2. Einleitung

2.1  Die Schwangerschaft

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Die Schwangerschaft ist der Zeitraum, in dem eine befruchtete Eizelle im Körper der Frau zu einem Kind heranwächst. Die Schwangerschaft dauert beim Menschen von der Befruchtung der Eizelle bis zur Geburt des Kindes durchschnittlich 267 Tage und wird in drei Abschnitte zu je drei Monaten aufgeteilt (Moore und Persaud 1996).
Zu Beginn einer Schwangerschaft kommt es nach dem Eindringen (Imprägnation) des Spermiums in die Eizelle zur Reifeteilung. Aus beiden haploiden Chromosomensätzen formiert sich der männliche und der weibliche Vorkern, welche dann zu einer Zygote verschmelzen. Nach der Konjugation des Spermiums und der Eizelle wandert die Zygote mit Hilfe des Flimmerepithels des Eileiters und durch peristaltische Kontraktionen innerhalb der nächsten 4-5 Tage in die Gebärmutterhöhle ein (Moore und Persaud 1996).
Innerhalb der ersten 3-4 Tagen wird durch die Zellteilung das 16. Zellstadium (Morula) erreicht. Ab 32-64 Zellen kommt es zur Differenzierung der Morula in eine Blastozyste. Im Inneren dieser Blastozyste bildet sich ein Hohlraum. An der Innenwand dieses Hohlraumes lagert sich an einer Stelle ein Zellhaufen an, wobei die äußeren Zellen als Trophoblasten bezeichnet werden und die Zellen innerhalb des Zellhaufens als Embryoblasten. Die Trophoblasten beginnen durch Flüssigkeitsabgabe den Hohlraum zu erweitern. Um den 5. bis 6. Tag nach der Befruchtung kommt es kurz vor der Implantation der Blastozyste zum Abstreifen der Zona pellucida, welche bis zu diesem Zeitpunkt die Blastozyste umschlossen hatte. Am 6. Tag erfolgt die Nidation, die Implantation der Blastozyste in die Gebärmutterwand.

Abbildung 1: Schematische Darstellung von der Befruchtung der Eizelle bis zur Implantation in die Gebärmutter (Quelle: Qualimedic AG

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Die freie Blastozyste lagert sich hierzu an einer Stelle des Endometriums an. An dieser Stelle verschmelzen die Zellen der Trophoblasten mit der Schleimhautoberfläche zu dem Synzitiotrophoblasten. Das Zellgeflecht der Synzitiotrophoblasten bildet Pseudopodien aus, die in die Interzellularspalten zwischen den Endometriumzellen eindringen. Die Embryoblasten wandern an der Innenseite der Trophoblastenhöhle bis zu der Stelle, an der die Anheftung stattgefunden hat, um dann in die Gebärmutterschleimhaut einzudringen. Anschließend folgt die Implantation des Embryoblasten. Durch die Implantation der Blastozyste in die Gebärmutterschleimhaut kommt es im Endometrium zur Umwandlung von Bindegewebszellen in Deziduazellen. Dieser Vorgang ist Progesteron abhängig und wird als Dezidualisierung bezeichnet. Nach der Implantation differenzieren sich die Trophoblasten in zwei Anteile, dem inneren Anteil (Zytotrophoblast), der dem Uteruslumen zugewandt ist, und der äußeren Schicht (Synzytiotrophoblast), die aktiv weiter in die Gebärmutter eindringt. Im Laufe der Schwangerschaft bildet sich aus den Trophoblasten und aus der mütterlichen Gebärmutterschleimhaut die Plazenta (Moore und Persaud 1996).
In der dritten Schwangerschaftswoche kommt es zur Gastrulation. Es bildet sich aus der zweischichtigen Keimscheibe eine dreikeimblättrige Anlage, weiterhin kommt es zur Ausbildung der ersten Blutgefäße am Dottersack, im Chorion und an der Allantois. Am Ende der dritten Woche kommt es dann zur Bildung der Herzanlange des Kindes und zur Zottenbildung. In der Embryonalphase zwischen der vierten und achten Woche bilden sich die Anlagen aller Organsysteme aus und es kommt zur wesentlichen Ausgestaltung der äußeren Körperform des Embryos. Am Ende dieser Phase sind alle wichtigen Organe angelegt, die meisten davon jedoch nicht funktionsfähig. In der Fetalperiode, welche von der neunten Woche bis zur Geburt andauert, kommt es zur Entwicklung vom Embryo zum Fetus. In dieser Phase findet hauptsächlich die Ausreifung und das Wachstum derjenigen Gewebe und Organe statt, welche in der Embryonalphase angelegt worden sind. (Moore und Persaud 1996).
Im Vergleich zu dem oben beschriebenen Prozess der Schwangerschaft im Menschen ist der Verlauf der Schwangerschaft bei einer Maus recht kurz und verläuft innerhalb von 20 Tagen.

2.2 Aufbau und Funktion der Plazenta

Die Plazenta stellt eine Art passive Filtermembran dar, die mütterliches und fetales Blut voneinander trennt, aber dennoch einen gegenseitigen physiologischen Austausch ermöglicht (Moore und Persaud 1996). 

Die im Laufe der Schwangerschaft entstehende Plazenta weist zwischen den verschiedenen Spezies zum Teil große Unterschiede auf. Diese einzelnen Plazentatypen werden durch die Anzahl der Gewebsschichten der materno–embryofetalen Barriere unterschieden (Tab. I). Bei Plazenten des hämochorialen Typs erfolgt nochmals eine Unterteilung durch die Anzahl der Trophoblastenepithelschichten (Enders 1965, Benirschke und Kaufmann 2001). Die Plazenten der Maus und des Menschen zählen zum sogenannten hämochorialen Typ.

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Tabelle 1: Plazentatypen der einzelnen Spezies mit Angabe über die Anzahl der Zellschichten die Mutter und Fetus voneinander trennen (Becker, Schiebler und Kubli 1981)

Plazentatyp

Zellschichten

Spezies

Epitheliochorial

Endothel, Bindegewebe, Uterusepithel, Chorionepithel, Bindegewebe des Fetus, Endothel des Fetus

Schwein, Pferd

Syndesmochorial

Endothel, Bindegewebe, Chorionepithel, Bindegewebe, Endothel

Schaf

Endotheliochorial

Endothel der mütterlichen Gefäße ans Chorionepithel, Bindegewebe, Endothel

Hund, Elefant

Hämochorial

das Blut reich direkt ans Chorionepithel, Bindegewebe, Endothel

Subtypen des hämochorialen Typs

Hämomonochorial

Eine Schicht aus Syncytiotrophoblasten

höhere Primaten, Mensch

Hämodichiral

Eine Schicht Syncytio-trophoblasten und eine Schicht Cytotrophoblasten

Biber

Hämotrichorial

2 Schichten Syncytio-trophoblasten und eine Schicht Cytotrophoblasten

Ratte, Maus

Die humane Plazenta weist zwischen der fetalen Seite der Plazenta, also der Chorionplatte, der Nabelschnur und der mütterlichen Dezidua, einen mit mütterlichem Blut gefüllten intervillösen Raum (Lakune) auf. Dieser wird durch bindegewebige Plazentasepten von der Basalplatte aus in 15 bis 20 Felder, die sogenannten Kotyledonen, unterteilt. Aus der Chorionplatte kommend, bilden sich Zottenbäume, bestehend aus Primär-, Sekundär- und Tertiärzotten, die in den blutgefüllten Raum hineinragen. In den Tertiärzotten findet man Kapillarschlingen. Zwischen den Kapillaren der Tertiärzotten und dem intervillösen Raum findet aufgrund der Plazentaschranke kein Blutaustausch statt. Der Stoffaustausch zwischen Mutter und Kind erfolgt über Diffusion, Pinozytose oder wird über Rezeptoren vermittelt (Moore und Persaud 1996) (Abb 2A).

Abbildung 2: Schematische Darstellung einer A) humanen Plazenta (aus Moore und Persaud 1996) und B) murinen Plazenta (aus Zuckermann und Head 1986)

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Die murine Plazenta wird in 4 Regionen aufgeteilt. Die einzelnen Regionen von innen nach außen betrachtet sind: 1. Die fetale Seite der Plazenta, also die Chorionplatte mit der Nabelschnur. 2. Das Labyrinthgewebe, welches die sogenannte Plazentaschranke enthält und somit die Grenze zwischen maternalen und embryonalen Blut darstellt. 3. Die Verbindungszone (Trophospongium), welche aus Spongio- und glykogenreichen Trophoblasten besteht. 4. Die Zone der Riesenzellen (Müntener und Hsu 1977, Zuckermann und Head 1986) (Abb. 2B).

Der Aufbau der Plazenta dieser zwei Spezies weist wesentliche Unterschiede auf, wobei die Organisation der Zotten eine der Möglichkeiten zur Unterscheidung der Struktur der menschlichen Plazenta darstellt (Wooding und Flint 1994). Menschliche Plazenten haben mehrere Keimblätter, die in Klustern angeordnet sind. Plazenten der Mäuse hingegen haben ein einziges Keimblatt. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Organisation der Trophoblasten. Sowohl beim Menschen als auch bei den Mäusen kommt es durch Lücken im Endometryium zu einem direkten Kontakt des mütterlichen Blutes mit den Trophoblasten. Die Trophoblasten-Zellschicht bei Mäusen besteht aus 3 Schichten, und zwar 2 syncytiale Zellschichten und eine mononukleare Zellschicht. Menschen hingegen weisen zusätzlich zu der Trophoblasten-Stammzellschicht nur eine einfache syncytiale Zellschicht auf. Die invasiven Trophoblasten bei Mäusen und Menschen dienen als weiteres Unterscheidungsmerkmal. Die Riesenzellen der Mäuse sind streng mit der mütterlichen Spiralarterie verbunden, welche die Implantationen mit Blut versorgt (Adamson et al. 2002). Die Glykogentrophoblasten beim Menschen hingegen zeigen keine besondere Assoziation mit der Spiralarterie und wandern in den Zwischenraum der mütterlichen Dezidua (Adamson et al. 2002).

