Endokrinologie der Schwangerschaft
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- Anna Amsel
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1 Endokrinologie der Schwangerschaft Östrogenproduktion während der Schwangerschaft Die Schwangerschaft ist durch eine exzessive Östrogenproduktion gekennzeichnet. Das dominierende Östrogen in der Schwangerschaft ist Östriol (E3), weniger dominant sind die Östrogene Östron (E1) und Östradiol (E2). Die Quelle dieser Östrogenproduktion ist die Plazenta (Mutterkuchen) und das resultierende Östrogen entsteht durch die Zusammenwirkung der fetalen Leber und Nebennieren einerseits und der Plazenta andererseits. Diese komplizierte Interaktion ist notwendig, da die Plazenta nicht über das steroidale Enzym 17 -Hydroxylase verfügt, welches sonst in dem Hoden, in der Nebennierenrinde oder im Ovar die Umwandlung der C 21 -Steroide (Progesteron und andere) in C 19 -Steroide gewährleistet. Stattdessen verfügt die Plazenta über eine gewaltige Kapazität für die Umwandlung von C 19 - Steroiden (Testosteron, Androstendion, Dehydroepiandrosteron) in C 18 -Steroiden (Östrogene). Als Quelle für die C 19 -Steroide fungieren die fetale Nebenniere und die fetale Leber, die in der Plazenta in Östrogene aromatisiert werden (Umwandlung der C 19 -Steroide in C 18 -Steroide). Das wichtigste im Feten entstehende Steroid ist das Dehydroepiandrosteronsulphat (DHEA-S), welche in der Plazenta zuerst entschwefelt (durch die Wirkung des Steroid Sulphatase) und dann in Östrone und in Östradiol aromatisiert wird (durch die Wirkung des 17 -Hydroxysteroid Dehydrogenase). DHEA-S ist eigentlich nur ein Metabolit und verfügt nicht über eine hormonelle Wirkung. Das in der Schwangerschaft dominierende Östrogen ist jedoch Östriol, welches im Syncytiotrophoblast aus dem hepatischen und adrenalen Substrat 16 -Hydroxy- Dehydroepiandosteronsulphat (16 -OH-DHEAS) des Feten entsteht. Letztere Synthese ist überaus wichtig, da am Ende der Schwangerschaft 90 % des in der Plazenta produzierten Östrogens Östriol ist. Circa die Hälfte der im mütterlichen Kreislauf zirkulierenden Östrogene wird dann in der Plazenta produziert. 1
2 Um für die Plazenta ausreichend Substrat für die Enzymen in der Plazenta produzieren zu können, verfügt der Fet über ausserordentlich grosse Nebennieren, die durch eine erhebliche steroid-synthetische Kapazität gekennzeichnet ist. Diese nimmt mit der Entwicklung des Feten im Verlauf der Schwangerschaft stetig zu, so dass die Konzentration der verschiedenen Östrogene auch im Verlauf der Schwangerschaft stetig ansteigt. Der anatomische Aufbau der Plazenta stellt sicher, dass die im Synzytotrophoblast synthetisierten Östrogene tatsächlich in den mütterlichen Kreislauf und nicht in den fetalen Kreislauf sezerniert werden. Während der Trophoblast direkt mit dem mütterlichen Blut in Kontakt treten, befinden sich mehrere Bindegewebsschichten zwischen dem Trophoblast und dem fetalen Kreislauf, welche ein effektives Hindernis für die Diffusion der Steroide in den fetalen Kreislauf darstellen. Die fetalen Nebennieren stellen nicht nur die Substrate für die plazentaren Sulphatasen und Aromatasen zur Verfügung, sondern sind auch für die fetale Lungenreifung und für den Geburtsvorgang (Einleitung der Wehentätigkeit) überaus wichtig. Die biologischen Funktionen der plazentaren Östrogenproduktion in der Schwangerschaft sind vielfältig: Stimulation der uterinen Durchblutung, uterines Wachstum, Entwicklung der Brustdrüse, Stimulation der mütterlichen Prolaktinsekretion, Stimulation des Blutvolumens, Stimulation der Progesteronsynthese in der Plazenta. Im Myometrium bewirkt die Östrogenwirkung direkt oder indirekt die Formierung von interzellulären Verbindungen zwischen den einzelnen Myometriumzellen (sogenannte gap junctions ), welche das Myometrium in der Schwangerschaft zu einem Synzytium machen, welches es dem Uterus ermöglicht, vereinheitlicht auf Oxytocin und auf die anderen Stimulantien zu reagieren. Daher besteht eine der wichtigsten Funktionen der in der Schwangerschaft zunehmenden Östrogenproduktion darin, die Gebärmutter auf die Geburt vorzubereiten. 2
