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Zelluläre Interaktionen während der plazentaren Vaskularisation : Modell der plazentaren Vaskulogenese unter besonderer Berücksichtigung der Rolle des Trophoblasten

Baal, Nelli


Originalveröffentlichung: (2007) Giessen : VVB Laufersweiler 2007
pdf-Format: Dokument 1.pdf (2.251 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Zentrum für Frauenheilkunde und Geburtshilfe
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5215-7
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.09.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 17.12.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Die Entwicklung und die uneingeschränkte Funktion des plazentaren Gefäßsystems
sind für die normale Embryonalentwicklung und das fetale Wachstum von
entscheidender Bedeutung.

Die plazentare Gefäßbildung beginnt zwischen dem 21. und 32. Tag p.c. und wird
durch die Differenzierung von Angioblasten und den Aufbau des primitiven
Gefäßnetzwerkes charakterisiert. Durch die Expression zahlreicher angiogen
wirkender Substanzen scheint der Trophoblast bei der Initialisierung der
Angioblasten essenziell zu sein. Es wird postuliert, dass der Trophoblast über
Wechselwirkungen mit den Vorläuferzellen (Angioblasten) an der Entstehung des
plazentaren Gefäßsystems ursächlich beteiligt ist.

Die Herkunft der plazentaren Angioblasten ist umstritten. Als mögliche Quellen
werden sowohl das Zottenmesenchym, als auch die hämatopoetischen Organe
genannt. Das Nabelschnurblut enthält große Mengen von Vorläuferzellen, die sowohl zur hämatopoetischen, als auch zu endothelialen Zellen differenzieren können.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Interaktionen zwischen Trophoblasten
und CD133+-Zellen untersucht. Um diese Untersuchungen zu ermöglichen, wurden
Methoden zur primären Isolierung von Vorläuferzellen aus Nabelschnurblut und
Trophoblasten aus frühem Plazentagewebe etabliert.

Es konnte gezeigt werden, dass CD133+-Zellen wichtige Pluripotenzmarker wie
Oct-4, SOX-1, SOX-2, FGF-4 und REX-1 exprimieren und die Fähigkeit besitzen sich
in endotheliale Zellen zu differenzieren. Darüber hinaus exprimieren diese Zellen ähnliche Marker wie die villösen Angioblasten und konnten als plazentare
Angioblasten betrachten werden.

Der Einfluss von Trophoblasten auf die funktionellen Eigenschaften und
Differenzierungsprozesse der CD133+-Zellen wurde durch die Kultivierung der Zellen in konditioniertem Trophoblastenmedium untersucht.

Es konnte gezeigt werden, dass die Migration der CD133+-Zellen unter dem Einfluss von konditioniertem Trophoblastemedium stark erhöht war. Konditioniertes Trophoblastenmedium induzierte zudem konzentrationsabhängig die Proliferation der CD133+-Zellen und wies eine antiapoptotische Wirkung auf. Durch die Kultivierung der CD133+-Zellen in konditioniertem Trophoblastenmedium konnte festgestellt werden, dass CD133+-Zellen zu Zellen mit monozyten/makrophagen-spezifischen Markern differenzieren. Die Zellen zeigten eine negative Regulation von Stammzell spezifischen Markern, aber eine positive Regulation von CD11b- und CD14-Rezeptoren. Die unter dem Einfluss von Trophoblastenmedium differenzierten CD11b+CD14+-Zellen zeigten eine gleichzeitige Expression des CD31-Rezeptors.

Die langzeitige Kultivierung der CD133+-Zellen im Trophoblastenmedium führte zu
der Expression von CD68 und VEGFR-3. Die unter dem Einfluss von Trophoblasten
entstandenen Zellen, konnten in die von HUVEC gebildeten Kapillarnetze eingebaut
werden. Es kann angenommen werden, dass Stammzellen durch den Kontakt mit
von Trophoblasten freigesetzten Faktoren die Fähigkeit erwerben, sich an der
Vaskulogenese zu beteiligen.