2.3 Hypothesen zur Akzeptanz des Fetus

Eine erfolgreiche Schwangerschaft und die Geburt eines gesunden Kindes hängen von einer Vielzahl verschiedener Mechanismen ab. Die Mechanismen, die das Überleben des fremden Feten im mütterlichen Uterus trotz einer ständigen aggressiven Überwachung des mütterlichen Immunsystems gewährleisten, sind bis heute kaum bekannt. Jedoch gibt es verschiedene Hypothesen wie der Fetus überlebt. 

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Der Fetus wird heute allgemein als ein intrauterines Allotransplantat angesehen. Dieses Konzept stammt von Medawar (1953), auch wenn dies nicht explizit in seiner Arbeit erwähnt wird. Er postulierte drei mögliche Theorien, um diese Hypothese zu belegen.

Zum einen postulierte er, dass der Fetus und die Mutter separate Blutkreisläufe aufweisen, was eine anatomische Trennung zwischen Mutter und Fetus bedeuten würde. Als zweite Theorie, warum der Fetus von der Mutter akzeptiert wird, nannte er die Unreife der Antigenität des Fetus, und als dritte Theorie die maternale immunologische Starre. Alle drei Hypothesen konnten jedoch im Laufe der Zeit widerlegt werden. So konnte gezeigt werden, dass es keine anatomische Grenze zwischen dem Fetus und der Mutter gibt und dass fetale Zellen, z.B. Trophoblasten, in der Lunge der Mutter, aber auch maternale Zellen im Kreislauf des Fetus, zu finden sind (Lo et al., 1996, Bianchi et al., 1994). Die Studien von Jones et al. (2002) belegten, dass die Anzahl an B-Zellen (CD19+) die MHC Klasse II Moleküle exprimieren, zwischen Erwachsenen und Feten im letzten Schwangerschaftsdrittel gleich war. Die Autoren zeigten weiterhin, dass die Anzahl an CD40+- und CD86+-Monozyten zwischen Feten des 3. Trimenons und dem Erwachsenenstadium vergleichbar war, was gegen eine Unreife der Antigenität des Fetus spricht. Tafuri und Mitarbeiter (1995) beschrieben, dass alloreaktive Zellen systemisch in der Mutter nachweisbar sind und dass es an der feto-maternalen Grenze zu einer aktiven Regulation der alloreaktiven Immunantworten der Mutter kommt. Die Ergebnisse dieser Studie belegen, dass es in der Schwangerschaft nicht zu einer maternalen immunologischen Starre kommt.

Zwei weitere allgemeine Hypothesen, wie es zu einer allgemeinen Akzeptanz der Feten kommen könnte, wurden zum einen von Chaouat und Mitarbeiter (1983) und Wegmann (1988) und zum anderen von Clark und Mitarbeiter (1999) postuliert.

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Chaouat und Wegmann verglichen Trophoblastenzellen mit Tumorzellen. Tumorzellen werden vom Immunsystem nicht als schädigend erkannt und können somit ungehemmt wachsen, auf ähnliche Art sollte daher auch der Fetus nicht erkannt werden. Diese Hypothese wurde aufgrund der Tatsache, dass ein Austausch von Lymphozyten zwischen Mutter und Fetus erfolgt (Piotrowski und Croy 1996), wieder verworfen.

Die Tatsache, dass der Embryo Nährstoffe und andere Bestandteile, die er zum Wachstum benötigt, von der Mutter erhält, veranlasste Clark, den Fetus mit einem Parasiten zu vergleichen (Clark et al. 1999). Ein Parasit entzieht seinem Wirt alle benötigten Nährstoffe, wodurch es zu einer Schwächung und Schädigung des Wirtes, beim Raubparasitismus sogar zum Tod des Wirtes kommt (Lucius und Loos-Frank 1997). Im Vergleich dazu wird die Mutter normalerweise nicht durch den Fetus geschädigt. Kommt es im Laufe der Schwangerschaft zu Komplikationen wird eher der Fetus abgestoßen, bevor es zu einer Schädigung des mütterlichen Organismus kommt. Ein weiterer Unterschied zwischen Fetus und Parasit ist, dass das Immunsystem der Mutter den Fetus als selbst anerkennt und aktive Toleranzmechanismen hervorruft, den Parasiten jedoch als nicht selbst, was gegen die Hypothese von Clark und Mitarbeiter (1999) spricht.

Kommt es zu einem Defekt, der die natürliche Akzeptanz an der feto-maternalen Grenze herabsetzt, könnte dies eine Abstoßung des Feten durch das mütterliche Immunsystem zur Folge haben.

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Die zellularen und molekularen Mechanismen, die zu einer Akzeptanz oder einer Abstoßung eines Fetus führen, wurden intensiv untersucht. Es wurden verschiedene Moleküle identifiziert, welche bei diesen Mechanismen eine besondere Rolle spielen könnten:

Indol-2,3-Dioxygenase (IDO), welches die essentielle Aminosäure Tryptophan katabolisiert, ist eines der Enzyme, was bei der Akzeptanz der Feten eine Rolle zu spielen scheint, da aktivierte T-Zellen besonders stark durch die Mengen an Tryptophan beeinflusst werden. Diese regulatorische Wirkung von IDO findet man aber auch bei Transplantaten oder Autoimmunität (Munn et al. 1998, Fallarino et al. 2003). Man konnte kurz nach der Implantation eine stark erhöhte Menge von IDO in Zellen der feto-maternalen Grenze beobachten, wodurch es zu einer Nährstoffverarmung kommt, welche in einer verringerten maternaler T-Zellaktivität resultiert (Munn et al. 1998, Mellor und Munn 2001). Durch die Hemmung von IDO mittels 1-Methyltryptophan kommt es durch die erhöhte T-Zellaktivität zu einer schnellen Abstoßung allogener Feten. Die Effekte, die durch den IDO Inhibitor 1-Methyltryptophan ausgelöst wurden, waren pharmakologischen Ursprungs (Mellor und Munn 2001). Baban und Mitarbeiter (2004) zeigten, dass eine allogene Verpaarung von IDO-defizienter Mäuse zu einer normalen Schwangerschaft führt, was deutlich zeigt, dass in diesen Mäusen noch andere immunsuppressive Mechanismen im Laufe der Schwangerschaft auftreten müssen, und dass IDO bei der Akzeptanz des Fetus keine Rolle spielt.

An der feto-maternalen Grenze kommt es in fetalen Zellen zur Expression des nichtklassischen Klasse I Gens HLA-G (Le Bouteiller 1994). HLA-G scheint in der Lage zu sein, eine lokale Toleranz zu induzieren und könnte für die Immunmodulation der mütterlichen T-Zell-Population im Uterus mit verantwortlich sein (Ober et al. 1998), indem es die Proliferation von CD4+ Zellen supprimiert (Bainbridge et al. 2000).

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Treg-Zellen scheinen bei der Akzeptanz der Feten ebenfalls eine wichtige Rolle zu spielen. Im peripheren Blut und in der Dezidua von Frauen mit einer normalen Frühschwangerschaft konnten erhöhte Mengen von CD4+CD25+ Zellen beobachtet werden, wenn man sie mit nichtschwangeren Frauen oder Frauen mit einem Spontanabort verglich (Sasaki et al. 2004). Weiterhin wurden erhöhte Mengen von Foxp3 und CTLA-4 beobachtet, was ein Hinweis dafür ist, dass es sich bei den CD4+CD25+ Zellen um Treg-Zellen und nicht um aktivierte Zellen handelt (Sasaki et al. 2004, Somerset et al. 2004).

Aluvihare und Mitarbeiter (2004) konnten nachweisen, dass in schwangeren C57BL/6 –Mäusen die Anzahl an Treg-Zellen, im Vergleich zu nicht-schwangeren Weibchen, erhöht war, unabhängig von der Syn- oder Allogenität des Fetus. Ein Transfer von gepoolten Lymphozyten aus normal-schwangeren BALB/c Mäusen in BALB/c nu/nu-Weibchen, welche anschließend mit C57BL/6 Männchen verpaart wurden, führte zu einer normalen Schwangerschaft. Nach dem Transfer von gepoolten Lymphozyten, bei denen eine Depletion CD25+er T-Zellen erfolgt war, konnte man in den C57BL/6 verpaarten BALB/c nu/nu-Weibchen zahlreiche Resorptionen beobachten. Aluvihare und Mitarbeiter (2004) belegten somit, dass die Toleranz des mütterlichen Immunsystems gegenüber dem Fetus unter anderem durch Treg-Zellen vermittelt wird.

Zenclussen und Mitarbeiter (2006) bewiesen, dass im Thymus von CBA/J Weibchen, welche mit DBA/2J Männchen verpaart wurden, die Anzahl von T-regulatorischen Zellen (Treg) signifikant reduziert war, im Vergleich zu schwangeren CBA/J der Verpaarungskombination CBA/J x BALB/c. Weiterhin war man in der Lage, durch einen Transfer von Treg-Zellen aus schwangeren DBA/2J verpaarten CBA/J Weibchen die Abortrate in den Tieren zu senken. Zenclussen und Mitarbeiter (2006) postulierten, dass die Treg-Zellen durch Alloantigene stimuliert werden müssen, um den Fetus vor einem Abort zu schützen, da ein Transfer von Treg-Zellen aus nicht-schwangeren CBA/J Mäusen die Abortrate nicht reduzierte.

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Auf die Rolle von Th1/Th2-Zytokinen bei der Akzeptanz der Feten wird in 2.8.2 genauer eingegangen.

