As a follow-up to our previous study which revealed a surprisingly deeper endovascular trophoblast (ET) invasion on day 18 in a transgenic preeclamptic (PE) rat model (hAngiotensinogen female symbol x hRenin male symbol) compared to non-PE controls, we examined further changes in ET invasion and associated spiral artery (SA) remodelling at term (day 21). PE transgenic rats and non-PE reversely mated (RM) transgenic rats were compared to normal SD rats (C). Sections were stained to visualize trophoblast, fibrinoid, vascular smooth muscle (VSM) and endothelium. SA were evaluated in three depth levels in the mesometrial triangle (MT) using the KS-400 image analysis system. In separate transgenic rats, Doppler ultrasound was performed in uterine arteries, and the resistance indices (RI) were calculated. Although for the whole MT differences in ET invasion were no longer significant between the PE and C, indicating a partial catching up in C rats, there was still significantly more ET in the deepest level in the PE group as compared to the C and RM groups. At the same time the SA walls in PE rats contained significantly more fibrinoid (versus RM and C) and VSM (versus C). In all SA cross-sections, re-endothelialisation was prominent, but significantly different between PE and C group. The Doppler results showed a significantly lower RI in the arcuate uterine artery of the PE group compared to the C group. There was no evidence of elimination of deeply invaded ET at term, previously considered as a possible mechanism for restriction of vascular remodelling in human PE. The differences in vascular remodelling, previously described on day 18 by histology and Doppler data, were maintained on day 21, but there was extensive endothelial repair in the three groups. Atherosis-like lesions were observed in the three groups, most frequently in the RM group, but were never associated with placental infarcts.

Einleitung: Die Regulation der Trophoblasteninvasion ist ein kritischer Faktor in der utero-plazentären Entwicklung. Eine verminderte Trophoblasteninvasion wird mit dem Entstehen einer Präeklampsie in Verbindung gebracht. In vorangegangen Studien mit schwangeren, Angiotensin (ANG) II überexpremierenden Ratten konnten wir nachweisen, dass es neben Bluthochdruck und Albuminurie auch zu einer gesteigerten Trophoblasteninvasion kommt. Der Zusammenhang zwischen gesteigertem ANGII Spiegel und der verstärkten Trophoblasteninvasion soll hier untersucht werden.

Die Pathogenese der Präeklampsie involviert eine fehlerhafte Trophoblasteninvasion und Plazentadysfunktion. Wir haben ein transgenes Tiermodell für Präeklampsie (PE) charakterisiert (1,2). Weibliche transgene Ratten für Angiotensinogen (hAng) entwickeln Bluthochdruck, Proteinurie und endotheliale Dysfunktion in der zweiten Schwangerschaftshälfte, wenn sie mit einer männlichen Ratte transgen für das humane Renin (hRen) verpaart werden (PE). Die umgekehrte Kreuzung (Nicht-PE-Kreuzung, NP) sowie schwangere Wildtyptiere (SD) zeigen einen komplikationslosen Schwangerschaftsverlauf. Der Einfluss des lokalen Renin-Angiotensin-Systems auf die Trophoblasteninvasion ist bisher nicht erforscht. Wir haben begonnen die Plazenta (Pl) sowie das Plazentabett (Mesometriales Dreieck, MT) der schwangeren Ratten zu charakterisieren. Die endovaskuläre Trophoblasteninvasion in das MT ist bei PE verglichen mit NP und SD verstärkt. Mittels in-situ-Hybridisierungen konnte nachgewiesen werden, dass die hAogen-Expression im MT der PE signifikant stärker als in NP ist, insbesondere im Bereich maternaler Spiralarterien, während hRen in diesem Bereich nicht detektierbar ist. Diese Ergebnisse konnten durch quantitative RT-PCR-Untersuchungen bestätigt werden. Die Ratio Substrat (Aogen)/Enzym (Renin) ist im MT der PE positiv und in NP negativ. Das hAogen ist nur im MT der PE exprimiert, nicht in NP. Diese Resultate verdeutlichen die Bedeutung des uteroplazentären Renin-Angiotensin Systems, insbesondere von Angiotensinogen, für Trophoblasteninvasion und vaskuläres remodelling bei PE. Die verstärkte hAogen-Expression im Bereich der maternalen Spiralarterien bei PE geht mit einer tieferen endovaskulären Trophoblasteninvasion einher.

