Wie äußere Einflüsse die Plazentaschranke herausfordern, ist inzwischen vielfach erforscht: Nicht nur Medikamente können den Fetus erreichen, sondern auch viele Substanzen aus Alltagsmaterialien. Was kann die Plazentaschranke filtern und was nicht? Hebammen können für eine gute Aufklärung sorgen, um Schädigungen des Fetus vorzubeugen.

Die Plazenta ist ein faszinierendes temporäres Organ mit einer langen evolutionären Geschichte, die vor rund 140 Millionen Jahren begann (Power & Schulkin, 2012). Eine einfache Dottersackplazenta findet sich heute noch bei Kloakentieren wie dem Schnabeltier und Ameisenigeln sowie bei Beuteltieren wie Koalas und Kängurus und sogar bei einem Drittel aller Haiarten. Vor etwa 125 Millionen Jahren, mit der Entstehung der höheren Säugetiere, entwickelte sich jedoch eine komplexere und größere Form der Plazenta. Diese bildet eine direkte Verbindung zwischen Mutter und ungeborenem Kind. Sie ermöglicht längere Trage- und Entwicklungszeiten im schützenden Körper der Mutter. Der Nachwuchs wird reifer und widerstandsfähiger geboren, was einen entscheidenden Überlebensvorteil verschafft.

Evolution der Plazenta

Durch weitere Anpassungen hat jede Säugetierspezies im Lauf der Evolution ihre eigene, perfekt zugeschnittene Plazenta entwickelt, die ideal auf die spezifischen Bedürfnisse abgestimmt ist und zahlreiche lebenswichtige Funktionen erfüllt. Die menschliche Plazenta, oft liebevoll als »Mutterkuchen« bezeichnet, ist einzigartig für uns (Schmidt et al., 2015) und spielt eine zentrale Rolle für das Leben und Überleben unserer Spezies.

Die Plazenta des Menschen entspricht dem sogenannten hämochorialen Typus (Power & Schulkin, 2012). Das bedeutet, dass die fetalen Zottenbäumchen (auch Chorionzotten oder Villi genannt) direkt vom mütterlichen Blut umspült werden, ähnlich wie die Wurzeln eines Baumes in Kontakt mit der Erde stehen. Obwohl eine strikte Trennung zwischen mütterlichem und kindlichem Blut besteht, stellt dieser Aufbau einen effizienten Austausch von Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Nährstoffen sicher (Huppertz & Schleußner, 2018).

Aufbau und Funktion des »Mutterkuchens«

In der frühen Schwangerschaft umgibt die kugelförmige Plazenta den Embryo vollständig. Bald darauf nimmt sie die bekannte flache, scheibenartige Form an. Am Ende des ersten Trimenons strömt mütterliches Blut in den intervillösen Raum und umfließt die fetalen Zotten. Die Zotten sind von zwei Zellschichten umhüllt, dem Zytotrophoblasten und Synzytiotrophoblasten, die zusammen mit weiteren Gewebeschichten – zwei Basalmembranen, Bindegewebe und der Endothelschicht der fetalen Gefäße – die sogenannte Plazentaschranke bilden (siehe Grafik, Seite 42). Diese anfänglich dicke, sechsschichtige Barriere lässt nur das Nötige durch.

Mit fortschreitender Schwangerschaft verdünnen sich die Trophoblastschichten, der Zytotrophoblast löst sich teilweise auf und die Plazentaschranke wird durchlässiger. Gleichzeitig verzweigen sich die Zotten zunehmend filigraner, was die Austauschfläche vergrößert. So erreicht die Plazenta gegen Ende der Schwangerschaft ihre maximale Effizienz für die optimale Versorgung des Fetus.

Die Plazenta ist die zentrale Schnittstelle für den Transport lebenswichtiger Nährstoffe wie Proteinen, Aminosäuren, Fettsäuren, Glukose, Mineralien, Vitaminen und Hormonen zum Fetus. Zudem erfüllt sie eine bedeutende Funktion im Gasaustausch: Der Fetus erhält über die Plazenta Sauerstoff und gibt Kohlendioxid an das mütterliche Blut ab. Abfallprodukte werden ebenso zur Mutter zurück transportiert. Kleine Moleküle wie Wasser und freie Fettsäuren diffundieren leicht durch die Plazenta, während Glukose mithilfe von beispielsweise GLUT-Transportern – Glukose-Transportern – über eine damit erleichterte Diffusion befördert wird (Illsley & Baumann, 2020). Größere Moleküle wie Proteine, Lipide, Aminosäuren, Hormone und Vitamine benötigen energieabhängige, selektive Rezeptor- und Transportermechanismen (Tetro et al., 2018)