Ein weiteres Molekül, welches einen Einfluss auf die Schwangerschaft nehmen könnte, ist die Hämoxygenase (HO). In der Transplantationsimmunologie konnte gezeigt werden, dass geringe Mengen an HO-1 zu Abstoßungen von Transplantaten führen. Tullius et. al. zeigten, dass man durch eine erhöhte Expression von HO-1 die Akzeptanz eines Transplantates stark erhöhen konnte. HO-1 scheint die inflammatorischen Reaktionen, die nach einer Transplantation auftreten, stark zu reduzieren (Soares et al. 1998, Pileggi et al. 2001). Da der Fetus als Allotransplantat angesehen werden kann, sollte HO-1 auch bei Schwangerschaften eine wichtige Rolle spielen. Auf die genaue Rolle von HO-1 bei der Schwangerschaft wird in 2.7.4 genauer eingegangen.

2.4 Abort

Nicht immer kommt es jedoch zu einer erfolgreichen Schwangerschaft. Verschiedene Schwangerschaftskomplikationen, wie z.B. Präeklampsie und spontane Fehlgeburten, können sowohl zum Tod des Fetus als auch in manchen Fällen zum Tod der Mutter führen.

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Bei einer spontanen Fehlgeburt handelt es sich um die vorzeitige, nicht beabsichtigte Beendigung der Schwangerschaft durch Abstoßung eines Fetus vor Erreichen der Überlebensfähigkeit mit einem Gewicht von weniger als 1000g (Pschyrembel 2004).

Man unterscheidet verschiedene Formen des Frühabortes. Beim Abortus imminens oder drohenden Abort kommt es zu leichten Blutungen, beim Abortus incipiens oder einsetzendem Abort kommt es zu überperiodisch starken Blutungen und die Schwangerschaft ist bereits beendet, beim unvollständigem Abort (Abortus incompletus) kommt es zu starken Blutungen mit Gewebeabgang und die Frucht oder Anteile davon wurden bereits von der Gebärmutter ausgestoßen, beim Abortus completus hat der Uterus die Furcht bereits vollständig ausgestoßen und beim verhaltenen Abort (missed abortion) hat sich der Fetus nicht weiterentwickelt und wurde ausgestoßen (Benirschke und Kaufmann 2001, Pschyrembel 2004, Stirrat 1990). Nach mindestens 3 spontanen Abgängen spricht man vom habituellen Abort und tritt bei ca. 5% aller schwangeren Frauen auf (Roman 1984, Knudsen et al. 1991), wobei das Risiko mit zunehmender Anzahl von Aborten immer größer wird.

15-25 % aller Schwangerschaften enden vorzeitig in einem spontanen Abort (Roth 1963 Coulam 1991). Diese Zahlen entsprechen aber nur Schwangerschaften, die man durch herkömmliche Methoden, wie Ultraschall oder Bestimmung des Schwangerschaftshormons hCG, festgestellt hat. Man nimmt jedoch an, dass die eigentliche Anzahl der Aborte sehr viel höher liegt, da viele der Feten vor dem Zeitpunkt der nächsten Regelblutung abgestoßen werden und so nicht erkannt werden. Edmonds und Mitarbeiter (1982) und Whittaker und Mitarbeiter (1983) haben durch Kombination von frühen und späten Aborten eine tatsächliche Abortrate von 20-62% postuliert.

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Coulam (1991) beschrieb, dass der größte Teil der habituellen Aborte durch eine unpassende oder falsche Immunantwort hervorgerufen wird, der geringste Teil durch infektiologische und genetische Ursachen. Bei einmaligen Fehlgeburten hingegen werden chromosomale Anomalien mit ca. 50% als Hauptgrund des Aborts beschrieben (Boue et al. 1975, Stephenson 1996).

2.5 Präeklampsie

Eine weitere sehr ernste Schwangerschaftskomplikation ist die Präeklampsie, eine Form von schwangerschafts-bedingtem Bluthochdruck. Präeklampsie tritt ausschließlich ab der 20sten Schwangerschaftswoche, also im späten 2. bzw. 3. Schwangerschaftsdrittel, bei etwa 6-8% aller Schwangerschaften auf (Robillard 2002). Vorstadien der Präeklampsie sind zum einen eine schwangerschaftsinduzierte Hypertonie und zum anderen eine isolierte Proteinurie. Treten jedoch beide Symptome gleichzeitig auf, spricht man von Präeklampsie (Goerke 2002). Die klinischen Merkmale einer Präeklampsie sind somit ein stark erhöhter Blutdruck und Proteinurie. Des Weiteren kann man bei vielen Patientinnen eine vermehrte Ödembildung und eine damit verbundene Gewichtszunahme beobachten (Robillard 2002).

Vorstadien der Präeklampsie, wie die Hypertonie, lassen sich durch medikamentöse Behandlung, z.B. durch Gabe von Beta-Blockern, behandeln. Da jedoch die Pathogenese der Präeklampsie nicht bekannt ist, bleibt die einzige mögliche Therapie hierbei die vorzeitige Beendigung der Schwangerschaft, welche unabhängig von der SSW und dem Zustand des Kindes erfolgen sollte, da bei mehrmaligen Anfällen die Gefahr eines Multiorganversagens mit Todesfolge besteht.

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Die Mechanismen, die zu einer Präeklampsie führen, sind bislang unbekannt, jedoch wird vermutet, dass es durch immunologische Fehlanpassungen zu einer unzureichenden Invasion der Trophoblasten in das Endometrium in der 14. Schwangerschaftswoche kommt (Robillard, 2002, Pijnenborg et al. 1996). Daraufhin kommt es zu einer unzureichenden Dilatation der Spiralarterien, was zum einen zu einer verminderten präplazentalen Durchblutung führt, andererseits zu einer akuten Gefäßatherose. Als Reaktion der Disfunktion der Endothelzellen und der daraus resultierenden Perfusionsstörung der Plazenta, versucht der Körper der Mutter diese Störung zu kompensieren. Die Kompensation erfolgt durch die Erhöhung des Blutdrucks, dies führt jedoch wiederum zu Endothelschäden in der Niere, und es kommt zur Proteinurie (Redman et al.1999).

Bei schwangeren Frauen mit Präeklampsie konnte man erhöhte Mengen an mütterlichen Entzündungszellen, wie Granulozyten und Monozyten beobachten (Sacks et al. 1997, Oian et al. 1985, Greer et al. 1989). Zusätzlich wurden erhöhte Mengen von entzündungsfördernden Th1 Zytokinen beschrieben (Stark 1993, Saito et al. 1999, Darmochwal-Kolarz et al. 1999). Zenclussen und Mitarbeiter (2004) konnten zeigen, dass die Behandlung von C57BL/6-schwangeren BALB/c Mäusen mit aktivierten Th1-Zellen Präeklampsie-ähnlichen Symptomen in diesen Mäusen auslöst.

2.6 Mausmodelle für spontanen Abort und Präeklampsie 

2.6.1  Mausstämme 

Der DBA Mausstamm ist der älteste Inzuchtstamm und wurde 1909 von Dr. CC Little eingeführt. Der DBA/2J Mausstamm beinhaltet eine genetische Veränderung des ursprünglichen DBA Stammes und erhielt die Bezeichnung durch den Züchter, die Jackson Laboratory (Staats 1966).

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Der CBA Mausstamm wurde 1920 von Strong erstmalig herangezüchtet, wobei er Bagg Albino Weibchen mit einem DBA Männchen verpaarte. Über Andervont gelang der CBA Mausstamm 1948 zu den Jackson Laboratory (Green und Witham 1991).

Der BALB/c Mausstamm wurde von MacDowell 1923 aus einer Inzucht von Bagg Albino Mäusen (BALB) gezüchtet. 1935 fügte Dr. Snell der Bezeichnung BALB das "c" hinzu, da der Genotype des „Farb“ locus c/c ist (Potter 1985).

Der C57BL Mausstamm wurde 1921 von Little herangezüchtet. Der C57BL/6 Mausstamm stammt aus einer Inzucht mit mindestens 20 Generationen von Bruder-Schwester-Verpaarungen, wobei die beiden Mauslinien C57BL/6 und C57BL/10 vor 1937 voneinander getrennt gezüchtet wurden (Green und Witham 1991).

2.6.2 Das Mausmodell für spontanen Abort CBA/J x DBA/2J

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Das von uns verwendete murine Modell für eine spontane Fehlgeburt im ersten Trimester der Schwangerschaft wurde erstmals von Clark und Mitarbeiter (1980) beschrieben. Bei der Verpaarung weiblicher CBA/J-Mäuse mit männlichen DBA/2J-Mäusen kommt es zu einer spontanen Abortrate von 20-50% (abhängig von der Tierhaltung). Bei einer Kombination von weiblichen CBA/J Mäusen mit männlichen BALB/c Mäusen kommt es zu einer normalen Schwangerschaft ohne Aborte.

Die erhöhte Abortrate in der Verpaarungskombination CBA/J x DBA/2J kann nicht auf einen Unterschied in den Haupthistokompatibilitätskomplexen zurückzuführen sein, da der murine Histokompatibilitätskomplex, der dem humanen Haupthistokompatibilitätskomplex MHC Klasse I entspricht, sowohl bei dem Mausstamm DBA/2J als auch bei BALB/c Mäusen H-2d ist. Der CBA/J Stamm weist den Histokompatibilitätskomplex H-2k auf (Staats 1976).

Die erhöhte Abortrate von CBA/J x DBA/2J im Vergleich zu CBA/J x BALB/c scheint vielmehr an Unterschieden in den Nebenhistokompatibilitätskomplexen (minor histocompatibility complex) bei DBA/2J und BALB/c zu liegen (Clark et al. 1980, Chaouat et al. 1988). Clark und Mitarbeiter (1999) konnten zeigen, dass bei BALB/c-Männchen ein P-Gen expremiert wird, welches bei der Aktivierung von CD8+ T –Zellen eine Rolle spielt. In den DBA/2J Mäusen jedoch konnte kein P-Gen nachgewiesen werden.

