Vaskuläre Funktion uteriner Arterien und intrauterine Wachstumsretardierun der Feten von Ratten mit präeklamptischem Phänotyp

Abstract

Die Präeklampsie stellt eine der weltweit führenden Ursachen mütterlicher und fetaler Morbidität und Mortalität dar, wobei sie ca. 5 % aller Schwangerschaften der westlichen Welt betrifft und die Komplikationen an führender Stelle mütterlicher Todesursachen stehen. Sie ist eine Multiorganerkrankung und in Krankheitsbild und -verlauf sehr variabel. Neben dem Bluthochdruck stehen pathologische Veränderungen an den Nieren, der Leber, dem Gehirn und der Blutgerinnung im Vordergrund. Im Vordergrund der fetalen Beeinträchtigung stehen Frühgeburtlichkeit und eine intrauterine Wachstumsretardierung. Ein Tiermodell für die Präeklampsie zu konstruieren hat, sich in der Vergangenheit als schwierig erwiesen. Nach Vorarbeiten von Takimoto et al. an Mäusen, konnte durch Bohlender et al. ein Tiermodell an Ratten zu einem „genetisch induzierten Schwangerschaftshypertonus“ entwickelt werden. Weibliche Ratten, transgen für das humane Angiotensinogen-Gen, entwickeln nach der Verpaarung mit männlichen Ratten, transgen für das humane Renin-Gen, im Laufe des letzten Schwangerschaftsdrittels Symptome, wie sie typisch für eine Präeklampsie sind. Plazentar produziertes humanes Renin interagiert dabei mit mütterlichem humanen Angiotensinogen, was zu einer exzessiven Erhöhung von Angiotensin II-Spiegeln führt. Im Rahmen der Evalutation dieses Tiermodells wurde die Funktion der uterinen Gefäße in Hinblick auf eine Endotheldysfunktion untersucht. Dazu wurden isometrische Kontraktionsmessungen bezüglich des Ansprechens auf vasonkonstriktive Stimuli, das Relaxationsverhalten und verschiedene Interventionsmöglichkeiten durchgeführt. Des Weiteren wurden die Serumspiegel von Thromboxan und Prostazyklin bestimmt und deren Relation berechnet. Folgende Ergebnisse konnten erzielt werden: 1\. Die Gefäße der präeklamptischen Kreuzung zeigten ein signifikant stärkeres Ansprechen auf α-adrenerge Stimuli. 2\. Des Weiteren war eine gestörte ACh-vermittelte Vasorelaxation messbar. 3\. Mehr noch zeigte sich ein partieller kontraktiler Antagonismus des AChs, wie er in Tiermodellen zu Bluthochdruck, Adipositas und Diabetes mellitus beschrieben werden konnte. 4\. Durch Inkubation mit L-NAME konnte nachgewiesen werden, dass dieser Effekt durch das Endothel vermittelt wird. 5\. In weiteren Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine gestörte Balance von Prostanoiden dafür verantwortlich ist, da die Relaxation durch Inkubation mit Indomethacin zur Inhibierung der COX und SQ 29,548 zur Blockierung des Thromboxanrezeptors verbessert werden konnte. 6\. Eine Beteiligung durch Arachidonsäuremetabolite an der Endotheldysfunktion konnte auch in einer erniedrigten PGF1α/TxB2-Ratio gezeigt werden. Alle hier gewonnenen Ergebnisse decken sich mit Beobachtungen, die im Rahmen einer Endotheldysfunktion bei präeklampsieerkrankten Patientinnen gemacht werden können. Zur Evaluierung einer möglichen intrauterinen Wachstumsretardierung im vorliegenden Tiermodell wurden Ultraschalluntersuchungen der Feten durchgeführt, um deren Wachstum zu dokumentieren und um pathologische Veränderungen am präeklamptischen Phänotyp nachzuweisen. Ergänzend wurden Gewichtsbestimmungen der postpartalen Feten und derer Organe durchgeführt. Durch dopplersonographische Messungen an uteroplazentaren Gefäßgebieten wurde nach pathologischen Durchblutungsmustern geforscht. 1\. Die Ergebnisse der biometrischen Untersuchung ergaben eine fetale Wachstumsretardierung mit verminderten Abdomen- und Kopfumfängen, erniedrigtem Geburtsgewicht und erhöhter Gehirn/Leber-Ratio. Diese Erkenntnisse decken sich ebenfalls mit denen der humanen Pathologie. 2\. Die Dopplerschalluntersuchungen in diesem Tiermodell ließen erhöhte Gefäßwiderstände als Zeichen einer verminderten uteroplazentaren Blutversorgung vermuten. Jedoch zeigte sich, dass sich die Durchblutungssituation nach Auftreten der klinischen Symptome eher zu verbessern schien, was wiederum durch eine verstärkte Ang II-Wirkung begründet werden kann. Das vorliegende Tiermodell ist geprägt durch die Wirkung einer vermehrten Angiotensin II-Produktion während einer Schwangerschaft. Alle bisherigen Tiermodelle konnten ein humanes Erkrankungsbild nur teilweise imitieren. In dieser Arbeit konnte die Nützlichkeit des vorliegenden Tiermodells gezeigt werden. Die präeklampsietypische endotheliale Dysfunktion und intrauterine Wachstumsretardierung konnte in Verbindung mit einer erhöhten Angiotensinwirkung und einem gestörten Prostanoidstoffwechsel gebracht werden. Das Tiermodell bietet Ansatzpunkte zur weiteren Erforschung der pathophysiologischen Zusammenhänge des humanen Erkrankungsbildes, obwohl nicht alle Aspekte der humanen Situation nachvollzogen werden können. Zum Beispiel könnte folgend weiter untersucht werden, wie das uteroplazentare RAS die Plazentation, Trophoblasteninvasion und vaskuläres Remodeling, vergleichend in einer normalen Schwangerschaft und einer Präeklampsie, beeinflusst.