Ein weiterer Transportweg, die Transzytose, ermöglicht es sehr großen Molekülen wie mütterlichen IgG-Antikörpern, die Plazenta in Membranvesikeln verpackt zu passieren (Tetro et al., 2018). Besonders faszinierend: Auch ganze Zellen können die Plazentaschranke überwinden. Bei diesem bemerkenswerten Phänomen, genannt Mikrochimärismus, wandern mütterliche Zellen in den Fetus und fetale Zellen in die Mutter, wo sie oft noch Jahrzehnte später nachweisbar sind (Murrieta-Coxca et al., 2022).

Medikamente passieren die Plazentaschranke

Die Einnahme von Medikamenten in der Schwangerschaft hat deutlich zugenommen, so dass bis zu 80 % aller schwangeren Frauen mindestens einmal ein Medikament einnehmen (Ayad & Costantine, 2015). Oft sind auch mehrere Medikamente erforderlich, die aufgrund chronischer Vorerkrankungen häufig dauerhaft eingenommen werden (Thunbo et al., 2024). Die häufigsten Medikamente sind: Schmerzmittel (Paracetamol), Antibiotika (Amoxicillin, Azithromycin und Nitrofurantoin) und Mittel gegen Übelkeit. Zudem nimmt die Einnahme von Medikamenten zur Behandlung von psychischen Erkrankungen (Antidepressiva) und Stoffwechselstörungen (Levothyroxin, Insulin, Metformin) zu (Mansour et al., 2024).

Trotz früherer Hinweise auf Schädigungen durch Alkohol und Medikamente in der Schwangerschaft wurden bis in die frühen 1960er Jahre Medikamente nahezu bedenkenlos an Schwangere abgegeben. Man glaubte, die Plazenta schütze das Kind wie eine perfekte Barriere (Dally, 1998). Erst die Tragödie um Thalidomid/Contergan führte zu einem radikalen Umdenken.

Heute wissen wir durch Untersuchungen mit Nabelschnurblut und der Ex-vivo-Plazentaperfusion (siehe auch Seite 18ff.), dass die gleichen Transportmechanismen, die Gase, Nährstoffe und Abfallprodukte zwischen Mutter und Kind austauschen, auch nahezu alle Medikamente transportieren können (Pacifici, 2006; Pacifici & Nottoli, 1995; Tetro et al., 2018). In manchen Fällen ist beispielsweise der Einsatz von Antibiotika gewünscht, um auch den Fetus bei vaginal-aufsteigenden Infektionen der Mutter zu schützen (Zöllkau et al., 2024). In anderen Fällen können diese Arzneimittel jedoch erheblichen Schaden anrichten (Dathe & Schaefer, 2019).

Noch vor einigen Jahren ging man davon aus, dass nur kleine Substanzen wie Aciclovir und Midazolam die Plazenta vollständig durchdringen können – doch auch hier bestätigen Ausnahmen die Regel (Pacifici, 2006; Pacifici & Nottoli, 1995). Sehr große Moleküle wie der rekombinante Von-Willebrand-Faktor, der bei einem Von-Willebrand-Syndrom der Mutter verabreicht werden muss, sowie Insulin und niedermolekulares Heparin bleiben dagegen auf der mütterlichen Seite der Plazenta (Pastuschek et al., 2021; Tetro et al., 2018). Ob der Wirkstoff nun schnell und vollständig oder langsam und unvollständig durch die Plazenta gelangt, der Kontakt mit dem Fetus findet statt.

Zusätzlich können Medikamente die Funktion und den Stoffwechsel des Plazentagewebes beeinflussen und so indirekt die Entwicklung des Fetus beeinträchtigen (Tetro et al., 2018). Auch andere Substanzen und Partikel, die etwa zur Stabilisierung von Arzneimitteln beigefügt werden, sowie Abbauprodukte können die Plazenta oder den Fetus direkt oder indirekt beeinflussen. Und wer glaubt, dies betreffe nur synthetische Medikamente, irrt: Auch Wirkstoffe pflanzlicher Präparate wie Baldrian und Johanniskraut überwinden die Plazentaschranke (Spiess et al., 2023).