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Die erhöhten Abortraten könnten aber ebenso auf andere Ursachen zurückgeführt werden. So konnte z.B. gezeigt werden, dass in DBA/2J Männchen sehr viel weniger HO-1 expremiert wird als in den BALB/c Männchen (Wollenberg et al. in Vorbereitung). Weiterhin konnte Zenclussen und Mitarbeiter (2005) nachweisen, dass in den schwangeren CBA/J Mäusen, welche mit DBA/2J Männchen verpaart wurden, signifikant weniger Treg-Zellen aufzuweisen sind. In der Plazenta von CBA/J Mäusen, welche mit männlichen DBA/2J Mäusen verpaart wurden, wurden geringere Mengen der Th2-Typ Zytokine IL-4 und IL10 beobachtet als bei der Verpaarungskombination CBA/J x BALB/c (Chaouat et al. 1995). Diese Beobachtungen könnten sich auch auf die Anzahl der Aborte auswirken.

2.6.3 Das Mausmodell für Präeklampsie

Das Mausmodell für Präeklampsie wurde von Zenclussen und Mitarbeiter (2004) entwickelt. Bei dem Modell werden weibliche BALB/c Mäuse mit männlichen C57BL/6 Mäusen verpaart. Die Kombination dieser beiden Mausstämme führt zu einer normalen Schwangerschaft. Zur Simulation von Präeklampsie-ähnlichen Symptomen werden den trächtigen BALB/c Mäusen am Tag 10 und 12 der Mausschwangerschaft aktivierte Th1-Lymphozyten i.v. injiziert. Um physiologische Veränderungen im Laufe der Schwangerschaft beobachten zu können, wird bei den Mäusen vom Tag 0 bis zum Tag 14 Schwangerschaft der Blutdruck gemessen. Die Messung erfolgt alle zwei Tage.

Die Autoren postulierten, dass durch die transferierten Th1-Zellen vermehrt Th1-Zytokine produziert werden, wodurch die mauseigenen Th-Zellen sich vermehrt zu Th1-Zellen entwickeln und es zur Expression von entzündungsfördernden Th1-Zytokinen kommt, was Beobachtungen bei Frauen mit Präeklampsie entspricht (Stark 1993, Saito et al. 1999 Pijinenborg et al. 1996). Nach der Behandlung mit aktivierten Th1-Zellen kommt es in den Mäusen zur Ausbildung von Präeklampsie-ähnlichen Symptomen: erhöhter Blutdruck, Proteinurie und Schädigung der Niere. Die Ausbildung der Präeklampsie-ähnlichen Symptome ist bei diesem Modell ausschließlich auf schwangere Mäuse beschränkt. In nicht schwangeren Mäusen, die mit aktivierten Th1-Zellen behandelt wurden, kommt es zu keinen klinischen Veränderungen. Auch der Transfer von aktivierten Th2-Zellen in schwangere Mäuse führt zu keinen physiologischen Veränderungen (Zenclussen et al. 2004).

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Die Kontrollgruppe bekommt am Tag 10 und 12 der Mausschwangerschaft eine neutrale Pufferlösung, was zu keiner physiologischen Veränderung führt.

2.7 Die Hämoxygenase

Das Hämoxygenase-Enzym ist für den Abbau des freien Häm verantwortlich, wobei der Hämoglobinabbau aus Erythrozyten, der hauptsächlich in Milz und Leber stattfindet, wohl die

wichtigste Rolle spielt. Die chemische Grundlage, um molekularen Sauerstoff zu binden und zu transportieren, sind die Metalloporphyrine, die aus einer Verbindung eines Porphyrinringes mit einem katalytisch aktiven Metallion bestehen. Das Ferro-(Fe2+)-protoporphyrin IX oder auch als Häm bezeichnet, ist eines dieser Metalloporphyrine. Das Häm kommt fast ausschließlich in Verbindung mit Proteinen vor und dient dort als deren prosthetische Gruppe (Maines et al. 1992).

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Abbildung 3: Abbau von Häm in Biliverdin (aus Otterbein et al. 2003)

Die verschiedenen Hämproteine weisen die unterschiedlichsten Funktionen auf. Die zwei Bekanntesten (Hämoglobin und Myoglobin) sind am Sauerstofftransport beteiligt, da sie als Sauerstoffspeicher fungieren. Andere Hämproteine, wie Cytochrom P450  und Cytochrom Oxidase, dienen der Sauerstoff-Aktivierung und Cytochrome (c, c3, b, a, a3) dem Elektronentransport. Der Aufbau des Häms aus Aminolävulinsäure erfolgt unter Beteiligung mitochondrialer Enzyme (Maines et al. 1992). Genauso wichtig wie die Neubildung des Häms ist der Abbau des aus den Hämproteinen freigewordenen Häms. Das Häm wird in einer Reihe von mitochondrialer und zytosolischer Enzymreaktionen zu Gallenfarbstoffen abgebaut, wobei die Hämoxygenase als erstes Enzym hierbei eine besondere Rolle spielt (Kikuchi & Yoshida 1983, Maines et al. 1988).

2.7.1  Formen der Hämoxygenase

Es wurden bisher drei verschiedene Formen der Hämoxygenase beschrieben: die induzierbare Form HO-1 und die zwei konstitutiven Formen HO-2 und HO-3.

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Das Gen für HO-1 (Shibahara et al. 1987) und das Gen für HO-2 (McCoubrey & Maines, 1994, McCoubrey et al. 1995) befinden sich auf unterschiedlichen Chromosomen, haben aber beide eine ähnliche Struktur (5 Exons und 4 Introns), das HO-2 Gen ist durch ein sehr langes Intron 1 aber fast doppelt so groß wie das HO-1 Gen. Die Promotorregionen beider Gene weisen dagegen grössere Unterschiede auf. Die Promotorregion des HO-1 Gens besitzt mehrere regulatorisch wirksame Domänen (Lavrovsky et al. 1994), im Gegensatz zum HO-2 Gen, welches nur während der Entwicklung bedeutsames Glucocorticoid response-element (GRE) aufweist.

Bei HO-1 handelt es sich hauptsächlich um ein Enzym, welches auf Stress reagiert und durch eine Vielzahl von Stress-Faktoren, wie oxidativen Stress, inflammatorische Zytokine, Hitze, Schock, Schwermetalle und ultraviolette Strahlung, aktiviert werden kann (Terry et al. 1999, Keyse et al. 1989, Applegate et al. 1991, Maines et al. 1993). HO-2 wurde hingegen als nicht induzierbar eingestuft (Montellano 2000), es konnte jedoch gezeigt werden, dass HO-2 in bestimmten Geweben, wie der Dezidua und der Plazenta, induzierbar ist (Lindquist et al. 1988, Zenclussen et al. 2002)

Über HO-3 ist noch wenig bekannt. Man vermutet, dass es eine regulatorische Funktion in Häm-abhängigen zellularen Prozessen haben könnte (McCoubrey et. al. 1997).

2.7.2 Funktion der Hämoxygenase

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Bei dem Abbau des Häms kommt es durch die Bindung der Hämoxygenase an das Häm zu einer Abspaltung des zentralen Eisenatoms und einer Spaltung der Methinbrücke unter CO-Freisetzung. Anschließend werden zwei Sauerstoffatome zwischen den Pyrrolringen A und B des Tetrapyrrolringes eingebaut. Das entstandene Biliverdin wird anschließend durch die Biliverdinreduktase, ein zytosolisches Enzym, weiter zu Bilirubin reduziert und nach der Konjugation mit verschiedenen Zuckern über die Galle ausgeschieden (Maines 1992). Bilirubin wird als antioxidative Substanz einer großen physiologischen Bedeutung zugeschrieben (Stocker et al. 1987). Die Freisetzung von Kohlenstoffmonooxid (CO) scheint besonders bei der Entspannung von verschiedenen Blutgefäßen bei der Zell-Zell Kommunikation und bei der Akzeptanz von Transplantaten eine große Rolle zu spielen (Marks 1991, Sato et al. 2001, Vedernikov et al. 1989). Zu große Mengen an CO wirken hingegen toxisch, da CO im Vergleich zu O2 eine größere Affinität zu Häm besitzt und es somit zu einer CO-Vergiftung kommen könnte.

Geringe Mengen an HO sind für das Gewebe schädlich, da es zu einer Ansammlung von großen Mengen freien Häms kommt (Mantovani et al. 1997), welches in der Lage ist, das Gewebe zu schädigen. Ungebundenes Häm ist per se giftig und kann aufgrund seiner hydrophobischen Komponenten sehr einfach durch Zellmembranen gelangen (Balla et al. 2003). Freies Häm ist aber auch in der Lage, indirekt die Integrität von Endothelzellen zu beeinflussen, da es oxidative Veränderungen des Lipoprotein LDL (low-density lipoprotein) vermitteln kann (Balla J et al. 2000, Balla et al. G 1991). Somit kann das ungebundene Häm zu Gewebsentzündungen und -schäden führen (Balla et al. 1991, 1993, 2003).

2.7.3 Die Rolle von HO bei Transplantaten

Erstmals wurde die schützende Funktion von HO-1 in der Transplantationsimmunologie beschrieben (Soares et al. 1998, Tullius et al. 2002). Soares und Mitarbeiter (1998) zeigten, dass Herztransplantate, die aus einer HO-1-/- Maus stammten, in immunsuppremierten Mäusen im Vergleich zu einem Spenderherz aus HO-1+/+ Mäusen relativ schnell abgestoßen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass ein einziges anti-inflammatorisch wirkendes Gen (HO-1), welches in Endothelzellen der Herztransplantaten exprimiert wurde, in der Lage war, das Transplantat vor einer Abstoßung zu schützen.

