"Wir dürfen sie nicht erkalten lassen" – Besuch im Plazentalabor

In Jena erforschen ­Wissenschaftler mit ­einer einzigartigen Methode, wie Substanzen auf die Plazenta wirken. Wir haben ihnen über die Schulter geblickt

von Barbara Weichs, 10.07.2018
Plazentalabor

Maximal eine halbe Stunde haben die Wissenschaftler Zeit, um den Versuch zu starten


Wenn Jana Pastuschek eine Plazenta in Empfang nimmt, fühlt sich diese noch ganz warm an. Schließlich sind erst wenige Minuten vergangen, seit sie den Körper einer Schwangeren verlassen hat. Eine Hebamme bringt den Mutterkuchen in einer Edelstahlschale aus dem Kreißsaal, nur ein paar Schritte über den Gang, direkt zu der Biologin, die schon auf das Organ wartet. Hat es gerade noch Mutter und Baby in der Gebärmutter verbunden, wird es nun zum Forschungsobjekt. Im Placenta-­Labor in der Klinik für Geburtsmedizin in Jena halten es Wissenschaftler am Leben und untersuchen, wie die Plazentaschranke funktioniert. Mit einem Verfahren, das nirgendwo anders in Deutschland angewendet wird, der sogenannten Perfusion.

Plazenta als Modell für ein menschliches Organ

Die Tests an der Plazenta liefern den Forschern nicht nur Informationen für die Schwangerschaft. "Die Plazenta ist ein gutes Modell für ein menschliches Organ. Wir können an ihr prüfen, welchen Schaden menschliches Gewebe nimmt, zum Beispiel durch Arzneimittel, Chemikalien oder Umweltgifte", sagt Prof. Udo Markert, Immunologe und Leiter des Placenta-Labors. Ein weiterer großer Vorteil: Im Vergleich zu Tier­versuchen sind die Forschungen an der Plazenta ethisch ­unbedenklich.

Die Aufgabe des Plazenta

Etwa 500 Gramm schwer, circa drei Zentimeter dick und so groß, dass man sie mit beiden Händen gerade so hochheben kann – das sind die Maße einer durchschnittlichen Plazenta bei der Geburt. Das Organ ­entsteht zu Beginn der Schwangerschaft in der Gebärmutter und macht das neue Leben erst möglich: Es versorgt den Embryo mit Sauerstoff und Nährstoffen und transportiert Stoff­wechsel­produkte wie Kohlendioxid ab. Mehrere dünne Zelllagen, die Plazentaschranke, trennen den mütter­lichen vom kindlichen Blutkreislauf. Viele Viren und Bakterien können sie nicht überwinden. Alkohol, ­Ni­kotin und vielen Medikamenten gelingt dies jedoch. Sie können dem Ungeborenen schaden, das über die Nabelschnur mit der Plazenta verbunden ist.

Plazentalabor

Nach der Geburt wird der Mutterkuchen meist entsorgt, hat er doch seine Funktion erfüllt. Nicht so in der Jenaer Klinik für Geburtsmedizin. Von den etwa 1600 Frauen, die hier pro Jahr gebären, spenden viele ihre Plazenta für Forschungs­zwecke. "Wir sprechen die Frauen beim An­meldegespräch in der Klinik darauf an und bitten sie, sich diese Möglichkeit zu überlegen", sagt Dr. Tanja Groten, Gynäkologin und leitende Oberärtzin.
Kommt eine Plazenta bei Jana Pastuschek im Labor an, muss es schnell gehen.

Maximal eine halbe Stunde bleiben ihr und ihrem Team, um den Versuch zu starten. Das Organ erhält sonst zu lange keinen Sauerstoff und stirbt ab. Um die Plazenta am Leben zu erhalten, simulieren die Forscher zwei unabhängige Kreisläufe wie im Mutter­leib. Dafür nähen sie zunächst auf der kindlichen Seite des Organs jeweils eine Kanüle in eine Arterie und eine Vene ein, an der sie dann Schläuche anbringen. Auf der mütter­lichen Seite der Plazenta ist das Gewebe gefurcht und lose, hier werden mehrere Kanülen samt Schläuchen nur locker hineingesteckt.

Plazentalabor

Ein aufwendiges Verfahren

Die Apparatur, in der die Plazenta schließlich eingespannt wird, steht in einem Becken mit 37 Grad warmem Wasser. "Wir dürfen sie nicht erkalten lassen, denn sonst wird der Stoffwechsel heruntergefahren, und das Organ funktioniert nicht mehr", sagt Jana Pastuschek. Zwei Pumpen lassen nun eine dem Blut ähnliche Flüssigkeit durch die Schläuche fließen. Zwölf Milliliter gehen pro Mi­nute durch den mütterlichen Kreislauf, drei Milliliter durch den kindlichen. Der mütterliche ist mit Sauerstoff angereichert, der kind­liche mit einem Stickstoff-Kohlendioxid-Gemisch. Zwölf Stunden lang können die Forscher das Organ so am Leben erhalten und Tests machen.