Die Pathogenese der Präeklampsie (PE) involviert einen von der Plazenta freigesetzten löslichen Faktor, der zu maternaler endothelialer Dysfunktion und zu Bluthochdruck und Proteinurie führt. Wir haben ein transgenes Tiermodell für PE charakterisiert (1,2). Weibliche transgene Ratten für Angiotensinogen (hAng) entwickeln Bluthochdruck, Proteinurie, wenn sie mit einer männlichen Ratte transgen für das humane Renin (hRen) verpaart werden (PE). Die umgekehrte Kreuzung (Nicht-PE-Kreuzung, NP) sowie schwangere Wildtyptiere (SD) sind symptomlos. Die Ursache für das Entstehen der endothelialen Dysfuntion ist bisher nicht bekannt. Wir führten isometrische Kontraktionsmessungen an isolierten Aa. uterinae sowie HPLC/MS/MS-Messungen von Metaboliten der Cytochrom-P–450-Systems durch. Die PE-Ratten entwickeln eine endotheliale Dysfunktion. Inkubation isolierter Aa. uterinae mit Phenylephrin resultiert in einer verstärkten kontraktilen Antwort. Inkubation mit hohe Dosen Acetylcholin führt zu einer paradoxen Vasokonstriktion. Vorbehandlung mit dem Cyklooxygenase(COX)-Blocker Indomethacin, dem selektiven Thromboxan-Rezeptor-Antagonisten SQ 29,548 und dem Epoxygenase-Inhibitor MsPPOH verhindern die paradoxe kontraktile Antwort. Messung von Thromboxan (Tx), Prostazyklin (PGI) und von zirkulierenden Epoxygenaseprodukten zeigt eine verschobene Tx/PGI-Ratio in PE sowie eine erhöhte Bildung von COX-Produkten in PE und NP. Die Inhibition der verstärkte Vasokonstriktion in PE durch Blocker der COX und Epoxygenase weist auf eine verstärkte Tx-Wirkung und/oder die Formierung von atypischen Tx über das Cytochrom-P–450-System hin. Messung der zirkulierenden Metabolite im Blut der transgenen Ratten konnte diese Ergebnisse belegen.

The aim of the present study was to evaluate the depth of endovascular trophoblast invasion and associated remodelling of spiral arteries in a transgenic model of pre-eclampsia in the rat, a species showing a comparable deep invasion during normal pregnancy as the human. Pre-eclamptic (PE) transgenic rats (TGR) (hAngiotensinogen ♀ × hRenin ♂) and non-PE reversely mated (RM) TGR rats were compared to normal Sprague–Dawley rats (C). Day 18 implantation sites were collected and the presence of endovascular trophoblast, fibrinoid, endothelial and smooth muscle cells were evaluated in spiral arteries in three parallel layers in the mesometrial triangle using an image analysis system (KS-400). In a separate group of animals peak-systolic and end-diastolic velocities were measured by Doppler in uterine and arcuate arteries, and the resistance indices (RI) were calculated. In PE and RM rats, the entire mesometrial triangle contained significantly more endovascular trophoblast and vascular fibrinoid deposits than the C group. No difference was found between the groups in the overall amount of smooth muscle surrounding the lumen, but in the PE and RM groups significantly more muscle was present in parts of the contours covered by trophoblast. There was significantly less CD31-positive endothelium in the total lumen contours of the PE and RM groups than in the C group, but in parts of the contours covered by trophoblast more residual endothelium was present in both TGR groups. Comparison of the three layers indicated deeper invasion in both the PE and RM groups than in the C group. By Doppler analysis of the proximal uterine artery the RI was found to be significantly lower in the PE and the RM group than in the C group. In the arcuate artery, the RI was significantly lower in the PE group as compared to the RM and C groups. We conclude that in this transgenic PE rat model there is deeper endovascular invasion of spiral arteries and decreased RI of uterine arteries at day 18 of pregnancy.

Pre-eclampsia (PE) involves pathological placentation with shallow trophoblast invasion and insufficient remodeling of the spiral arteries. We investigated uteroplacental hemodynamics, endovascular trophoblast (ET) invasion depth and spiral artery (SA) changes in a transgenic rat model of PE. PE transgenic rats (female hAngiotensinogen × Male hRenin) and non-PE (M hAogen × F hRen; reverse mating, RM) were compared to normal Sprague–Dawley (SD) rats. Doppler ultrasound was used to non-invasively image blood velocity waveforms from maternal uterine and arcuate arteries on day 18 of pregnancy. Peak systolic velocity (PSV) and end-diastolic velocity (EDV) was measured and resistance index (RI = (PSV − EDV)/PSV) was calculated. Histological examinations were performed on day 18 implantation sites. The presence of ET, fibrinoid, endothelium (CD31) and smooth muscle (α-actin) of the SA at three equal parallel layers in the mesometrial triangle (MT) was evaluated. In the uterine artery the RI was decreased in the PE rats and the RM rats compared to the SD rats (P < 0.05). In the arcuate artery the RI of the PE was decreased compared to that in RM and SD (P < 0.05). The entire MT in PE contained more ET and fibrinoid than the MT in the RM or in the control group (P < 0.001). Comparison of the three layers revealed deeper invasion in both PE and RM rats than in SD. The % fibrinoid vs. lumen contours was higher in PE than in RM and SD. More CD31+ endothelium was present in both the inner layer 1 and outer layer 3 in the SD rats. In contrast to the situation in human pregnancy, the RI in PE rats is decreased compared to that in RM and SD. In line with the Doppler findings, the placental histology exhibits deeper invasion of SA by ET in the PE rats. The importance of uteroplacental hemodynamics and placental morphology for the pre-eclamptic phenotype requires further investigation. Excessive local (human) renin and angiotensinogen may play a role.

Vascular endothelial growth factor (VEGF) vermittelt Signaltransduktion über verschiedene Rezeptoren, einer davon FLT-1. sFLT-1 ist die lösliche Splicevariante, welche VEGF bindet, sodass die Rezeptoren nicht mehr aktiviert werden können. sFLT-1 ist in die Pathogenese der Präeklampsie impliziert. Ein Risikofaktor der Präeklampsie ist Adipositas. Fettgewebe weist eine engmaschige Vaskularisierung auf, welche durch Macrophagen und VEGF reguliert wird. Die Rolle von sFLT-1 in der Adipogenese wurde bislang nicht untersucht.