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Eine Behandlung mit Cobalt-protoporphyrin (Co-PP), welches als HO-1 Induzierer beschrieben wurde, führte bei Lebertransplantationen zu einer verlängerten Akzeptanz des Transplantates und verhinderte eine frühe Ischämie (Kato et al. 2001, Redaelli et al. 2002). Tullius und Mitarbeiter (2002) zeigten, dass eine Behandlung mit Co-PP zu einer erhöhten Expression der HO-1 in den transplantierten Mäusen führt. Die erhöhten Mengen an HO-1 ermöglichten eine Verminderung der frühen inflammatorischen Reaktion, welche normalerweise nach der Transplantation auftritt und verhinderte somit die chronische Abstoßung der Transplantate. Eine Behandlung mit Sn-PP, ein Inhibitor der HO-1, führte zu einer frühen Abstoßung von Lebertransplantaten und war in der Lage, den positiven Effekt, den man durch die Behandlung mit Co-PP beobachten konnte, zu negieren (Redaelli et al. 2002).

Auch andere Studien zeigten, dass eine Überexpression von HO-1 die Organe bzw. das Gewebe vor immunvermittelteten Schäden schützt. Man postulierte, dass HO- 1 entweder die oxidativen Schäden verhindert oder einen Einfluss auf die lokale Immunantwort von inflammatorischen Zellen hat (Dong et al. 2000, Otterbein et al. 2003). Weiterhin konnte gezeigt werden, dass eine erhöhte Expression von HO-1 zu einer verringerten Ischämie führt und die Lebenserwartung und Akzeptanz von Herz- und Lebertransplantaten stark verlängert (Woo et al. 1998, Soares et al. 1998, Hancock et al. 1998, Cuturi et al. 1999, DeBruyne et al. 2000). Die Induktion von HO-1 verhinderte in diesen Transplantaten die Entwicklung von Arteriosklerose und man konnte beobachten, dass es zu keiner vermehrten Bildung von Adhäsionsmolekülen in den Endothelzellen kam (Hancock et al. 1998).

2.7.4 Die Funktion von HO in Schwangerschaften

Die Tatsache, dass HO-1 bei der Akzeptanz von Transplantaten eine große Rolle spielt (siehe 2.7.3), in Verbindung mit der Hypothese, dass der Fetus mit einem Allotransplantat vergleichbar ist (siehe 2.3), liegt es nahe, dass HO auch bei dem Verlauf von Schwangerschaften eine ähnliche Rolle spielen könnte.

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Studien mit HO-1 -/- Mäusen zeigten, dass diese Mäuse von Geburt an kleiner als HO-1 +/+ Mäuse sind. Weiterhin ist die Lebenserwartung der HO-1 -/- verringert und ab der 25. Lebenswoche wurden die Tiere meist sehr dünn. Des Weiteren zeigte sich, dass es bei weiblichen HO-1 -/- Mäusen zu keiner erfolgreichen Schwangerschaft kam (Poss and Tonegawa 1997a,b), welches auf eine gewebeschützende Funktion von HO im Laufe der Schwangerschaft hindeutet.

Acevedo und Mitarbeiter (1998) waren die ersten, die eine Expression von HO-1 und HO-2 im humanen Uterus beschrieben. Sie konnten weiterhin zeigen, dass die Expression von HO im Myometrium schwangerer Frauen um das 16fache erhöht war, im Vergleich zu nichtschwangeren Frauen.

Im Verlauf der Schwangerschaft scheint die Expression von HO-1 und HO-2 im Gewebe der plazentalen Zotten zu schwanken. So wurde eine fortlaufende, wenn auch schwache Expression von HO-1 während der gesamten Schwangerschaft beobachtet; HO-2 scheint hingegen nur temporärer exprimiert zu werden (Lyall et al. 2000). So war die Expression von HO-2 in Synzitiotrophoblasten zu Beginn der Schwangerschaft signifikant höher als am Ende der Schwangerschaft. Die Autoren postulierten daher, dass zu Beginn der Schwangerschaft größere Mengen an CO benötigt werden, um den Blutfluss von den Spiralarterien in den intravaskulären Raum zu etablieren. Ist jedoch die Trophoblasteninvasion am Anfang des zweiten Trimesters beendet und damit die Transformation der Spiralarterien abgeschlossen, wird weniger CO und damit weniger HO-2 benötigt. Weitere Studien konnten die Expression sowohl von HO-1 als auch von HO-2 in der humanen Plazenta bestätigen (McLean et al. 2000, Yoshiki et al. 2000, Zenclussen et al. 2003).

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Auch in anderen Spezies konnte gezeigt werden, dass HO-1 und HO-2 in der Plazenta exprimiert werden. In der Plazenta vom Meerschweinchen konnte in Zellen von fetalen Blutgefäßen, die sich in den chrominschen Zotten befinden, eine Expression von HO-1 und HO-2 nachgewiesen werden (Odrcich et al. 1998). Odrcich beschrieb weiterhin, dass sich die Aktivität der HO im Laufe der Schwangerschaft verändert und kurz vor der Geburt am stärksten ist. Ihara und Mitarbeiter (1998) untersuchten die mRNA und Proteinmengen von HO-1 und HO-2 der Plazenta im Vergleich zu anderen Organen der Ratte und konnten so zeigen, dass die mRNA Menge von HO-1 in der Plazenta 14fach höher war als in der Leber. Die Mengen der HO-1 waren auch im Vergleich zu der Milz, dem Organ mit der höchsten Menge an HO-1 in erwachsenen Ratten, stark erhöht. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Expression von HO-1 und HO-2 ausschließlich in den Trophoblasten erfolgte. Da die Trophoblasten für den Austausch von mütterlichen und fötalen Komponenten verantwortlich sind, scheinen diese auch für den Häm-Metabolismus in der Plazenta verantwortlich zu sein. Ähnlich wie Lyall beobachteten Ihara und Mitarbeiter (1998), dass die mRNA Mengen an HO-1 und HO-2 im Laufe der Schwangerschaft abnehmen. In Mäusen konnten ebenfalls im plazentalen Gewebe als auch in dezidualen Gewebe HO-1 und HO-2 nachgewiesen werden (Zenclussen et al. 2002).

Eine der ersten Gruppen, die zwischen der Expression von HO und Schwangerschaftskomplikationen, genauer Präeklampsie, einen Zusammenhang postulierte, war Ahmed und Mitarbeiter (2000). Sie beobachteten, dass bei Frauen mit Präeklampsie die Expression von HO-1 im Vergleich zu Frauen mit einer normalen Schwangerschaft, welche in der gleichen Schwangerschaftswoche waren, signifikant reduziert war. Eine verringerte Expression von HO-2 konnte sowohl in Frauen mit Präeklampsie als auch in Frauen mit einer fetalen Wachstumsstörung beobachtet werden, wenn man sie mit normalschwangeren Frauen der gleichen Schwangerschaftswoche verglich (Barber et al. 2001). Eine reduzierte Expression von HO konnte in Trophoblasten von Frauen beobachtet werden, die Feten mit einer intrauterinen Wachstumsstörung aufwiesen (Wang und Yu 2002). Die Ergebnisse von Zenclussen und Mitarbeiter (2003) belegten, dass in Frauen mit spontanen Aborten die HO-2 Expression in invasiven Trophoblasten, Endothelzellen und Syncytiotrophoblasten, im Vergleich zu den normal-schwangeren Frauen, stark reduziert war. Ähnliche Beobachtungen machten die Autoren auch an Patientinnen mit Präeklampsie. Auch hier war die HO-2 Expression in invasiven Trophoblasten und Syncytiotrophoblasten im Vergleich zu normal-schwangeren Frauen verringert. In Mäusen, welche am Tag 5 der Schwangerschaft Stress in Form einer 24 Stunden langen Beschallung mit Ultraschallgeräuschen ausgesetzt wurden, wie in Mäusen mit einem IL-12 induzierten Abort, konnten verringerte mRNA Level von HO-1 als auch von HO-2 in plazentalem und dezidualem Gewebe, im Vergleich mit der Kontrollgruppe CBA/J x DBA/2J, beobachtet werden (Zenclussen et al. 2002). Studien, wie sich HO bei den Mausmodellen für den spontanen Abort und der Präeklampsie verhält, waren zu Beginn dieser Doktorarbeit nicht bekannt. Die Daten über HO in Laufe der Schwangerschaft lassen den Schluss zu, dass die HO in der Schwangerschaft eine genauso große Rolle wie bei Transplantationen spielt und dass die Mechanismen, die die HO zu einem schützenden Molekül macht, in der Schwangerschaft und der Transplantation ähnlich sind.

2.8 Schwangerschaftsimmunologie

Die T-Zellen stellen einen wichtigen Schalt- und Kontrollpunkt im Immunsystem dar. Nur mit einem normalen T-Zell-Muster hat der Körper eine effiziente Immunabwehr, da gerade diese Zellen darüber entscheiden, wann eine Abwehrreaktion notwendig ist und wann nicht (Holländer 2006). Die T-Zellen sind daher für die Unterscheidung zwischen Selbst und Nicht-Selbst verantwortlich, was für die Verhinderung von Autoimmunerkrankungen essentiell ist (Holländer 2006). Bei einer Schwangerschaft besitzt jedoch der Fetus zur Hälfte väterliche Antigene und müsste somit vom Immunsystem als Nicht-Selbst erkannt werden, jedoch wird der Fetus vom mütterlichen Immunsystem nicht angegriffen. Das Immunsystem spielt somit im Laufe der Schwangerschaft eine besondere Rolle.

2.8.1  Die Rolle der T-Zellen in der Immunantwort

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Die T-Zellen, die MHC-II erkennen, werden später zu T-Helfer-Zellen (Th-Zellen) und tragen CD4, wohingegen die MHC-I erkennenden Lymphozyten zu CD8 exprimierenden zytotoxischen T-Zellen werden (Janeway 2001).

