PFAS wirken sich negativ auf schwangere Frauen und deren ungeborene Kinder aus. Dass die Plazenta dabei als Barriere eine wichtige Rolle spielt, ist bekannt. Doch spiegeln bisherige Studien deren tatsächliche Exposition während der frühen Schwangerschaft nur unzureichend wider. Forschende haben jetzt ein 3-D-Plazenta-Modell so weiterentwickelt, dass sich damit die Risiken einer Exposition besser analysieren lassen.
Die Plazenta reguliert den Austausch von Nährstoffen, Gasen und Stoffwechselprodukten zwischen einer Schwangeren und dem Fötus, sodass sich dieser optimal entwickelt. Die ersten 90 Tage der Schwangerschaft sind besonders prägend, da sich in dieser sensiblen Zeitspanne die Organe des Babys beginnen auszubilden. Obwohl die Plazenta über Barrieremechanismen verfügt, die einen Übertritt gefährlicher Stoffe in das Baby verhindern sollen, können sich PFAS anreichern, welche die Entwicklung des Fötus stören und das Risiko einer Fehlgeburt erhöhen. «Für eine genaue Risikobewertung ist es deshalb wichtig, die Expositionsdynamik gegenüber PFAS besonders im ersten Trimester der Schwangerschaft genauer zu dokumentieren», sagt Dr. Violeta Stojanovska, Reproduktionswissenschaftlerin am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). Bislang ist dazu noch wenig bekannt, denn die meisten Reproduktionsstudien stützen sich auf den Nachweis von PFAS im Blut, die Plazenta in den letzten Monaten der Schwangerschaft oder auf Experimente in vereinfachten Zellmodellen, bei denen einzelne PFAS-Verbindungen statt PFAS-Gemische verwendet werden.
Die UFZ-Forschenden entschieden sich deshalb in ihrer Studie mit dem Städtischen Klinikum Dessau, Akademisches Krankenhaus der Medizinischen Hochschule Brandenburg, für einen anderen Ansatz: Sie extrahierten aus dem Plazentagewebe von 31 Frauen, die im ersten Trimester der Schwangerschaft waren, 6 PFAS-Verbindungen (Perfluornonansäure, Perfluoroctansulfonsäure, Perfluorbutansäure, Perfluoroctansäure, Perfluorohexansulfonsäure, Perfluordecansäure). «Diese PFAS waren für unsere Untersuchungen relevant, weil wir sie in hohen Konzentrationen in der Plazenta nachgewiesen haben und es Hinweise aus der Literatur gab, dass sie Schwangerschaftskomplikationen auslösen können», sagt Doktorandin und Erstautorin Yu Xia. Die 6 Verbindungen wurden zu einem für die Plazenta relevanten Gemisch verarbeitet und in einem 3-D-Trophoblastenmodell getestet, um die Exposition der Plazenta zu simulieren.
Trophoblasten sind Zellen der Plazenta, die in der Frühschwangerschaft in das mütterliche Gewebe eindringen und so den Kontakt zu deren Blutkreislauf herstellen. «Der wesentliche Vorteil der 3-D-Modelle ist, dass Trophoblastzellen in einer kugelförmigen Struktur wachsen, und damit der Zellorganisation der frühen Plazenta wesentlich ähnlicher sind als eine flache 2-D-Kultur», erklärt Violeta Stojanovska. Mit den 3-D-Modellen konnte die Forschungsgruppe unterschiedliche Plazentafunktionen, darunter die Hormonproduktion und die invasiven Eigenschaften der Plazenta, untersuchen.
Die Exposition der 3-D-Trophoblastenmodelle mit der PFAS-Mischung führte zu Funktionsstörungen der Plazenta, vor allem im Hinblick auf die Fähigkeit der Plazentazellen, in das mütterliche Gewebe einzudringen. Diese Invasivität ist aber entscheidend für das optimale Wachstum des Fötus, weil sie den Nährstofftransfer von der Mutter erleichtert.
Eine Analyse der Genexpression, also die Frage, welche Gene in welchem Ausmass in einer Zelle oder einem Gewebe aktiv sind, zeigte zudem, dass für die Entwicklung der Plazenta wichtige Prozesse der Apoptose (planmässiges Absterben von Zellen) und der Proliferation (notwendige Zellvermehrung) durch PFAS beeinträchtigt werden. «Die beiden Prozesse stehen bei der Entwicklung der Plazenta in einer natürlichen Balance. Dieses Gleichgewicht wird jedoch gestört, wenn die Plazenta hohen PFAS-Konzentrationen ausgesetzt wird», fährt Violeta Stojanovska fort.
Bundesrat stoppt PFAS-Studie
In einer geplanten Langzeitstudie sollte untersucht werden, welche Auswirkungen Chemikalien wie PFAS auf die menschliche Gesundheit haben. Hunderttausend Freiwillige waren bereit, über Jahre hinweg Blut- und Urinproben abzugeben, um belastbare Daten zu gewinnen. Doch vor kurzem wurde das Projekt gestoppt: Wegen «Spardruck» hat das Bundesamt für Gesundheit die Studie eingestellt. Mit diesem Entscheid droht eine wichtige Chance verloren zu gehen, um die Risiken der sogenannten «Ewigkeitschemikalien» besser zu verstehen.
Die Stiftung Konsumentenschutz (www.konsumentenschutz.ch) hat deshalb mit der Kampagnenorganisation Campax (https://act.campax.org) eine Petition lanciert mit folgendem Namen: «Studie zu PFAS ist nicht teuer – die Folgekosten sind es!»
ChemieXtra
Das Forschungsteam fand ausserdem heraus, dass die Produktion des Hormons ß-hCG (Beta-hCG) – ein Schlüsselhormon in der Schwangerschaft, das die Produktion des für die Entstehung einer gesunden Gebärmutterschleimhaut wichtigen Progesterons stimuliert und die Abstossung des Fötus unterbindet – verringert wird und zu Störungen der Hormonregulation führen könnte. «Das alles sind nur kleinere Veränderungen, die bislang unter dem Radar geflogen sind, die aber in der Summe erhebliche Auswirkungen auf den Verlauf der Schwangerschaft haben könnten», sagt Violeta Stojanovska.
Prof. Ana Zenclussen, Leiterin des UFZ-Departments Umweltimmunologie, bilanziert: «Die Studie unterstreicht die schädlichen Auswirkungen der PFAS-Mischung auf die Trophoblastenfunktion und damit die potenziellen Risiken für die Gesundheit der Plazenta und den Ausgang der Schwangerschaft.» 3-D-Trophoblastmodelle seien äusserst hilfreich, da sie zu einem umfassenderen Verständnis der Risikobewertung von PFAS führen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Environmental Research veröffentlicht.
