil der 3D-Modelle besteht darin, dass die Trophoblastenzellen in einer kugelförmigen Struktur wachsen, die der Zellorganisation in der frühen Plazentaentwicklung sehr ähnlich ist, im Gegensatz zur flachen Anordnung in 2D-Kulturen", sagt Stojanovska. Mit diesen 3D-Modellen konnte das Forscherteam verschiedene Funktionen der Plazenta untersuchen, darunter die Hormonproduktion und die Invasivität.
Die Exposition der 3D-Trophoblastenmodelle gegenüber dem PFAS-Gemisch beeinträchtigte die optimale Funktion der Plazenta. Die Plazentazellen zeigten eine gestörte Fähigkeit zur Invasion. Diese Invasivität ist entscheidend für ein optimales Wachstum des Fötus, da sie den Nährstofftransfer von der Mutter erleichtert.
Die Analyse der Genexpression ergab, dass Apoptose (programmierter Zelltod) und Proliferation (das für die Entwicklung der Plazenta erforderliche Zellwachstum), Prozesse, die für die Entwicklung der Plazenta wichtig sind, ebenfalls durch PFAS beeinträchtigt werden. "Diese beiden Prozesse befinden sich während der Entwicklung der Plazenta in einem natürlichen Gleichgewicht. Dieses Gleichgewicht wird jedoch gestört, wenn die Plazenta hohen PFAS-Konzentrationen ausgesetzt ist", sagt Stojanovska.
Das Forschungsteam fand auch heraus, dass die PFAS-Exposition die Produktion von β-hCG reduziert, dem ersten Hormon, das von der Plazenta produziert wird und ein wichtiger Regulator der Schwangerschaft ist: Es stimuliert die Produktion von Progesteron, das eine gesunde Gebärmutterschleimhaut bildet, und hilft, die Abstoßung des Fötus zu verhindern. Eine verminderte Produktion von β-hCG könnte daher auf Hormonregulationsstörungen hinweisen. "Diese geringfügigen Veränderungen haben bisher kaum Beachtung gefunden, könnten aber in ihrer Gesamtheit erhebliche Auswirkungen auf den Verlauf der Schwangerschaft haben", sagt Stojanovska.
"Die Studie unterstreicht die schädlichen Auswirkungen des PFAS-Gemisches auf die Trophoblastenfunktion und damit die möglichen Risiken für die Gesundheit der Plazenta und den Ausgang der Schwangerschaft", sagt Prof. Ana Zenclussen, Leiterin des UFZ-Departments Umweltimmunologie. 3D-Trophoblastenmodelle sind äußerst hilfreich, weil sie ein umfassenderes Verständnis für die Risikobewertung von PFAS ermöglichen.
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