Umweltbelastungen für Mutter und Kind

Neben Medikamenten sind auch Umweltgifte wie Pestizide, langlebige organische Schadstoffe, Kunststoffe, Schadstoffe aus Verkehr und Industrie sowie Schwermetalle während der Schwangerschaft problematisch. Viele dieser Substanzen überwinden die Plazentaschranke (Mathiesen et al., 2021). Die Vermeidung ist kaum möglich und wird durch die zunehmende Anreicherung in Luft, Boden, Wasser, Kleidung und Nahrungskette immer schwieriger. Häufig treten diese Schadstoffe nicht einzeln, sondern als »Cocktail« auf, wobei sie sich gegenseitig beeinflussen oder in ihrer Wirkung verstärken können. Manche Partikel fungieren dabei sogar als »trojanische Pferde« und transportieren weitere toxische Substanzen (Naasz et al., 2018).

Schwermetalle

Schwermetalle wie Quecksilber und Blei, die etwa in bestimmten Fischarten und im Leitungswasser alter Rohre vorkommen, passieren die Plazentaschranke und können sich im Gewebe des Fetus anreichern. Diese Metalle stehen im Verdacht, die neurologische Entwicklung des Kindes zu beeinträchtigen. Cadmium, das vor allem bei Raucherinnen erhöht ist, erreicht den Fetus nur teilweise, lagert sich jedoch in der Plazenta ab.

Alle drei Schwermetalle schädigen die Plazentazellen. Belastungen mit Blei und Cadmium werden zudem mit niedrigeren Geburtsgewichten und Körpergrößen der Kinder in Verbindung gebracht (Bloom et al., 2022; Gundacker & Hengstschlager, 2012).

Organische Schadstoffe

Zu den langlebigen, schwer abbaubaren organischen Schadstoffen, den sogenannten persistenten organischen Schadstoffen (Persistent Organic Pollutants, POPs), zählen Dioxine, Furane sowie per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen mit über 10.000 Varianten. Diese finden sich unter anderem in Produkten wie Kosmetika, Kochgeschirr (beispielsweise Teflon®), Papierbeschichtungen, Textilien und Pflanzenschutzmitteln.

Für einige dieser POPs wurde bereits nachgewiesen, dass sie die Plazentaschranke überwinden (Bloom et al., 2022; Mathiesen et al., 2021). Auch das Pestizid DDT, das trotz langjährigen Verbots noch in Umwelt und Lebensmitteln vorkommt, lässt sich weiterhin im Plazentagewebe und Nabelschnurblut nachweisen und steht mit reduziertem kindlichen Wachstum in Verbindung (Al-Saleh et al., 2012). Viele dieser Substanzen wurden jedoch bislang nicht auf ihren plazentaren Transfer getestet.

Weichmacher

Die Kunststoffindustrie verwendet oft Weichmacher wie Bisphenole und Phthalate, die als endokrine Disruptoren wirken. Diese »Umwelthormone« ahmen körpereigene Hormone nach und beeinflussen den Östrogen-, Insulin- und Schilddrüsenstoffwechsel. Über 800 solcher Substanzen sind bekannt, und ihre Zahl wächst weiter. Sie stehen im Verdacht, hormonabhängige Tumore wie Prostata-, Hoden- und Brustkrebs sowie Übergewicht, Diabetes und Fruchtbarkeitsprobleme zu fördern, etwa durch eine verringerte Spermienzahl.

Einige dieser Stoffe beeinflussen die Plazentaentwicklung und können auf das ungeborene Kind übergehen (Street & Bernasconi, 2020). Ein bekannter Vertreter ist Bisphenol A (BPA), das die Plazenta ungehindert passiert und Mutter sowie Kind nachteilig beeinflussen kann (Adu-Gyamfi et al., 2022).

Nanopartikel

Nanopartikel, winzige Teilchen im Nanometerbereich, die industriell hergestellt oder durch Abbau- und Verbrennungsprozesse freigesetzt werden, stellen ein weiteres Risiko dar. Sie finden sich in Lebensmitteln, Farben, Medikamenten und Kosmetika. Titandioxid (E171) etwa war bis 2022 als Weißmacher in Lebensmitteln zugelassen, wurde jedoch wegen erbgutschädigender Risiken in der EU verboten (BVL, 2022). Trotzdem enthalten weiterhin viele Medikamente wie Paracetamol- und Ibuprofen-Tabletten sowie Progesteron-Kapseln Titandioxid. Letztere werden häufig bei Kinderwunschbehandlungen, Frühschwangerschaft und Wechseljahresbeschwerden eingesetzt. Schmerzmittel gehören zu den Top-Arzneimitteln während der Schwangerschaft. Adèle Guilliard und Kolleg:innen wiesen Titandioxid-Partikel sowohl in humanem Plazentagewebe als auch im Mekonium nach und zeigten den Übertritt über die Plazentaschranke mithilfe der Plazenta­perfusionsmethode (Guillard et al., 2020).

