Die menschliche Plazenta gewährleistet den Gas-, Wasser- und Nährstoffaustausch zwischen der Mutter und dem sich entwickelnden Fötus, und ihre einwandfreie Funktion bestimmt sowohl den Ausgang der Schwangerschaft als auch die langfristige Gesundheit des Kindes. Die Plazentation beginnt mit der Einnistung der Blastozyste in das Endometrium: Ihre äußere Schicht, der Trophoblast, differenziert sich anschließend in mehrere zelluläre Subtypen, die die plazentaren Gewebe während der gesamten Schwangerschaft bilden und erneuern. Dennoch ist nach wie vor wenig darüber bekannt, wie sich die Genexpression der Plazenta auf genomweiter Ebene von den allerersten gestationalen Stadien bis zum Termin verändert. Eine Gesamtübersicht über die normale Plazentaentwicklung stellt eine unverzichtbare Voraussetzung dar, um die mit Schwangerschaftspathologien einhergehenden Struktur- und Funktionsanomalien zu verstehen, wie etwa die Präeklampsie im Zusammenhang mit einem gestörten Remodeling der uterinen Spiralarterien.
Um diese Dynamik zu beschreiben, stellten die Autoren Genexpressionsprofile menschlicher Plazenten aus öffentlichen Microarray-Datensätzen zusammen und integrierten sie; diese deckten ein breites Zeitfenster von der 4. bis zur 40. Gestationswoche ab. Dabei wurden mehrere bioinformatische Ansätze kombiniert: einfache lineare Regression, Analyse gewichteter Korrelationsnetzwerke (WGCNA) zur Gruppierung der Gene in koexprimierte Module sowie anschließende Anreicherungsanalysen anhand der Genontologie und der Stoffwechselwege der KEGG-Datenbank, die mit dem Tool clusterProfiler durchgeführt wurden. Die zeitlichen Expressionsschwankungen einzelner Gene wurden nach Skalierung und Anpassung der Daten in Form von Kurven dargestellt.
Diese Strategie ermöglichte die Identifizierung von insgesamt 5173 Genen, die zu verschiedenen Zeitpunkten der Plazentation beteiligt sind. Die Annotation dieser Gene brachte die betroffenen biologischen Prozesse und Signalwege ans Licht, unter denen sich die Autoren entschieden, den PPAR-Signalweg (Peroxisom-Proliferator-aktivierte Rezeptoren) näher zu untersuchen. Zahlreiche mit der Lipidspeicherung und dem Lipidstoffwechsel verbundene Gene weisen im Verlauf der Gestation ausgeprägte Schwankungen auf, insbesondere Mitglieder der FABP-Familie und das Gen LPL. Diese Beobachtungen wurden durch eine Lipidfärbung von Plazentaschnitten (Oil-Red-O-Färbung) bestätigt, die eine signifikante Abnahme des Gehalts an Lipidtröpfchen zwischen dem Beginn des ersten Trimesters und dem Termin aufzeigt.
Diese Arbeiten liefern eine detaillierte Beschreibung der Dynamik der biologischen Prozesse und Signalwege während der menschlichen Plazentation. Sie eröffnen neue Ansätze, um die normalen Funktionen der Plazenta zu entschlüsseln sowie zu verstehen, inwiefern die Fehlregulation dieser Signalwege mit Schwangerschaftserkrankungen in Zusammenhang stehen könnte. Als Beispiel zeigen die Ergebnisse, dass der PPAR-Signalweg einer stetigen Abnahme des plazentaren Lipidgehalts im Verlauf der Schwangerschaft zugrunde liegt.