Preelampsia is one of the most important pregnancy disorders and affects 3-5% of all pregnant women. It remains one of the major causes of maternal and fetal morbidity and mortality. The maternal syndrome is variable and involves hypertension and disordes of kidneys, liver, brain and blood coagulation. On the other hand in causes placental insufficiency leading to fetal intrauterine growth restriction (IUGR) and premature birth. Modeling preeclampsia in experimental animals is difficult. Described by Takimoto et al. in an mouse model earlier, Bohlender et al. used a genetic rat model of preeclampsia, where the uteroplacental and circulating renin-angiotensin system are extensively upregulated. Activating antibodies directed at the angiotensin II (Ang II) AT1 receptor are also present. Rat dams transgenic for the human angiotensinogen gene (hAogen) develop proteinuria and hypertension in the second half of pregnancy when mated with sires transgenic for the human renin (female hAogen x male hRen; SD-PE). The purpose of this study was to further evaluate endothelial dysfunction and vascular resistance in this preeclamptic rat model. Therfore isometric contraction measurements were used to test the contractile and relaxing response of isolated uterine arterys to different stimulations and interventions. Additionally blood was taken to calculate the 6-keto-PGF1α / TxB2 ratio. Following details could be provided: 1\. Exposing isolated uterine artery segments to phenylephrine resulted in increased maximal tension in the preeclamptic mate (SD-PE). 2\. An abnormal response to vasorelaxating acetylcholine was messured. 3\. Furthermore there is a paradoxical contractile response to high doses of acetylcholine also shown in animal models of hypertension, diabetes and obesity. 4\. After inkubating the vessels with LNNA this effect was abolished proving the important role of the endothilium to it. 5\. Further investigations suggested that a cyclooxygenase (COX) derivative is responsible for the paradoxical contractile effect of acetylcholine because of inhibition after inkubation with indomethacine and SQ 29,548. 6\. After all a decreased 6-keto-PGF1α / TxB2 ratio in blood samples of the preeclamptic mate supported this observation. All results shown by isometric contraction measurements are very similar to observations in human preeclampsia. In the seond part transabdominal ultrasound was used to record growth development. Postpartally weighting of fetuses and their organs were also perfomad as Doppler studies to search for intrauterine growth retardation and pathological uteroplacental circulation. The results are: 1\. Transabdominal ultrasound showed progressive decrease in abdominal and head circumference during pregnancy in the preeclamptic mate. Bodyweight of the embryos at birth showed significantly reduced weight in SD-PE compared to controls. Ratio of brain-to-liver weight documented asymmetrical growth in the offspring of the preeclamptic animals, with a more pronounced growth retardation in the livers than in the brains of the SD-PE. These data underscore the resemblance of this animal model to the human condition in terms of the association of the preeclamptic phenotype and IUGR. 2\. Increasing vascualar resistence in the preeclamptic mate were hypothesized. Surprisingly uterine and arcuate artery ultrasound B-Mode measurements showed a decrease in RI during the course of pregnancy. These data showed that contrary to the expectations uterine flow in this model apparently does not increase in preeclamptic rats even though the disease worsens to the point of delivery. This animal model is Ang II driven and, as all animal models, can resemble human preeclampsia only from a distance. Nonetheless the utility of this model has been demonstrated. IUGR and impaired maternal endothelial function that was attributed to altered prostanoid metabolism may be responsible. This model allows various aspects of vascular remodeling to be investigated. Not all aspects of the human syndrome are apparent. But important information can be accrued from this model. In future there is need to understand how uteroplacental RAS modulates placentation, trophoblast invasion, and vascular remodeling in normal pregnancy and preeclampsia.