Placentan aktiv i näringstransporten till fostret

Publicerat i: 
Publicerat 2016-06-10

Tidigare publicerat i Nordisk Nutrition nr 3-4, 2013

Placentan (moderkakan) är ett fascinerande, multifunktionellt organ. Fostrets utveckling och graviditetens fortskridande är helt beroende av att detta organ fungerar optimalt. Ett flertal graviditetskomplikationer som preeklampsi (havandeskapsförgiftning) och tillväxthämning av fostret, är associerade med förändringar i placentans utveckling eller funktion.

 

>> text: Susanne Lager, PhD, Center for Pregnancy and Newborn Research, Department of Obstetrics and Gynecology, University of Texas Health Science Center, San Antonio, Texas, USA.

 

Under graviditeten utför placentan åtskilliga uppgifter, inklusive utbyte av gaser mellan fostret och modern, bortförsel av fostrets metabola biprodukter och transport av näringsämnen. Placentan producerar och utsöndrar även ett flertal hormoner och tillväxtfaktorer som bland annat bidrar till de anpassningar som sker i moderns fysiologi och metabolism under graviditeten (7).

Med avseende på näringsämnen har placentan traditionellt betraktats som ett passivt filter mellan mamma och fostret. Idag vet vi dock att placentan har en ytterst aktiv roll i näringstransporten och att dess kapacitet att transportera näringsämnen är förändrad i graviditeter med avvikande fostertillväxt.

Det är väl känt att mammans nutritionsstatus och kostintag är viktig för att optimera graviditetsutfallet. Undernutrition under graviditeten är väl studerat men vad som är en optimal kost hos kvinnor som går in i graviditeten med övervikt eller fetma är mindre studerat. För att kunna förstå kostens betydelse för graviditetsutfallet måste vi förstå de underliggande mekanismerna, det vill säga vilka faktorer som reglerar vad och hur mycket av de olika näringsämnena som förs över från mammans cirkulation till fostret via placentan.

Placentans fysiologi och funktion

Placentan består av genetiskt material från både modern och fostret, dess tre huvudkomponenter är deciduan, det intervillösa rummet, samt korionvilli (figur 1). Från mamman förs blod till och från placentan via spiralartärer och venösa kärl i deciduan. Moderns blod fyller det intervillösa rummet där de rikt förgrenade trädliknande strukturerna, korionvilli, omsluts av blod från mamman.

Från fostret förs blod med lågt närings- och syrgasinnehåll till placentan via navelsträngens två artärer. Närings- och syrgasrikt blod förs sedan tillbaka till fostret via navelsträngsvenen. Utbytet mellan moderns och fostrets cirkulationer sker främst i korionvillis yttre regioner där avståndet mellan cirkulationerna är två till fyra mikrometer (7). I slutet av graviditeten uppskattas ytan av korionvillis yttre regioner till ungefär 13 m2 (8). I dessa regioner separeras moderns och fostrets cirkulationer av endast två cellager (syncytiotrofoblasten och fosterkapillärernas endotelceller) (figur 1). Syncytiotrofoblasten anses vara den primära barriären för transport av näringsämnen till fostret; denna cell har en mikrovillistruktur mot moderns blod som ytterligare ökar ytan som är tillgänglig för utbyte av näringsämnen.

Flera faktorer påverkar transporten av näringsämnen till fostret, så som aktivitet och uttryck av transportörproteiner, mammans och fostrets blodflöden till och från placentan, koncentrationsgradienter, placentans metabolism samt storleken på ytan tillgänglig för näringsupptag (3).

Figur 1. Placental näringstransport. Syncytiotrofoblasten är den primära barriären för överföringen av näringsämnen från moderns till fostrets cirkulation. Mot moderns blod, som har ansamlats i det intervillösa rummet, har syncytiotrofoblasten ett ytökande mikrovillimembran (MVM), medan basalmembranet (BM) vetter mot fosterkapillärerna. I båda dessa cellmembran finns transportörproteiner för aminosyror, glukos och fettsyror.