Da hCG ein trophoblastspezifischer Faktor ist, sollte seine Wirkung auf
CD133+-Zellen untersucht werden. Es konnte gezeigt werden, dass der
hCG-Rezeptor von CD133+-Zellen exprimiert wird. Durch die Zugabe von hCG wurde
die Proliferation der CD133+-Zellen dosisabhängig induziert. Ein Einfluss von hCG auf Apoptose und Migration der CD133+-Zellen konnte nicht beobachtet werden.


Bei den Prozessen der Blutgefäßentwicklung spielen nicht nur humorale Faktoren
eine wichtige Rolle, es sind auch die direkten Zell-Zell-Interaktionen zwischen
Angioblasten und den benachbarten Zellen von entscheidender Bedeutung. Im
Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein komplexes dreidimensionales
Sphäroid-Modell zur in vitro-Untersuchung der plazentaren Vaskulogenese, unter
besonderer Berücksichtigung der Rolle des Trophoblasten etabliert. Die Ähnlichkeit des Modells zur in vivo-Situation ermöglicht die Erforschung der plazentaren Gefäßentwicklung auf einem physiologischen Niveau.
Kurzfassung auf Englisch: Development of a functional placental vascular system of the placental vascular
system is essential for normal embryonal and fetal growth.

Placental vascular development begins between day 21 and 32 p.c. and is
characterised by differentiation of angioblasts and construction of a primitive vascular network. The trophoblast, which expresses numerous substances, seems to be essential for the initialisation of angioblasts. It is postulated, trophoblast interact with precursor cells (angioblasts) and that this interaction leads to development of the placental vascular system.


The origin of placental angioblasts is a controversial issue; possible sources are mesenchymal stroma of placental villi and hematopoetic organs. Cord blood contains a large number of precursor cells, which can differentiate either into hematopoetic or into endothelial cells. Cells expressing the CD133 antigen were isolated with magnetic beads.

In this work the interaction of trophoblasts and CD133+cells was investigated. To enable this investigation, methods for isolating precursor cells from cord blood and trophoblasts from early placenta tissue were established.

It was shown that CD133+cells express important markers of pluripotency such as
Oct-4, SOX-1, SOX-2, FGF-4 and REX-1. CD133+cells were able to differentiate into various cell types including endothelial cells or neural cells. This leads to the assumption, that CD133+cells are potential placental angioblasts.

The influence of trophoblast on functional properties and differentiation of
CD133+cells was investigated by cultivation of CD133+cells in trophoblast conditioned medium.

A strong increase of CD133+cells migration in trophoblast conditioned medium was
shown. Furthermore, trophoblast conditioned medium dose dependently increased
CD133+cells proliferation and inhibited apoptosis. Cultivation in trophoblast
conditioned medium lead to differentiation of CD133+cells. Stem cell specific markers (e.g. CD133, CD117) were downregulated. The cells showed a positive expression of monocytic receptors (CD11b, CD14). Long term cultivation of CD133+cells in trophoblast conditioned medium lead to the expression of CD68 and VEGFR-3. Cells cultured under the influence of trophoblasts incorporate into capillary networks generated by HUVEC. It can be assumed, that factors released by trophoblasts enable stem cells to take part in vasculogenesis.

hCG is one of the trophoblast specific angiogenic factors. CD133+cells express the hCG receptor. hCG dosedependently influences the proliferation of CD133+cells. Influence of hCG on apoptosis and migration was not observed.

In vascular development, not only humoral factors, but also cell-cell-interactions between neighbouring cells are of critical importance. In this work a complex three
dimensional spheroid model for in vitro investigation of placental vasculogenesis with regard to trophoblasts was established. The similarity of this model to the in vivosituation allowes investigation of placental vascular development under more physiological conditions.