Nach der Reifung im Thymus gelangen die Th-Zellen über den Blutkreislauf in den Körper, wo sie zwischen den verschiedenen Organen hin und her wandern, bis sie über Antigenkontakt aktiviert werden und ihre Funktion erfüllen (Alberts 2005). Treffen die T-Zellen in der Peripherie auf ihr Antigen, so gehen sie in ein Aktivierungsstadium über. Kommt es dann zum Eintritt in das Effektorstadium, so organisieren die CD4+-T-Zellen die Abwehr gegen das entsprechende Antigen. Die Th-Zellen interagieren mit Hilfe von Zytokinen und durch direkten Kontakt von Oberflächenmolekülen mit anderen Zellen. Anhand des Zytokinmusters lassen sich die Th-Zellen in verschiedene Untergruppen unterteilen, die sich auch spezifischen Aufgaben zuordnen lassen.

Unter Th0-Zellen versteht man frisch aktivierte Th-Zellen, die noch in der Lage sind, sowohl Th1 als auch Th2 spezifische Zytokine zu bilden. Man nimmt an, dass sie nur ein Durchgangsstadium in die eine oder andere Richtung darstellen. Wahrscheinlich können sie aber auch bei der Abwehr von Pathogenen eigenständige Funktionen wahrnehmen.

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Die Th1-Zellen sind durch die proinflammatorischen Zytokine IFN-IL-2 TNF-α und -β gekennzeichnet (Mosmann und Coffman 1989). Die Hauptfunktion der Th1-Zellen ist die zellvermittelte Bekämpfung von intrazellulären Pathogenen, wie Viren, Parasiten und Bakterien.

Werden die T-Zellen allerdings zu Th2-Zellen polarisiert, so liegt dem meist das Interleukin IL-4 zugrunde, dass, wenn es in ausreichender Menge bei der Antigenpräsentation vorhanden ist, die T-Zelle zur Produktion von IL-4, IL-5, IL-6 und IL-10 anregt (Mosmann und Coffman 1989). Diese Zytokine haben eine Th1-abortive Wirkung und somit einen antiinflammatorischen Effekt. Th2-Zellen haben eine wichtige Rolle auf der humoralen Seite der Immunantwort. Außerdem können sie Mastzellen und eosinophile Granulozyten aktivieren und spielen somit bei der Bekämpfung von Parasiten eine große Rolle. Die Th2-Zellen spielen ebenfalls bei der Ausbildung allergischer Reaktionen eine wichtige Rolle.

Die letzte Th-Zellpopulation wurde erst recht spät beschrieben (Chen et al. 1994b). Die Th3-Zellen zeichnen sich besonders durch die Produktion von TGF-β aus.

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Für eine effektive Immunantwort muss ein ausgewogenes Verhältnis der verschiedenen Th-Zellpopulationen vorliegen. Dieses Verhältnis wird unter anderem durch die Zytokineproduktion der jeweiligen T-Zellen beeinflusst, somit sind die Th1- und Th2-Zellen in der Lage, sich gegenseitig zu beeinflussen bzw. zu hemmen.

2.8.2 Das Th1/Th2/Th3 Paradigma in der Schwangerschaft und seine Widersprüche

Eine erfolgreiche Schwangerschaft wird mit einer Überproduktion von Th2-Zytokine assoziiert (Lin et al. 1993, Chaouat et al. 1995, Piccinni et al. 1998). Bei schwangeren Frauen konnte nachgewiesen werden, dass deziduale CD4+ T-Zellen signifikant mehr Typ-2-Zytokine IL-4, IL-10 aufwiesen, als bei Frauen mit einem habituellen Abort (Piccinni et al. 1998). Im Laufe der murinen Schwangerschaft wurden an der feto -maternalen Grenze die Typ-2 -Zytokine IL-4, IL-5 und IL-10 als dominierend nachgewiesen (Lin et al.1993). In dem Mausmodell für spontanen Abort konnten Chaouat und Mitarbeiter (1995) zeigen, dass die Behandlung mit rekombinantem IL-10 oder anti-IFN-γ die Abortrate reduziert.

Bei Schwangerschaftskomplikationen im Menschen und in der Maus hingegen wurde ein immunologisches Ungleichgewicht der Th1/Th2 Zytokine zugunsten der Th1-Zytokine beschrieben (Lin et al. 1993, Clark et al. 1999, Raghuphaty et al. 1997, 1999). Die proinflammatorischen Typ-1 Zytokine wurden daher mit verschiedenen Schwangerschaftskomplikationen wie spontaner Abort oder Präeklampsie in Verbindung gebracht.

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Bei Frauen mit habituellen Aborten konnte ein Th1-Ungleichgewicht beobachtet werden (Raghuphaty et al. 1997, 2000, Saito et al. 2000). Haimovici und Mitarbeiter (1991) zeigten, dass in Anwesenheit von Typ-1 Zytokinen, wie TNF-α oder IFN-γ, es zu Wachstumsstörungen von Trophoblastenzellen kam. In dem Mausmodell für einen spontanen Abort konnte eine Überexpression von IL-6 an der feto-maternalen Grenze beobachtet werden (Zenclussen et al. 2003).

In Frauen mit Präeklampsie wurden im Zuge eines systemischen Auftretens von aktivierten mütterlichen Entzündungszellen erhöhte Mengen von Th1-Zytokinen, hauptsächlich TNF-α, beobachtet (Oian et al. 1985, Greer et al. 1989, Stark 1993, Sacks et al. 1997, Darmochwal-Kolarz et al. 1999, Saito et al. 1999).

Das Typ 3-Zytokin TGF-β scheint ebenfalls eine wichtige Rolle im Verlauf der Schwangerschaft zu spielen (Gorivodsky et al. 1999). Gorivodsky und Mitarbeiter (1999) zeigten, dass im Mausmodell für den spontanen Abort die Menge von TGF-β2-mRNA im Vergleich zu den normal-schwangeren Kontrolltieren um die Hälfte reduziert war. Weiterhin scheint TGF-β besonders für das Überleben des Embryos wichtig zu sein, da es in TGF-ß KO-Mäusen bereits um den Tag 15,5 der Schwangerschaft zu einer sehr hohen embryonalen Letalität kommt (Dünker und Krieglstein 2002).

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In den letzten Jahren zeigten jedoch verschiedenste Studien, dass dieses Th1/Th2/Th3 Paradigma nicht als eine übergeordnete Lösung für eine erfolgreiche Schwangerschaft herangezogen werden kann und den oben zitierten Daten zum Teil widersprechen (Svenson et al. 2001, Bates et al. 2002, Chaouat et al. 2002, Zenclussen et al. 2002b)

In Mäusen, die nicht in der Lage waren IL-10 und IL-4 zu exprimieren, kam es dennoch zu normalen Schwangerschaften. Somit ist die Th2 -Zytokine Produktion von IL-4 und von IL-10 nicht ausschlaggebend für eine erfolgreiche Schwangerschaft (Svenson et al. 2001). IL-10 ist zwar nicht essentiell für eine erfolgreiche Schwangerschaft, jedoch konnten White und Mitarbeiter (2004) zeigen, dass IL-10 ein wichtiger Wachstumsfaktor sowohl der Embryonen als auch postpartal ist. Im Vergleich zu normalen Schwangerschaften wurden bei habituellen Aborten erhöhte Mengen von Typ-2 –Zytokin gemessen (Bates et al. 2002).

Fallon und Mitarbeiter (2002) zeigten, dass es in KO-Mäusen, bei denen die vier Gene IL-4, IL-5, IL-9, und IL-13 deaktiviert wurden, zu normalen Schwangerschaften kommt. Es konnte somit gezeigt werden, dass diese Th2-Zytokine nicht für das Überleben der Feten notwendig sind.

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Bei Frauen mit einem spontanen Abort wurden in dezidualen und peripheren Blutzellen verringerte Mengen an IL-12 im Vergleich zu normal-schwangeren Frauen gemessen, welches für die Induktion von Th1-Zellen verantwortlich ist (Zenclussen et al. 2002b). Bei Frauen mit habituellen Aborten konnte man im Vergleich zu normal-schwangeren Frauen eine verminderte IFN-γ-Produktion beobachten (Bates et al.. 2002). Ostojic und Mitarbeiter (2003) zeigten, dass in dem Mausmodell für den spontanen Abort die Menge von IL-18 im Vergleich mit den normal-schwangeren Kontrollmäusen signifikant reduziert war.

Im Gegensatz zu dem starren Th1/Th2/Th3 Paradigma scheint die Th1/Th2 Balance sich im Laufe der Schwangerschaft zu verändern. So konnten Hunt und Mitarbeiter (1990) und Croy und Mitarbeiter (1991) zeigen, dass bestimmte Zytokine, wie IFN-γ und TNF-α, welche nach dem Th1/Th2/Th3 Paradigma als schwangerschaftsschädigend eingestuft waren, besonders im Laufe der Implantation eine wichtige Rolle spielen. Es konnte auch bereits vor der eigentlichen Implantation zwischen dem 1. und 3. Tag der murinen Schwangerschaft erhöhte mRNA Mengen von TNF-α und IL-1 im Uterus beobachtet werden (McMaster et al. 1992, Sanford et al. 1992).

2.8.3 HO-1 und dessen Interaktion mit dem Immunsystem

Eine Vielzahl von Studien konnte zeigen, dass zwischen der Expression von HO-1 und verschiedenen Komponenten des Immunsystems, wie bestimmte Zytokine, eine starke Interaktion besteht. Otterbein und Mitarbeiter (2000) beschrieb, dass erhöhte Mengen an CO die Expression von LPS-induzierten pro-inflammatorischen Zytokinen inhibierte. Weiterhin konnten die Autoren erhöhte Mengen von IL-10 in Makrophagen beobachten. Lee und Chau zeigten weiterhin, dass es zwischen HO-1 und IL-10 eine Interaktion gibt und dass IL-10 ein starker Förderer der HO-1 Expression in Makrophagen ist (2002). Bei Herztransplantationen konnte man ebenfalls bei erhöhten Mengen an HO-1 einen Anstieg an IL-10 beobachten (Yamashita et al. 2006).