3 Bedeutung von Defizite in der plazentären Östrogenproduktion für die Klinik Störungen in der plazentaren Östrogenproduktion waren massgeblich für die Aufschlüsselung der oben dargestellten physiologischen Abläufe. Ein gutes Verständnis für die pathologische Situation erleichtert heute noch die Einsicht in die normale Physiologie. Plazentarer Sulphatase-Mangel Die plazentäre Sulphatase ist für die Hydrolyse der am Dehydroepiandrosteronsulphat (DHEAS) und am 16 -OH-Dehydroepiandrosteronsulphat (16 -OH-DHEA-S) angehängten Sulphatrest und für die Freigabe dieses Enzymproduktes für die Aromatase entscheidend. Bei einem plazentaren Sulphatase-Mangel steht für die Aromatisierung ungenügendes Substrat zur Verfügung und sind die mütterlichen Östrogenspiegel zu niedrig. Ein plazentarer Sulphatase-Mangel wird am ehesten durch erniedrigte Östriolspiegel diagnostiziert. Ein plazentarer Sulphatase-Mangel kommt bei männlichen Feten mit einer angeborenen Hauterkrankung (sogenannte Ichtyose ) vor. Die Geburt kommt nicht oder viel zu spät in Gang. Es besteht ein vermindertes Ansprechen auf Oxytocin, so dass überdurchschnittlich häufig die Geburt durch einen Kaiserschnitt (Sectio caesaerea) durchgeführt werden muss. Fetale Anencephalie Beim anencephalen Feten (in dem das Gehirn nicht oder nicht ausreichend angelegt ist) sind die Nebennieren aufgrund der nicht ausreichenden Stimulation durch die Hypophyse unterentwickelt. Aufgrund der fehlenden neuronalen Stimulation der Hypophyse durch die hierfür notwendigen Zentren in der Gehirnbasis können die fetalen Nebennierenrinden nicht ausgebildet werden und die Produktion von Dehydroepiandrosteronsulphat (DHEA-S) ist inadäquat. Dadurch verfügen die plazentaren Enzymen über unzureichendes Substrat, so dass die Östrogenspiegel zu niedrig sind. Auch in dieser Situation ist die Geburt verzögert und ist die Ansprechbarkeit des graviden Uterus auf Oxytocin vermindert. 3
4 Progesteronproduktion während der Schwangerschaft In den ersten zehn Wochen der Schwangerschaft ist der Verlauf der Schwangerschaft abhängig vom Corpus luteum graviditatis, welches sich unter dem Einfluss des Schwangerschaftshormon (humanes Choriongonadotropin, hcg) aus dem Corpus luteum entwickelt hat. Das Gonadotropin hcg ähnelt strukturell dem luteinisierenden Hormon (LH) und wird von der Zytotrophoblast (embryonales Gewebe) sezerniert. Das Corpus luteum graviditatis kann seine Funktion nur durch den exponentiellen Anstieg des hcg aufrecht halten. Nachdem die Konzentration des hcg ab der 10. Schwangerschaftswoche almählich nachlässt, wird die Funktion des Corpus luteum graviditatis von der Plazenta übernommen (sogenannter luteo-plazentärer shift ). Die Abnahme der hcg-konzentration in der 10. Schwangerschaftswoche geht mit einem partiellen Verlust des Zytotrophoblast einher. Die Konzentration des Progesterons im mütterlichen Kreislauf nimmt während dem luteoplazentären Shift nur geringfügig ab. Nach der 12. Schwangerschaftswoche wird die Progesteronproduktion überwiegend von der Plazenta übernommen. Das in der Plazenta produzierte Progesteron resultiert ausschliesslich aus dem mütterlichen Cholesterin. Anders als bei der Östrogenproduktion beteiligt sich der Fet nicht an die Progesteronproduktion. Die Cholesterinsynthese in der Plazenta ist vernachlässigbar. Mütterliche Lipoproteine, an erster Stelle LDL (sogenannte low density lipoproteins ), stellen die wichstigste Quelle der plazentären Cholesterinsynthese dar. LDL werden durch einen Prozess, Endozytose, intrazellulär