Mikro- und Nanoplastik

Ein weiteres Beispiel moderner Umweltbelastung ist Mikro- und Nanoplastik: winzige Plastikpartikel, die durch mechanische Einflüsse und UV-Strahlung entstehen. Dieses Mikroplastik ist ein global wachsendes Problem, das heute überall nachweisbar ist, selbst in entlegenen Gebieten wie der Arktis (Zhao & You, 2024). Es verbreitet sich über Wasser und Luft und sammelt sich nach Aufnahme durch Atmung und belastete Lebensmittel im menschlichen Körper an.

Mikroplastik kann auch die Plazentaschranke überwinden, was Prof. Antonio Ragusa, Direktor der operativen Abteilung für Geburtshilfe und Gynäkologie des Fatebenefratelli Krankenhauses in Rom als »Plasticenta« bezeichnete (Ragusa et al., 2021). Forschende zeigten zudem, dass noch kleinere Nanoplastikpartikel ebenfalls die Plazenta durchdringen (Grafmuller et al., 2013).

Feinstaub und Rußpartikel

Dieselabgase mit Feinstaub und Rußpartikeln stellen eine weitere Belastung dar, die sich in der Plazenta ansammeln kann. Eine Studie belegt, dass hohe Feinstaubbelastungen zu höheren Konzentrationen dieser Partikel im Plazentagewebe und auf der kindlichen Seite führen, was möglicherweise mit Frühgeburten, geringerem Geburtsgewicht und Wachstumsstörungen in Verbindung steht (Bove et al., 2019).

Prävention und Schutz

Die Plazenta hat sich im Laufe der Evolution zu einem hochspezialisierten Organ entwickelt, das den Fetus optimal mit Nährstoffen versorgt. Um den wachsenden Anforderungen am Ende der Schwangerschaft gerecht zu werden, vergrößert sich die Austauschfläche und die Durchlässigkeit der Plazentabarriere.

Doch heutzutage stehen wir vor der Herausforderung, dass Medikamente, pflanzliche Präparate mit ihren Zusatzstoffen sowie moderne Schadstoffe wie Pestizide, POPs, endokrine Disruptoren, Nano­partikel, Mikroplastik und Feinstaub die Plazenta durchdringen und direkten Einfluss auf das ungeborene Kind ausüben können. Diese Substanzen beeinträchtigen zudem die Funktion und den Stoffwechsel der Plazenta, was zu einem weiteren indirekten Einfluss auf das Kind führt. Die daraus resultierenden Konsequenzen und deren Einfluss auf die spätere Entwicklung und Gesundheit des Kindes sind bisher noch weitgehend unerforscht.

Die Vorstellung von der menschlichen Plazenta als perfekt schützender Barriere ist romantisch, aber irreführend; sie trennt lediglich den direkten Kontakt zwischen mütterlichem und kindlichem Blut. Es gibt jedoch Hoffnung: Fortschritte in der Forschung, präzisere Umweltanalysen und Aufklärung sowie die Entwicklung sicherer Produkte und Medikamente können dazu beitragen, die Schadstoffbelastung für Mutter und Kind zu verringern.

Hebammen und andere Fachkräfte in der Geburtshilfe spielen eine entscheidende Rolle, indem sie sich über Umweltbelastungen informieren und werdende Mütter zu gesundheitlicher Prävention und der Bedeutung eines schadstoffarmen Umfelds beraten. Einfache Schritte wie eine gesunde Ernährung mit frischen, unbelasteten Lebensmitteln, der Verzicht auf übermäßige Plastikprodukte und die Meidung stark belasteter Regionen können die Schadstoffbelastung für die Plazenta und das ungeborene Kind reduzieren. Auch der Verzicht auf bestimmte Textilien, Kosmetika und Reinigungsmittel, die Mikroplastik und schädliche Chemikalien enthalten, ist wichtig. Durch ihre Aufklärung tragen Hebammen entscheidend zur Gesundheit von Mutter und Kind bei und leisten einen wertvollen Beitrag zum Schutz der nächsten Generation.