Die Behälter dafür sind Sonder­anfertigungen der Forschungswerkstatt des Klinikums, das Wissen um die Methode wird in Jena seit den 1970er-Jahren von einem Team an das nächste weitergegeben. "Da steckt viel Erfahrung drin, die wir uns vor allem durch die praktische Ar­beit erworben haben", so Pastuschek. Weltweit gibt es nur wenige Gruppen, die das Verfahren durchführen.

Plazentalabor

Wie wirken Medikamente?

Sobald die beiden Kreisläufe arbeiten, können die Biologin und ihre Kollegen mit den eigentlichen Tests starten: Sie geben eine Substanz, etwa den Wirkstoff eines Medikaments, in den mütterlichen Kreislauf, entnehmen in regelmäßigen Abständen Proben und untersuchen, ob davon etwas beim Kind ankommt und in welcher Konzentration.

"Medikamente möchte man nicht an einer Schwangeren testen", erläutert Jana Pastuschek den Vorteil der Untersuchungsmethode. Zumal sich etwa auch Daten von Versuchen an Ratten oder Mäusen nur eingeschränkt auf den Menschen übertragen lassen. "Die Plazenta ist das Organ, das sich bei Säugetieren am meisten unterscheidet", sagt Udo Markert. Brauchen Schwangere Medikamente, stützen sich Ärzte daher auf Erfahrungswerte. Die Versuche in Jena können wichtige Anhaltspunkte dafür geben.

Tests mit Antibiotika

Trotzdem ist es ein langer Weg, bis die gewonnenen Daten zu einem ­­Hinweis im Beipackzettel führen können, dass das Medikament für ­­Schwangere geeignet ist. "Jede Plazenta ist anders, und nur bei etwa 20 Prozent können wir die Tests erfolgreich durchführen. Manchmal entstehen während der Geburt feinste Risse, die wir mit dem Auge nicht sehen. Diese Lecks bemerken wir erst, sobald die erste Flüssigkeit durch die Schläuche gepumpt wird", erklärt Pastuschek.

Seit drei Jahren arbeitet sie etwa an einem Antibiotikaprojekt. Die Untersuchungen zeigen, dass der Wirkstoff eines speziellen Medikaments auf das Kind übergeht, was in diesem Fall erwünscht ist, um das Kind bei einer Infektion der Fruchthöhle mit zu behandeln. Doch: "Ergebnisse, die wir gewinnen, stellen uns vor weitere Fragen", sagt Pastuschek. Wie hoch muss die Wirkstoffkonzentration sein, die die Mutter einnimmt, um das Kind am besten zu schützen? Braucht es mehr oder reicht auch weniger? Und wie wirkt sich das auf die Mutter aus? Außerdem lassen sich diese Daten nicht ohne Weiteres auf die Situation im Körper der Frau übertragen. "Trotzdem ist die Perfusion eines der besten Modelle, um kurzzeitig biolo­gische, pharmakologische und toxikologische Vorgänge im Menschen zu testen", sagt Udo Markert.

Plazentalabor

Vom Labor zur Studie

Welche Substanzen getestet werden, entscheidet das Laborteam in enger Zusammenarbeit mit der Klinik für Geburtsmedizin. "Wir wollen ja den Schwangeren helfen", sagt Tanja Groten. Die Gynäkologin führt gerade eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft ­geförderte Studie durch, die auf Erkenntnissen aus Perfu­sionstests aufbaut. Konkret geht es um ein bereits seit Jahrzehnten verwendetes Arzneimittel gegen koro­nare Herzerkrankungen. Der ­Wirkstoff durchläuft nicht die Plazenta­schranke. Er erweitert jedoch die Gefäße der Plazenta.

"Das ist ein großer Vorteil, wenn die Plazentagefäße zu eng sind und ein Baby dadurch nicht ausreichend wächst", erklärt Tanja Groten. Zu kleine Babys müssen deshalb nämlich oft weit vor dem Geburts­termin zur Welt geholt werden. Beim Ultraschall in der 20./21. Schwangerschaftswoche werden Ärzte auf das Problem aufmerksam. "Betroffenen können wir bislang nur anbieten, alle zwei Wochen per Ultraschall zu prüfen, wie es dem Baby geht", sagt die Gynäkologin.

In einer Vorstudie mit 100 Teilnehmerinnen konnten die Jenaer Geburtsmediziner bereits zeigen, dass sich der Wirkstoff positiv auf die Versorgung und damit die Entwicklung des Ungeborenen auswirkt. Nun hofft Tanja Groten, dass es ihr und den Kollegen von 13 weiteren Kliniken gelingt, viele Frauen bundesweit in die Studie aufzunehmen und das positive Ergebnis zu bestätigen (Informationen zur Studie: PETN@med.uni-jena.de). Groten: "Dann hätten wir erstmals ein Medikament zur Verfügung, um einer drohenden Mangelversorgung von Ungeborenen vorzubeugen."


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