integriert und abgebaut. Die Syntheserate des Progesterons ist von der Rezeptordichte für LDL an der Oberfläche der Mikrovilli auf der mütterlichen Seite abhängig. Das Protein wird metabolisiert und die frei werdenden Aminosäuren stellen eine wichtige Quelle für den wachsenden Feten dar. Die Hydrolyse des Cholesterinesters führt zur Freisetzung von Cholesterin und freien Fettsäure im Zellinnern. Die so entstehenden freien Fettsäuren sind für den fetalen Metabolismus essentiell und werden in den Mitochondrien dem Krebszyklus zugeführt. Aus dem Cholesterin wird durch das Enzym 3 -hydroxysteroid-dehydrogenase im endoplasmatischen Reticulum Pregnenolon, ein Substrat für Progesteron, synthetisiert. 4
5 Nach dem "luteo-plazentaren Shift" nimmt die Konzentration des Progesterons und des 17- OH-Progesterons stetig zu. Die biologischen Funktionen des Progesterons sind vielfältig. Zu Beginn der Schwangerschaft bewirkt Progesteron die Decidualisierung des Endometriums, so dass diese die notwendigen Nährstoffe für den Embryo produzieren kann. Möglicherweise übt Progesteron auch eine immundämpfende Wirkung aus, was zumindestens in der Frühphase der Schwangerschaft äusserst wichtig ist. Die entscheidende Funktion der in der Schwangerschaft ansteigenden Progesteronspiegel ist die Ruhigstellung des Myometriums und die Verhinderung der vorzeitigen Zervixreifung. Hierbei ist das Gleichgewicht zwischen der Progesteronwirkung gegenüber der Östrogenwirkung (bes. Östriol) wichtig. Offensichtlich spielt der Abfall der Progesteronkonzentration am Ende der Schwangeschaft bei weiterhin ansteigender Östriolkonzentration eine wichtige Rolle bei der Einleitung des Geburtsvorganges. Schwangerschaftshormon (humanes Choriongonadotropin, hcg) Die hcg-konzentration steigt während dem ersten Trimenon der Schwangerschaft bis zur 9. Schwangerschaftswoche (SSW) exponentiell an. Nachdem die hcg-konzentration um die 9. SSW herum ein Maximum erreicht, fällt sie während der luteoplazentären Übergangsphase ab und bleibt bis zur Geburt konstant. Es bestehen erhebliche interindividuelle Schwankungen in der hcg-konzentration, jedoch ist die hcg-konzentration bei einer Mehrlingsschwangerschaft statistisch höher. Die hcg-konzentration kann mittels Urintest, welche in Apotheken erhältlich sind, ab Ausbleiben der Periode nachgewiesen werden. Das hcg wird vom Zytotrophoblast produziert. Prolaktinkonzentration während der Schwangerschaft Die Prolaktinkonzentration steigt während der Schwangerschaft an und erreicht ein Maximum am Ende der Schwangerschaft. Es bereitet die Brustdrüse auf die Stillzeit vor. Das Prolaktin wird von spezialisierten Zellen in der Adenohypophyse produziert. Letztere kann aufgrund der Zunahme der Zellen für die Prolaktinproduktion während der Schwangerschaft beträchtlich wachsen (sogenannte pregnancy cells ). 5
6 Die Schilddrüsenfunktion in der Schwangerschaft Humanes Choriongonadotropin (hcg) verfügt zusätzlich über eine geringfügige (aber in der Schwangerschaft aufgrund der hohen Mengen an vorhandenem hcg klinisch relevante) Affinität für den TSH-Rezeptor, so daß die Serumkonzentration des TSH in den ersten Wochen einer normalen Schwangerschaft leicht abfällt und die Serumspiegel der freien T4- Fraktion (ft4) und T3 ansteigen. Zu bedenken ist in diesem Zusammenhang auch, daß in der Schwangerschaft der Jodbedarf wegen der Zunahme der Jodausscheidung in der Niere zunimmt. Die Versorgung des Feten mit Jodid erfolgt über die Plazenta, die durch die Wirkung des Enzyms De-Jodinase mütterliches T4 und T3 spaltet und das Jodid in die fetale Blutbahn freilässt. Dort setzt es sich in der fetalen Schilddrüse ab und wird für die Bildung von Schilddrüsenhormon verwendet. Endokrinologie der Schwangerschaft und der Geburt Im Myometrium des Uterus entwickelt sich unter Einfluss der in der