Was verbindet die Plazenta und den Embryo?

Nahrung, Vitamine, Sauerstoff - im Blutstrom der Mutter gibt es alles im Überfluss. Doch wie stellt die Natur sicher, dass das heranwachsende Kind auch davon profitiert? Im Laufe der Evolution brachte sie zwei Gewebe hervor, die allein diesen Zweck erfüllen: die Nabelschnur und die Plazenta.

Funktion der Nabelschnur

Auf den ersten Blick wirken diese Gewebe einfach, doch sie erfüllen ihre Aufgabe fast perfekt. Vor allem die Nabelschnur ist großen Belastungen ausgesetzt: Wenn das Kind im Mutterleib heranwächst und sich zu bewegen beginnt, besteht beständig die Gefahr, dass die Blutversorgung unterbrochen wird.

Vom Haftstiel zur Nabelschnur

Eine Vielzahl unterschiedlicher Stammzellen sorgt dafür, dass die Nabelschnur rasch mitwächst und dennoch immer zuverlässig funktioniert. Diese Stammzellen sind so leistungsfähig, dass Ärzte sie auch für andere Zwecke nutzen möchten: Nach der Geburt werden aus dem Blut oder dem Gewebe aufgereinigt und für die Behandlung unterschiedlicher Krankheiten getestet.

In den ersten Lebenswochen wird die Nabelschnur noch nicht benötigt. Der Embryo ist so klein, dass er die Nährstoffe direkt aus dem mütterlichen Gewebe ziehen kann. Doch mit seiner Größe wächst auch sein Nahrungsbedarf, und so wird ab der vierten Woche ein winziger Haftstiel zur Nabel­schnur ausgebaut.

Die Nabelschnur verbindet bald darauf den Blutkreislauf des Kindes mit dem der Mutter. Anfangs misst sie nur wenige Millimeter, doch am Ende der Schwangerschaft erreicht sie eine Länge von 50-60 Zentimetern und eine Dicke von knapp zwei Zentimetern.

Drei Eigenschaften, die eine Nabelschnur haben muss

Es ist nicht immer einfach, die Versorgung des Fetus zu garantieren. Ein großes Problem: In der Bauchhöhle der Mutter ist nur wenig Platz. Die Nabel­schnur liegt ständig eng am Kind, und dies kann gefährliche werden: Falls die Nabel­schnur abknickt, ist die Versorgung des Kindes unterbrochen. Und wenn die Nabel­schnur sich zu fest um das Kind wickelt, ist dessen Leben in Gefahr.

Drei Eigenschaften der Nabelschnur reduzieren diese Gefahren auf ein Minimum. Sie besteht sie aus sehr robustem Gewebe, das sich kaum knicken lässt. Ihre Oberfläche ist mit einer Schleimschicht bedeckt, so dass sie an Engstellen wegrutschen kann. Und letztlich sie ist in sich gedreht und wie eine Spirale verlängerbar - ein Abschnüren des Kindes ist damit fast ausgeschlossen.

Im Inneren der Nabelschnur verlaufen drei Blutgefäße: Zwei Arterien bringen das Blut vom Fetus zur Mutter, und eine Vene transportiert es zusammen mit den Nährstoffen wieder zurück. Es besteht jedoch keine direkte Verbindung zwischen den Blutkreisläufen von Fetus und Mutter - der Austausch findet über die Plazenta statt.

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Reger Austausch über die Plazenta-Schranke

Über eine Vielzahl von kleinen Äderchen versickert das Blut des Kindes in der Plazenta. Das mütterliche Blut strömt von der anderen Seite in die Plazenta, wobei eine Membran - die Plazenta-Schranke - verhindert, dass es sich mit dem Blut des Kindes vermischt. Nährstoffe und andere kleinere Moleküle lässt die Plazenta-Schranke hingegen passieren.

Der Austausch geht in beide Richtungen. Das Kind empfängt Sauerstoff und Nährstoffe von der Mutter, dafür gibt es Kohlendioxid und Endprodukte des Stoffwechsels wieder ab. Glukose ist der wichtigste Nährstoff, aber auch Vitamine, Aminosäuren (die Bausteine für Proteine) und manche Vorläufer für Fette unterstützen das Wachstum des Kindes. Gegen Ende der Schwangerschaft lässt die Plazenta-Schranke auch mütterliche Antikörper durch, um dem Kind einen ersten Schutz vor Krankheits-Erregern zu bieten.

Die Plazenta-Schranke ist also von zentraler Bedeutung für die Versorgung des Fetus, was sich auch an ihren Ausmaßen ablesen lässt: In der 28. Schwangerschaftswoche ist ihre Fläche mit fünf Quadratmetern größer als ein Doppelbett, und vor der Geburt hat sie die Dimensionen eines kleinen Zimmers erreicht - fast zwölf Quadratmeter

Wertvolles Nabelschnurblut

Nach der Geburt wird die Nabel­schnur überflüssig - zumindest für die Versorgung des Kindes. Denn mit dem ersten Schrei wird das Blut in den Lungen­kreislauf umgeleitet, und die Nabelschnur hört wenige Minuten später auf zu pulsieren. Im Laufe der nächsten Tage verdorren ihre letzten Überbleibsel und fallen von alleine ab.

Die Hebamme durchtrennt die Nabelschnur kurz nach der Geburt, nur wenige Zentimeter verbleiben am Bauch des Kindes. Der andere Teil ist noch mit der Plazenta verbunden, und beide Gewebe enthalten weiterhin beträchtliche Mengen des kindlichen Bluts. Darin finden sich auch wertvolle Stammzellen: Dieses Nabel­schnur- oder Plazenta­restblut wird daher oftmals eingelagert und für spätere Anwendungen in der Medizin aufbewahrt.

Für die Entnahme des Bluts führen Hebamme oder Arzt eine Kanüle in die Nabelschnurvene ein und lassen das Blut in einen speziellen Auffangbehälter laufen. Dieser verhindert die Gerinnung und ermöglicht den Transport zur Blutbank. Die Prozedur dauert kaum länger als zwei Minuten, und sie ist für Mutter und Kind vollkommen schmerzfrei.

Mesenchymale Stammzellen im Gewebe der Nabelschnur

Auch die Nabelschnur selbst kann eingelagert werden. In ihrem Gewebe finden sich mesen­chymale Stammzellen, die für die Bildung von Knochen, Knorpel und Fettgewebe zuständig sind. Viele Ärzte suchen nach Möglichkeiten, diese Stammzellen für die Entwicklung neuer Therapien zu nutzen. Doch noch sind diese Studien in einer experimentellen Phase - Ergebnisse werden noch einige Jahre auf sich warten lassen

Blut und Gewebe der Nabelschnur werden heute eher selten eingelagert. Ärzte raten oft zum Abwarten, da mögliche Anwendungen noch weit vom medizinischen Alltag entfernt sind. Doch wenn sich nur einige der Hoffnungen bestätigen, werden auch sie die Lage neu bewerten: Stammzellen aus der Nabelschnur könnten dann auch nach der Geburt noch Leben retten.

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