Aktiv transport av aminosyror

Fostret behöver aminosyror för sin proteinsyntes och använder även icke-essentiella aminosyror som energikälla. Placentan har ett flertal olika transportörproteiner för aminosyror (2, 7).

Transporten av aminosyror över placentabarriären är en aktiv och selektiv process. Detta reflekteras i att nivåerna av många aminosyror är högre i fostrets cirkulation än i moderns. De högsta aminosyranivåerna återfinns dock inuti syncytiotrofoblastens celler.

De höga nivåerna av aminosyror i cellerna används som drivkraft av andra aminosyratransportörer. Dessa så kallade utbytartransportörer förändrar sammansättning av aminosyror i syncytiotrofoblastens celler genom att byta ut en aminosyra inuti cellen, mot en aminosyra utanför cellen (2).

Mekanismerna för transport av aminosyror över basalmembranet är mindre välkända. Aminosyratransportörer som tillåter faciliterad diffusion har påvisats i placentan och troligtvis är koncentrationsgradienten mellan syncytiotrofoblastens celler och fostercirkulationen en viktig drivkraft för utflödet av aminosyror genom basalmembranet (2).

Glukos primärt energisubstrat

Det primära energisubstratet för fostret är glukos. Glukos stimulerar även sekretion av insulin från fostrets pankreas, vilket är en viktig tillväxtfaktor under fosterstadiet. Fostret är helt beroende av glukos från modern eftersom dess egna syntes av glukos är minimal (1).

Glukos transporteras genom placentan via faciliterad diffusion, och är således beroende både av glukostransportörer och koncentrationsskillnaden mellan mammans och fostrets blod. Glukos är inte bara det huvudsakliga energisubstratet för fostret utan även för placentan. Uppskattningsvis konsumerar placentan en tredjedel av glukoset som tas upp från mammans blod, medan resterande två tredjedelar transporteras vidare till fostret (4).

I placentan finns flera former av glukostransporterande proteiner och de finns lokaliserade i syncytiotrofoblastens båda plasmamembran. Basalmembranet anses vara det flödesbegränsande steget för glukostransport genom placentan (1).

Insulinkänsliga glukostransportörer uttrycks under den första trimestern, men inte under den tredje trimestern (7). Därmed tycks reglering av placentans glukostransport skilja sig åt mellan tidig och sen graviditet. Placentan har även kapacitet att transportera fruktos, som dock överförs till fostret i mindre mängder än glukos (7).

Lipider

Fettsyror uppfyller flera viktiga funktioner för fostret. De utgör till exempel en viktig beståndsdel av cellmembran och kan användas som energikälla. Vissa fettsyror används också i syntesen av viktiga signalsubstanser. Under senare delen av graviditeten ansamlas även fettsyror i fostrets fettvävnad och fostrets hjärna växer som mest. Studier har visat att brist på fettsyrorna arakidonsyra och dokosahexaensyra under fosterlivet kan påverka hjärnans och retinas utveckling (5, 9).

Fostret är helt beroende av placentans transport av de essentiella fettsyrorna linolsyra och alfa-linolensyra, men även deras fleromättade derivat (arakidonsyra och dokosahexaensyra), eftersom fostret och placentan i stort sett saknar förmåga att omvandla de essentiella fettsyrorna.

Generellt är fettsyranivåerna lägre i fostrets cirkulation än i moderns. Moderns relativa koncentrationer av de olika fettsyrorna avspeglas dock inte hos fostret, istället sker en anrikning av vissa viktiga fettsyror. Studier har visat att placentan selektivt tar upp och transporterar mer arakidonsyra och dokosahexaensyra till fostret än andra fettsyror, dock är mekanismerna till denna transport okända (9).