Schwangerschaft erhöhten Oestrogenspiegel interzelluläre Verbindungen ("gap junctions"), welche für die Koordinierung einzelner Myometriumzellen des Uterus überaus wichtig sind. Die während der Schwangerschaft ansteigenden Oestrogenspiegel induzieren auch Oxytozinrezeptoren, welche die Empfindlichkeit des Myometriums für das Oxytozin erhöht. Dadurch nimmt die Kontraktilität des Myometriums im Verlaufe der Schwangerschaft zu. Das Oxytozin ist ein Oligopeptid, welches in der Neurohypophyse produziert wird. Die Synthese und Freisetzung des Oxytozins ist östrogenabhängig. Die einsetzende Wehentätigkeit wird in der ersten Phase endokrin, in der zweiten Phase parakrin gesteuert. Unter einer parakrinen Steuerung wird verstanden, dass eine lokale Wirksamkeit im Zervixbereich des Uterus auftritt und nicht unbedingt über die Blutbahnen. Die Wehentätigkeit wird durch die während der Schwangerschaft stetig ansteigenden Östrogenspiegel bewirkt, welche die Rezeptordichte für Oxytozin sowie auch die Freisetzung des Oxytozins in der Neurohypophyse fördert. Am Ende der Schwangerschaft fällt lokal im Myometrium die Progesteronsektretion durch die Plazenta ab, welches die parakrine Phase der Wehentätigkeit einleitet. Diese ist durch eine "inflammationsähnliche" Reaktion im Zervixbereich durch die lokale Produktion von Prostaglandin vergesellschaftet. 6
7 Pathologische Faktoren, die zu einer frühzeitigen Wehentätigkeit führen können sind: - zu starke Ausdehnung des Uterus, zum Beispiel bei einer Mehrlingsschwangerschaft - Blutungen in der Dezidua, wodurch die Plazenta abgetrennt vom Myometrium, so dass die lokale parakrine Wirkung des Progesterons unterbrochen wird. - Inflammationen oder Infekte im Zervixbereich, wodurch Prostaglandine eine frühzeitige Auflockerung des Muttermundes bewirken können. - Aktivierung der maternalen fetalen Hypothalamusachse über Stressfaktoren, z.bsp. auch über Kortison. Bei einer frühzeitig einsetzenden Wehentätigkeit wirken oft lokale Faktoren im Zervixbereich (parakrine Phase) und endokrine Faktoren zusammen. Endokrinologie der Laktation Bei der Vorbereitung der Brust auf die Stillphase wirken verschiedene Hormone zusammen. Die Östrogene bewirken eine Proliferation der Milchgänge und der Alveoli, jedoch hemmt eine in der Schwangerschaft erhöhte Oestrogenkonzentration die Milchsekretion. Erst nachdem nach der Geburt die zirkulierenden Oestrogenspiegel abfallen, kommt die Milchsekretion in Gange. Progesteron, welches auch während der Schwangerschaft erhöht ist und nach der Geburt abfällt hemmt die Milchsekretion, so dass diese erst nach der Geburt induziert werden kann. Prolaktin bewirkt eine Proliferation der Milchgänge und der Alveoli (wie auch die Oestrogene) und stimuliert am Ende der Schwangerschaft die Milchsekretion. Oxytozin bewirkt nicht nur eine Kontraktilität des Myometriums des Uterus, sondern bewirkt auch das Ausstossen der Milch aus den Milchgängen. Sowohl die Prolaktinsekretion als auch die Oxytozinfreisetzung sind reflektorisch und werden durch den Kontakt mit dem Kind, durch das Schreien des Kindes oder durch bestimmte Reize gefördert. Trotz der in der Stillphase erhöhten Prolaktinspiegel bleibt ein zirkadianer Rhythmus sichtbar, wodurch in den Schlafphasen die Prolaktinsekretion höher ausfällt als während des Tages. Die hormonellen Veränderungen während der Stillzeit wirken bei der Mehrzahl der stillenden Müttern zyklushemmend (im Wesentlichen bestimmt durch die Hyperprolaktinämie) so dass während der Stillphase fast immer eine Stillamenorrhoe vorliegt. 7
8 Verfasser dieses Textes: Prof. Dr. med. Ch De Geyter Abteilungsleiter/Leitender Arzt der Abteilung für gyn. Endokrinologie und Reproduktionsmedizin Universitäts-Frauenklinik Spitalstrasse Basel Tel. 061/ e.mail: Basel, Juni
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