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Dass erhöhte Mengen an HO-1 auch einen Einfluss auf Th1 Zytokine haben, konnte ebenfalls von verschiedenen Autoren gezeigt werden. So zeigten Woo und Mitarbeiter (2000), dass es bei einer erhöhten Produktion von HO-1 durch Behandlung von Co-PP zu verminderten Produktionen von IFN-γ in einem Mausmodell für graft-versus-host-disease (GVHD) kommt. Bei Nierentransplantationen in der Ratte konnten Tullius und Mitarbeiter (2002) nachweisen, dass es nach einer erhöhten Expression von HO-1 nicht nur zu verringerten Mengen an TNF-α und IFN-γ mRNA in dem Transplantat kommt, sondern auch zu einer verringerten Infiltration von Monozyten, Makrophagen und CD8+-Zellen in das Transplantat.

Bei Lebertransplantaten konnte man ebenso einen Zusammenhang zwischen der Menge von HO-1 und dem Zytokineprofil im Transplantat feststellen. Bei hohen Mengen an HO-1 konnte man eine Dominanz der Th2 Zytokinen IL-4 und IL-10 beobachten; bei verringerten Mengen von HO-1 wurden hauptsächlich die Th1 assoziierten Zytokine IFN-γ und Il-2 beschrieben (Ke et al. 2001).

Weiterhin kam es bei erhöhten Mengen von HO-1 zu einer signifikanten Erhöhung von Foxp3, TGF-β und CTLA4, was auf eine Rolle von CD4+ CD25+ regulatorischen T-Zellen (Tregs) hindeutet (Yamashita et al. 2006).

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Bei Schwangerschaften scheint es einen ähnlichen Zusammenhang zwischen der Expression von HO-1 und dem Zytokinprofil zu geben. So konnten Zenclussen und Mitarbeiter (2002) zeigen, dass es bei einem Th1-induzierten Schwangerschaftsabbruch zu einer Verminderung der HO-1 und HO-2 Konzentrationen kommt. Sie postulierten, dass es durch erhöhte Mengen an Th-1-Zytokinen zu verringerten Mengen von HO in Trophoblasten und Endothelzellen kommt, was zu erhöhten Mengen von freiem Häm führt, welches toxisch ist und weitere Th1-Zytokine in das Gewebe lockt.

2.9 Stickstoffoxid-Synthase 

2.9.1  Funktion von Stickstoffoxid und Stickstoffoxid-Synthase im Rahmen der Schwangerschaft

Stickstoffoxid (NO) ist ein hoch reaktives und kurzlebiges Radikal (Halbwertszeit: 10-12sec),

was bei einer Vielzahl von biologischen Funktionen, wie Erweiterung der Blutgefäße, Neurotransmissionen oder auch bei Immunreaktionen, eine große Rolle spielt (Berdeaux 1993). Weiterhin scheint NO eine wichtige regulatorische Rolle in verschiedenen Reproduktionsprozessen des weiblichen Körpers, wie bei der Ovulation, Implantation, beim Schwangerschaftsverlauf, den Wehen und der Geburt, zu übernehmen (Sladek et al. 1997, Chwalisz und Garfield 2000). Bei der Präeklampsie spielt NO eine große Rolle bei der Erweiterung der Blutgefäße, da die Freisetzung von NO die Konzentration von zyklischem Guanosinmonophosphat (cGMP) erhöht, was wiederum Einfluss auf die Proteinkinase G hat. Durch die Erweiterung der Blutgefäße nimmt NO einen direkten Einfluss auf den Blutdruck

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Abbildung 4: Umwandlungsprozess von L-Arginin in L-Citrullin (Alderton et al. 2001)

NO hat zusätzlich einen inhibitorischen Effekt auf Endothelin. Endothelin wirkt gefäßverengend und kann daher zu erhöhtem Blutdruck führen (Napoletano et al. 2000). Stickstoffoxid entsteht durch den Abbau von L-Arginin durch die Stickstoffoxidsynthase (NOS). Dieses Enzym wandelt unter Verbrauch von Sauerstoff und NADPH L-Arginin in L-Citrullin um. Als Nebenprodukt dieses Prozesses entsteht NO (siehe Abb. 4).

Drei Isoformen von NOS wurden bisher identifiziert, welche beim Menschen eine Homologie 51±57% aufweisen. Es handelt sich um Produkte von verschiedenen Genen, welche auf unterschiedlichen Chromosomen sitzen und die Unterschiede in der Regulation, katalytischen Eigenschaften und Sensibilität auf Inhibitoren aufweisen. Die erste Isoform, welche in neuralem Gewebe identifiziert wurde, ist nNOS (oder auch NOS-1). iNOS (oder auch NOS-2) ist im Gegensatz zu den anderen Isoformen unter anderem durch inflammatorische Zytokine wie IFN-γ, induzierbar und kommt hauptsächlich in Zellen des Immunsystems vor (Griffith und Stuehr 1995; Snyder et al. 1995), wurde aber auch in der humanen Plazenta nachgewiesen (Myatt et al. 1997).

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Die letzte Form ist eNOS (oder auch NOS-3), welche erstmalig in vaskulären Endothelzellen beschrieben wurde, wird aber auch ähnlich, wie iNOS in Endothelzellen und Trophoblasten der humanen Plazenta exprimiert (Myatt et al. 1997). Im Gegensatz zu iNOS benötigen eNOS und nNOS Calcium zur Aktivierung (Griffith und Stuehr 1995; Snyder et al. 1995).

2.9.2 Funktion von NOS während der Schwangerschaft 

Wie bereits erwähnt, spielt NO in verschiedenen Reproduktionsprozessen des weiblichen Körpers eine wichtige Rolle. Beispiele hierfür sind die Ovulation, Implantation, beim Schwangerschaftsverlauf, den Wehen und der Geburt. Die genaue Rolle von NO im Laufe der Schwangerschaft scheint jedoch Speziesabhängig zu sein und bleibt beim Menschen bei der normalen Schwangerschaft wie auch bei der Präeklampsie umstritten (Sladek et al. 1997).

In der humanen Plazenta werden sowohl iNOS als auch eNOS in Endothelzellen und Trophoblasten exprimiert, wobei im plazentalen Endothelium der Frau eNOS für den Großteil des gebildeten NO verantwortlich ist (Myatt et al. 1997). Nasiell und Mitarbeiter (1998) beschrieb, dass die Expression von eNOS in den Plazenten von Frauen mit Präeklampsie im Vergleich zu normal-schwangeren Frauen reduziert ist.

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Innerhalb des Plazentabettes konnte man bei Patientinnen mit Präeklampsie verringerte Mengen an iNOS und eNOS beobachten. Man postulierte daher, dass die verringerte NO Produktion, welche durch die verringerte Expression von NOS ausgelöst wird, mit dem erhöhten Blutfluss innerhalb des Uterus und der Plazenta zusammenhängt (Beinder et al. 1999). Nelson und Mitarbeiter (2000) demonstrierten, dass eine erfolgreiche Schwangerschaft mit erhöhten Mengen an eNOS in humanen Arterien des Uterus in Verbindung steht. Die Ca2+-abhängige NOS Aktivität war in Arterien des Uterus von schwangeren Frauen 8-mal höher als in Arterien von nicht-schwangeren Frauen.

Die Aktivität von NOS wurde in Trophoblasten aller drei Trimester untersucht und es zeigte sich, dass die Aktivität von NOS, ähnlich wie die Aktivität von HO (Lyall et al. 2000), in den Trophoblasten im ersten Trimester der Schwangerschaft am höchsten war und im Laufe der Schwangerschaft abnimmt (Ramsay et al. 1996), wodurch man eine Interaktion zwischen HO-1 und NOS vermuten kann. Ein weiterer Faktor, der die Interaktion zwischen HO und NOS vermuten lässt, ist die Tatsache, dass für den Aufbau von allen drei Formen von NOS Häm benötigt wird, welcher von der HO jedoch abgebaut wird.

2.9.3 Interaktion zwischen HO-1 und NOS

In verschiedenen Systemen wurde eine regulatorische Interaktion zwischen den beiden Molekülen HO-1 und iNOS postuliert (Abb. 5) (Maines 1997, Datta et al. 2002). NOS ist ein Hämprotein, somit ist die Produktion von NOS von der Aktivität von HO-1 abhängig. Bei zu hohen Mengen an HO-1 würde es zu einem vermehrten Abbau von Häm kommen, was wiederum die Bildung von NOS verhindern würde, da dieses das Häm-Moleküle zur Synthese benötigt (White und Marletta 1992, McMillan et al. 1992, Wang et al. 1994). Beim Abbau von Häm durch HO kommt es zur Bildung von CO. Dieses CO ist in der Lage sich an bereits vorhandenes NOS anzulagern und dieses damit zu inaktivieren (White und Marletta 1992, McMillan et. al. 1992). Für den Abbau vom Häm durch HO, wie auch für die Bildung von NO durch NOS, wird NADPH benötigt. Die Konzentration von HO ist jedoch in den Zellen sehr viel höher als die von NOS, wodurch das NAPDH eher für den Abbau vom Häm durch HO verbraucht wird (Maines et al. 1993).

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Abbildung 5: Schematische Darstellung einer möglichen Interaktion zwischen Hämoxygenase und dem Stickstoff Oxid Synthase System (modifiziert nach Maines 1997)

2.10 Apoptose

Die Apoptose (griechisch für „fallende Blätter“) ist ein programmierter Zelltod, der durch die Zelle aktiv reguliert wird und daher genetisch kodiert ist. Charakteristisch für die Apoptose ist der Verlust von Zellverbindungen und Mikrovilli; es kommt zur Chromatinkondensation, DNA-Fragmentierung, cytoplasmatischen Kontraktion und dichter Packung von Mitochondrien und Ribosomen (Janeway 2001). Die Apoptose ist für eine ordnungsgemäße Embryogenese und Metamorphose, Gewebehomöostase und die normale Funktionalität des Immunsystems notwendig (Grimm 2003).