Triglycerider i mammans lipoproteiner (framförallt VLDL och kylomikroner) tycks vara den främsta källan till fettsyror för transport över placentan till fostret. Emellertid kan intakta triglycerider inte transporteras, utan dessa spjälkas till fria fettsyror med hjälp av lipaser i placentans microvillimembran. De fria fettsyrorna kan sedan transporteras över mikrovillimembranet med hjälp av fettsyratransporterande proteiner. Fettsyratransporterande proteiner finns lokaliserade i basalmembranet, men det är i stort sett okänt hur fettsyror transporteras ut ur syncytiotrofoblasten och vidare till fostret (5).

Näringstransport vid förändrad fostertillväxt

Ett flertal faktorer, både genetiska och miljöfaktorer, bidrar till hur mycket fostret växer under graviditeten. Uppskattningsvis påverkas 5–20 procent av alla graviditeter av avvikande fostertillväxt, antingen tillväxthämning eller accelererad fostertillväxt (3). Vid avvikande fostertillväxt tycks främst storleken på fostrets fettdepåer vara förändrad medan påverkan på fostrets muskelmassa är mindre (3).

Tillväxthämmade foster, det vill säga foster som inte uppnår sin genetiska tillväxtpotential, har ofta reducerade fettdepåer och deras placentor tenderar att vara mindre. Studier har visat att placentor från tillväxthämmade foster har en lägre kapacitet att transportera aminosyror (6). Dessutom har dessa placentor en sänkt lipasaktivitet, således är även det initiala steget för fettsyratransport över placentan reducerad (6). Däremot förefaller placentans kapacitet att transportera glukos inte vara påverkad vid tillväxthämning av fostret.

Det motsatta scenariot kan observeras i graviditeter hos mödrar med diabetes och accelererad fostertillväxt. I dessa graviditeter har placentan en ökad kapacitet att transportera aminosyror, förhöjd lipasaktivitet och en ökad glukostransport (6). Således kan en förhöjd placental näringstransport bidra till dessa fosters ökade tillväxt och större fettdepåer.

För tidigt för strategier

Fostret är beroende av en tillfredsställande transport av näringsämnen för att utvecklas och växa normalt. Djurexperimentella studier har visat att förändringar av mängden näring eller kompositionen av näringsämnen under graviditeten kan påverka fostertillväxten och ha långtgående bestående hälsokonsekvenser. Dessutom förefaller placentans kapacitet att transportera näringsämnen vara förändrad innan fostertillväxten är påverkad.

Vår kunskap om placentans näringstransport har avancerat från att se den som ett passivt filter till ett organ som har en aktiv reglerande roll. Dock återstår mycket forskning innan vi kan designa interventionsstrategier, exempelvis specifika kostråd till modern, för att minimera konsekvenserna av avvikande fostertillväxt och optimera graviditetsutfallet. •

För att förstå kostens betydelse för graviditetsutfallet behöver vi förstå hur näringsämnen förs över till fostret från mamman. (Foto: Istockphoto)

Referenser

1. Baumann MU, et al. Placental glucose transfer and fetal growth. Endocrine 2002; 19: 13-22.

2. Cleal JK, Lewis RM. The mechanisms and regulation of placental amino acid transport to the human foetus. J Neuroendocrinol 2008; 20: 419-26.

3. Desoye G, et al. Placental transport in pregnancy pathologies. Am J Clin Nutr 2011; 94 (Suppl): 1986S-902S.

4. Desoye G, Shafrir. Placental energy sources: transport, utilization and metabolism. Molecular Aspects of Medicine 1994; 15: 531-550.

5. Duttaroy AK. Transport of fatty acids across the human placenta: A review. Prog Lipid Res 2009; 48: 52-61.

6. Gaccioli F, et al. Placental transport in response to altered maternal nutrition. Journal of Developmental Origins of Health and Disease 2013; 4: 101-115.

7. Gude NM, et al. Growth and function of the normal human placenta. Thrombosis Research 2004; 114: 397-407.

8. Kingdom J, et al. Development of the placental villous tree and its consequences for fetal growth. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology 2000; 92: 35-43.

9. Larqué E, et al. Placental transfer of fatty acids and fetal implications. Am J Clin Nutr 2011; 94 (Suppl): 1908S-1913S.

Dela detta: