Die Rolle von GPR55 in der humanen Trophoblastdifferenzierung

In der humanen Plazenta gehen aus trophoblastären Vorläuferzellen zwei Trophoblastsubtypen hervor. Ein Trophoblastsubtyp differenziert zum villösen Trophoblasten, der als zweilagiges Epithel die Plazentazotten überzieht und so die Barriere zwischen mütterlichem Blut und fetalem Gewebe bildet. Der villöse Trophoblast setzt sich aus einkernigen Zytotrophoblasten und einem darüberliegenden vielkernigen Synzytium, dem sogenannten Synzytiotrophoblasten zusammen. Der Zellumsatz der villösen Trophoblasten ist einzigartig, da ein Teil der trophoblastären Vorläuferzellen differenziert und anschließend mit dem darüberliegenden Synzytiotrophoblasten fusioniert. Neben dem villösen Trophoblasten, entsteht ein zweiter Trophoblastsubtyp, der sich von anhaftenden Plazentazotten ablöst und zum invasiven extravillösen Trophoblasten differenziert. Dieser wandert in das Interstitium des Endometriums ein und wird deshalb auch als interstitieller Trophoblast bezeichnet. Eine Gruppe der interstitiellen Trophoblasten trifft auf ihrem Weg durch das Endometrium auf mütterliche Spiralarterien und differenziert zu endovaskulären Trophoblasten. Diese tragen zu einem Umbauen der Spiralarterien bei, sodass große Mengen an mütterlichem Blut in den intervillösen Raum gelangen. Sobald interstitielle Trophoblasten auf Uterusdrüsen treffen, differenzieren diese in endoglanduläre Trophoblasten, die eine histiotrophe Ernährung des Embryos während des ersten Schwangerschaftsdrittels ermöglichen. Sowohl die villöse als auch die extravillöse Route der Trophoblastdifferenzierung scheint strikt reguliert zu sein, da Defekte der Trophoblastdifferenzierung als Ursache schwerer Schwangerschaftserkrankungen angesehen werden. Unter einer ganzen Menge an Faktoren die die Trophoblastdifferenzierung regulieren, zogen in letzter Zeit Endocannabinoide die Aufmerksamkeit auf sich. Endocannabinoide binden nicht nur an die klassischen Cannabinoid-Rezeptoren CB1 und CB2, sondern auch an den G-Protein gekoppelten Rezeptor (GPR) 55. GPR55 wird in vielen menschlichen Geweben, wie etwa Zentralnervensystem, Nebenniere, Milz und Darm exprimiert. Bis jetzt gibt es noch keine Befunde über die Expression des GPR55 in der Plazenta, sowie eine mögliche Rolle in der Trophoblastdifferenzierung. Aus diesem Grund soll in diesem Projekt die Expression des GPR55 in der Plazenta und primären Plazentazellen bestimmt werden. Danach soll die GPR55 vermittelte Signaltransduktion und deren Rolle in der Trophoblastdifferenzierung im Detail untersucht werden. Weiters soll der Einfluss von Sauerstoff auf die Expression des GPR55 und dessen Signaltransduktion in Trophoblasten analysiert werden. Um eine mögliche Rolle des GPR55 in Schwangerschaftspathologien zu untersuchen, soll die Expression des GPR55 zwischen gesunden und pathologischen Plazenten verglichen werden.

Endocannabinoide und ihre Rezeptoren spielen in der Schwangerschaft gewisse Schlüsselrollen, indem sie wichtige Prozesse wie etwa die Einnistung des Keims, Plazentaentwicklung und Geburt regulieren. Der G-Protein gekoppelte Rezeptor 55 (GPR55) wurde kürzlich als ein weiterer Cannabinoid-Rezeptor diskutiert, obwohl er keine spezielle Bindungsstelle für Cannabinoide aufweist und auch nur geringe Ähnlichkeit mit klassischen Cannabinoid-Rezeptoren zeigt. Bioinformatische Analysen deuteten zwar eine mögliche Interaktion zwischen GPR55 und Cannabinoiden an, dennoch erklärten pharmakologische Studien das bioaktive Lipid Lysophosphatidylinositol (LPI) als den spezifischen und funktionellen Bindepartner von GPR55. GPR55 wird in diversen Hirnregionen synthetisiert, wobei der Rezeptor aber auch in einigen anderen peripheren Organen wie etwa Nebenniere, Dünndarm, Milz und Knochen nachgewiesen werden konnte. Bisher ist über die Expression und Funktion des GPR55 in der humanen Plazenta nur äußerst wenig bekannt. Aus diesem Grund wurden in diesem Projekte das Ausmaß und der Ort der GPR55 Expression im menschlichen Plazentagewebe aus der frühen und späten Schwangerschaft festgestellt. Zudem wurde die GPR55 Expression in verschiedenen Zelltypen aus der Plazenta analysiert. In den isolierten Zellen wurde eine mögliche funktionelle Rolle des GPR55 und dessen Bindepartner LPI in der Plazenta untersucht. Im Vergleich zu anderen Geben wie etwa Milz und Lunge zeigte sich in der Plazenta eine relativ geringe GPR55 Expression, wobei das Expressionsausmaß über den Verlauf der Schwangerschaft deutlich ansteigt. Im ersten Schwangerschaftsdrittel wurde GPR55 vorwiegend im Endothel fetaler Blutgefäße der Plazentazotten nachgewiesen, wobei interessanter Weise neu entstehende, feinste Kapillaren unter der Zottenoberfläche ebenfalls GPR55 Expression zeigten. Ein ähnliches Bild zeigten Untersuchungen an der reifen Plazenta, also zum Zeitpunkt der Entbindung. Untersuchungen an Zelltypen aus der Plazenta bestätigten die Erkenntnisse aus den Gewebsuntersuchungen, wobei die GPR55 Expression in venösen Endothelzellen höher erschien als in arteriellen. Funktionelle Tests zeigten dass LPI die Wanderaktivität von venösen, nicht aber von arteriellen Endothelzellen fördert, was auf eine Rolle der LPI-GPR55 Achse im venösen Schenkel des Plazentaendothels schließen lässt. GPR55 Expression und LPI-Serumwerte wurden vor kurzem mit Fettleibigkeit und geringfügiger Entzündung in Verbindung gebracht. Resultate aus dem gegenwärtigen Projekt zeigten dass die entzündlichen Botenstoffe die GPR55 Expression in Endothelzellen der humanen Plazenta erheblich erhöhten. Deshalb könnten Fettleibigkeit und/oder Schangerschaftsdiabetes, die plazentare GPR55 Expression und LPI-Serumwerte derart verändern, dass dadurch die venöse Endothelfunktion in der Plazentaentwicklung und damit das fetale Wachstum beeinflusst werden.