Zu Beginn der Apoptose kommt es durch die Bindung des Fas-Ligand (FasL) zur Bildung des Fas-Trimeres (Abb. 6). Die Todesdomänen, welche an den cytoplasmatischen Schwänzen von Fas hängen, kommen sich durch die Bildung des Trimeres näher, was dazu führt, dass sich die verschiedenen Adaptorproteine, unter anderem das Protein FADD, an die Todesdomänen anlagern. FADD geht dann über eine zweite Todesdomäne Wechselwirkungen mit spezifischen Proteasen ein.

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Diese Proteasen, welche man als Caspasen bezeichnet, spielen im weiteren Verlauf der Apoptose eine wichtige Rolle. An das Protein FADD angelagerte Caspase-8-Moleküle sind in der Lage, sich durch die Abspaltung einer aktiven Caspasendomäne selbst, aber auch andere Caspasen zu aktivieren (Janeway 2001). Eine weitere Möglichkeit zur Aktivierung der Caspasen stellt das Cytocrom c dar. Zu Beginn der Apoptose kommt es zur proteolytischen Spaltung des Proteins Bid, welches zu der Bcl-2-Protein-Familie gehört (Hengartner 2000). 
Abbildung 6: Ablauf und Komponenten der Apoptose (Grimm 2003)

Es wurden verschiedene Proteine entdeckt, welche strukturell ähnlich sind und daher als Bcl2-Protein-Familie zusammengefasst werden (Gross et al.1999). In dieser Familie findet man sowohl pro-apoptotische (Bax, Bcl-xs, Bad u.a.) als auch anti-apoptotische Proteine (Bcl2, Bcl-xl, Bag-1, u.a.) (Gross et al. 1999). Es folgt die Freisetzung von Cytochrom c aus den Mitochondrien. Die Freisetzung apoptose-assoziierter Moleküle, wie Cytochrom c und die mitochondriale Integrität wird im Wesentlichen durch die Bcl2-Proteine-Familie kontrolliert. Die Mechanismen, die zu einer Freisetzung von Cytochrom c und anderen Molekülen ins Cytosol führt, sind noch nicht genau geklärt. Es gibt aber verschiedene Modelle (Gross et al.1999; Hengartner 2000) dafür, wie die Bcl-2 Moleküle darauf Einfluss nehmen. Vier dieser Modelle seien hier genannt: 1. Bcl-2-Proteine bilden Kanäle in der äußeren Membran der Mitochondrien aus. 2. Die Bcl-2 Proteine interagieren mit anderen Proteinen der mitochondrialen Membran und induzieren die Bildung von Membrankanälen. 3. Die Bcl-2 Proteine induzieren einen Zusammenbruch des mitochondrialen Membranpotentials, so dass die mitochondrialen Proteine ins Cytosol diffundieren können. 4. Die mitochondrialen Membrankanäle werden von Bcl-2 Proteinen reguliert (Gross et al.1999; Hengartner 2000).

Im Zytosol reagiert das Cytochrom c dann mit dem Protein Apaf-1 und bildet mit diesem das Apoptosom, welches für die Induktion von Caspasen verantwortlich ist (Janeway 2001). Als Folge einer Caspasenkaskade kommt es zur Aktivierung der caspasenaktivierbaren DNase (CAD). CAD dringt anschließend in die Zellkerne ein und spaltet die dort vorliegende DNA in 200 Basenpaar-große-Fragmente und beendet somit den Ablauf der Apoptose (Janeway 2001).

2.10.1  Apoptose im Laufe der Schwangerschaft

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Apoptose findet in allen Trimenon der Schwangerschaft in der Plazenta statt (Kim et al.1995). Verschiedene Studien zeigen, dass die Apoptose eine wichtige Rolle bei der Entwicklung, Neuordnung und Alterung der Plazenta spielt (Smith et al. 1997, Axt et al. 1999, Chan et al. 1999, Huppertz et al. 2000, Levy et al. 2000). Die Häufigkeit des Auftretens der Apoptose variiert stark im Verlauf der Schwangerschaft. Ihren Höhepunkt erreicht sie im dritten Trimester. Zu dem Zeitpunkt weisen 0,07 bis 0,25% der Zyto- und Synzytiotrophoblasten Zeichen für Apoptose auf (Kim et al. 1995, Reed et al. 1994). Es muss bemerkt werden, dass über 50% der apoptotischen Zellen in der Plazenta Trophoblastzellen sind und nur 5% Endothelzellen. Bei der Differenzierung und der syncythialen Fusion von humanen Trophoblasten konnte gezeigt werden, dass die Expression von Caspase-8 als ein wichtiger Aktivator der Effektorcaspasen-3, -6 und -7 notwendig ist (Black et al. 2004). Im Laufe der Schwangerschaft konnte eine Expression von Bcl-2 in Zyto- und Synzytiotrophoblastzellen nachgewiesen werden (Kim et al. 1995).

Apoptose spielt auch bei der Embryogenese eine wichtige Rolle und es konnte gezeigt werden, dass Missbildungen und der Tod des Embryos in der Gebärmutter durch Abweichungen des normalen Ablaufs der Apoptose ausgelöst werden können (Brill et al. 1999, Torry et al. 2003).

2.10.2 Der Einfluss von HO-1 auf die Apoptose

Die wichtigste Rolle der Hämoxygenase ist der Abbau von freiem Häm. Es konnte gezeigt werden, dass HO aber noch weitere wichtige biologische Funktionen besitzt. Es wurde postuliert, dass HO gewebeschützende, entzündungshemmende und anti-apoptotische Funktionen aufweist und somit den programmierten Zelltod blockiert.

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In verschiedenen Tiermodellen für Entzündungsreaktionen, Hypoxie und Organtransplantationen konnte gezeigt werden, dass es zu einer Hemmung der Apoptose kommen kann, wenn die HO-1 Expression erhöht ist. Wenn die HO-1 Aktivität hingegen blockiert wird, kommt es zu einem Anstieg der Apoptosesrate in den Tieren (Hancock et al. 1998, Soares et al. 1998, Vulapalli et al. 2002).

Soares und Mitarbeiter (1998) zeigten, dass Endothelzellen nach einer erhöhten Expression von HO-1 vor einer TNF-α induzierten Apoptose geschützt waren. Ein Schutz vor einer TNF-α induzierten Apoptose konnte auch dadurch erreicht werden, in dem die Endothelzellen extrazellulärem Häm ausgesetzt wurden, was wiederum zu einer Erhöhung von HO führte (Brouard et al. 2000). Die Mechanismen, wodurch HO die Zellen vor Apoptose schützt, sind bisher noch nicht genau geklärt, jedoch wurden verschiedene Modelle vorgeschlagen. Ferris und Mitarbeiter (1999) postulierten, dass es in Fibroblasten von Embryonen zu einer verringerten Apoptosesrate durch HO kommt, indem die Menge an zellulärem Eisen, welches als pro-oxidant fungiert, verringert wird. Brouard und Mitarbeiter (2000/2002) zeigten, dass CO, welches bei dem Abbau von Häm durch HO freigesetzt wird, die Zellen durch die Aktivierung von NFκ-B vor Apoptose schützen kann. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass CO die Freisetzung von Cytochrom c inhibiert (Liu et al. 2002b). Studien, welche den Einfluss von HO auf die Apoptoserate bei Mausmodellen für Schwangerschaftskomplikationen untersuchen, sind nicht bekannt.

2.11 Ziel der Arbeit

Die immunologischen Mechanismen, die den normalen Verlauf der Schwangerschaft trotz Allogenizität des Feten ermöglichen, wurden in den letzten Jahrzehnten intensiv untersucht. Jedoch ist bis heute nicht genau geklärt, wie der Fetus eine Abstoßung durch die mütterliche Immunantwort verhindert.

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In den vergangenen Jahren konnte gezeigt werden, dass die Hämoxygenase bei der Akzeptanz von Transplantaten eine wichtige Rolle spielt und, da der Fetus als natürlich vorkommendes Allotransplantat angesehen werden kann, es nahe liegt, dass HO auch im Laufe der Schwangerschaft eine Rolle spielen könnte. Diese Hypothese konnte durch verschiedene Studien bestätigt werden, in denen gezeigt werden konnte, dass HO-1 im Laufe der Schwangerschaft exprimiert wird und dass es bei Schwangerschaftskomplikationen zu einer veränderten Expression von HO-1 kommt. Die Mechanismen, über die HO Einfluss auf den Schwangerschaftsverlauf nimmt und ob eine erhöhte Expression HO-1 in der Lage ist, vor einem Abort oder vor Präeklampsie zu schützen, ist bisher noch nicht geklärt.

Die Ziele dieser Doktorarbeit waren:

Mit Hilfe des Mausmodells CBA/J x DBA/2J, welches ein anerkanntes Modell für den spontanen Abort darstellt, die HO Expression bei Kontrollmäusen und Abortmäusen zu untersuchen, um mögliche Unterschiede in der Expression zwischen den beiden Gruppen zu analysieren.

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Die Expression von HO in Mäusen mit Präeklampsie-ähnlichen Symptomen zu untersuchen, da die bisherigen Humanstudien über die Funktion von HO im Laufe der Präeklampsie kontrovers sind.

Zu Analysieren, ob man durch eine therapeutische Behandlung der Mäuse mit Hilfe von Co-PP als HO-1 Induzierer und Zn-PP als HO-1 und HO-2 Hemmer, sowohl im Abortmodell als auch in dem Präeklampsiemodell, durch die Veränderung der HO Expression, einen direkten Einfluss auf den Schwangerschaftsverlauf nehmen kann.

Mögliche Mechanismen zu analysieren, mit deren Hilfe HO Einfluss auf den Verlauf der Schwangerschaft nimmt und mit welchen Molekülen HO im Laufe der Schwangerschaft interagiert, wobei besonders der Einfluss von HO auf das NOS- System, die Th1/Th2 Antwort und die Apoptose untersucht werden sollte.


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06.02.2008