Karl Landsteiner Privatuniversität: Ungeborene haben es nicht leicht mit Schwermetallen

Wissenschafter der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems und der Medizinischen Universität Wien klären Transportsysteme der Plazenta. Quecksilber & Eisen im Fokus.

Getarnt als Aminosäure kann das toxische Schwermetall Quecksilber durch die Plazenta in das Blut des Ungeborenen gelangen. Das hat ein Forschungsteam der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems und der Medizinischen Universität Wien nun nachweisen können. Wenig bekannt ist hingegen über den plazentaren Transport des dringend benötigten Elements Eisen, das sowohl bei Schwangeren als auch Ungeborenen oftmals in zu geringen Mengen vorliegt. Aufbauend auf den Methoden und Erfahrungen der Quecksilberstudie erforscht das interuniversitäre Team nun auch diesen Transportprozess in einem neuen Projekt, das wieder von der NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. (NFB) unterstützt wird.

Eine der wichtigsten Funktionen der Plazenta ist der Austausch von Stoffwechselprodukten, Nährstoffen und Gasen zwischen dem Fötus und der Mutter. Dabei gilt es sicherzustellen, dass schädliche Substanzen im Blut der Mutter das ungeborene Leben nicht gefährden. Für Kadmium und Blei gelingt das der Plazenta beispielsweise sehr gut – bei Quecksilber versagt dieser Schutzmechanismus aber. Dieses giftige Schwermetall wird mit erstaunlicher Effizienz aus dem Blut der Mutter in das Kreislaufsystem des Fötus transportiert. Wieso dies passieren kann, war bisher nicht klar verstanden, doch vor kurzem gelang es einem Team von Medizinerinnen und Medizinern der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems) und der Medizinischen Universität Wien (MUW), die Gründe dafür nachzuweisen.

Tarnen und täuschen

„Im Grunde genommen ist die Ursache ganz simpel“ erläutert die Leiterin der Forschungsgruppe, Prof. Claudia Gundacker. „Quecksilber liegt im Blut in einer solchen Form vor, dass es strukturelle Ähnlichkeit mit einer Aminosäure hat, die aktiv von der Plazenta aus dem mütterlichen Blut aufgenommen wird. Das Quecksilber tarnt und täuscht also.“ Tatsächlich verbindet sich Quecksilber, auch das neurotoxische Methyl-Quecksilber, leicht mit schwefelhaltigen Aminosäuren wie Cystein. Diese Verbindung des Schwermetalls mit Cystein ähnelt einer anderen Aminosäure, dem Methionin, die über einen spezifischen Transportmechanismus der Plazenta (dem sogenannten System L) ins Blut des Fötus transportiert wird.

In Zellkulturen, die der in vivo Situation einer Plazenta sehr nahe kommen, konnte das Team um Prof. Claudia Gundacker nun erstmals zeigen, dass das System L Methylquecksilber tatsächlich wie eine Aminosäure transportiert. Diese Ergebnisse erklären auch die schon früher beobachtete Tatsache, dass Föten eine höhere Quecksilberkonzentration im Blut haben als ihre Mütter. Der Transportmechanismus der Plazenta pumpt quasi das Quecksilber in das Blut des Ungeborenen.

Eisern weiterforschen

Die in Toxicology und dem International Journal of Molecular Sciences veröffentlichten Ergebnisse bestätigen auch die Eignung der vom Team verwendeten Methoden zur Untersuchung der Transportmechanismen der Plazenta. Grund genug, diese Methoden auch für weitere Untersuchungen einzusetzen. Dazu Prof. Hans Salzer von der KL Krems: „Uns interessiert nun auch der Eisentransport in der Plazenta. Im Gegensatz zum Quecksilber braucht der Fötus ja Eisen. Bedauerlicherweise ist aber Eisenmangel selbst in hochentwickelten Ländern bei Schwangeren und auch bei Neugeborenen ein häufiges Problem. Dem können wir nur dann effizient begegnen, wenn wir den Transport besser verstehen.“

Genau das wird in dem gerade begonnen Projekt der Gruppe näher untersucht. Nächstes Ziel ist dabei, die für den Eisentransport in der Plazenta zuständigen Proteine zu identifizieren und deren Funktion in Zellkulturen zu überprüfen. Des Weiteren wird man analysieren, wo genau in der Plazenta diese Proteine vorkommen. In der Folge wird die Gruppe dann auch untersuchen, was der Zusammenhang zwischen der Aktivität dieser Proteine in der Plazenta und dem Eisenstatus von Mutter-Kind-Paaren sein wird. Dazu kann das Team auf 100 Datensätze von gesunden, nicht anämischen Mutter-Kind-Paaren zurückgreifen und so umfassende Erkenntnisse gewinnen.

Vor dem Hintergrund der Wichtigkeit der Plazenta für die Gesundheit ungeborenen Lebens und schwangerer Mütter sind die Wissenslücken über die Transportmechanismen erstaunlich. Die Forschungsgruppe der KL Krems und MUW füllt diese dank der mittlerweile etablierten Methoden und internationalem Know-how nun rasant auf.

Originalpublikationen

Methylmercury Uptake into BeWo Cells Depends on LAT2-4F2hc, a System L Amino Acid Transporter. C. Balthasar, H. Stangl, R. Widhalm , S. Granitzer, M. Hengstschläger & Claudia Gundacker. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 1730; https://doi.org/10.3390/ijms18081730

Mercury toxicokinetics of the healthy human term placenta involve amino acid transporters and ABC transporters. E. Straka, I. Ellinger, C. Balthasar, M. Scheinast,  J. Schatz, T. Szattler, S. Bleichert, L. Saleh, M. Knöfler, H. Zeisler, M. Hengstschläger, M. Rosner,  H. Salzer & C. Gundacker.  Toxicology 2016, 340: 34-42; https://doi.org/10.1016/j.tox.2015.12.005

Über die Karl Landsteiner Privatuniversität Krems

 Die Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL) ist Wegbereiterin und Katalysatorin für zukunftsorientierte, gesellschaftlich relevante Lehr- und Forschungsbereiche in der Medizin und den Gesundheitswissenschaften. In diesem Sinne fokussiert sie auf ein fächerübergreifendes, international ausgerichtetes Studienprogramm, das eine sinnvolle Ergänzung zum klassischen Ausbildungsangebot der öffentlichen Universitäten darstellt. Mit ihrem europaweit anerkannten Bachelor-Master-System stellt die KL eine flexible Bildungseinrichtung dar, die auf die Bedürfnisse der Studierenden und Anforderungen des Arbeitsmarkts abgestimmt ist. In der Forschung konzentriert sich die KL gezielt auf Nischenfelder in gesundheitspolitisch relevanten Brückendisziplinen wie der Medizintechnik, der Psychodynamik und Psychologie sowie dem Thema Wasserqualität und den damit verbundenen gesundheitlichen Aspekten. Die KL wurde 2013 gegründet und von der Österreichischen Agentur für Qualitätssicherung und Akkreditierung (AQ Austria) akkreditiert.