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Hintergrund: Hofbauer-Zellen (HBC) sind Makrophagen im Zottengewebe der humanen Plazenta. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Bildung plazentarer Blutgefäße, der mütterlichen Toleranz gegenüber dem Fetus und bei der Abwehr von Mikroorganismen. In gesunden Schwangerschaften zeigen HBC mehrheitlich einen entzündungshemmenden M2a-Phänotyp (CD163+, CD209+). Veränderte HBC Zahlen sowie ein Wechsel vom M2-Phäntotyp zum pro-inflammatorischen M1-Phänotyp werden mit Komplikationen in der Schwangerschaft wie Infektionen, Entzündungen oder einer mangelhaften Entwicklung der Plazenta in Verbindung gebracht. Präeklampsie (PE) und fetale Wachstumsrestriktion (FGR) sind Schwangerschaftskomplikationen, die mit erheblicher Mortalität und Morbidität für das Kind oder Mutter einhergehen können. Studien, die Anzahl und Polarisierung von HBC in PE und FGR untersuchen, sind selten, inkonsistent und methodisch uneinheitlich. Ziel: Anzahl und phänotypische Ausprägung von M2a (CD163+ und CD209+) wie auch M1 (CD80+ und CXCL9+) HBC in Plazenten mit PE und FGR sollte in situ erfasst und mit gesunden Kontrollplazenten verglichen werden. Die Vorteile der Computer-basierten quantitative Bildanalyse, nämlich Objektivität, erhöhte Reproduzierbarkeit und Kapazitätssteigerung sowie lineare Vermessung mehrerer Parameter, sollten genutzt werden. Methodik: Plazenten von gesunden Müttern (n = 6), Müttern mit PE (n = 5) und FGR (n = 5), wurden HOPE-fixiert und in Paraffin eingebettet. Nach Antikörpervalidierung mittels Western Blot und Immunfluoreszenzfärbungen, wurden M2a-polarisierte HBCs (CD163+, CD209+), Trophoblasten (CK7+) und Zottengesamtgewebe (Autofluoreszenz) auf histologischen Schnitten mittels Mehrfach-Immunfluoreszenz Färbung markiert und die digitalisierten Bilder mit einer Bildanalyse-Software ausgewertet. Dabei wurden Gesamtgewebe, CK7+ Trophoblasten wie auch CD163+ HBC Flächen segmentiert und die CD209-Expressionshöhe pro Fläche vermessen. Zur Detektion von M1-Makrophagen wurden anti-CD80 und anti-CXCL9 Antikörper einer Validierung unterzogen. Ergebnisse: Neben der bekannten CD209 Expression in HBC wurde eine CD209 Expression in Trophoblasten der humanen Plazenta nachgewiesen, die in gesunden (p = 0,007) und FGR- betroffenen (p = 0,008) Plazenten signifikant niedriger als in den HBC war. Zwischen gesunden, PE- und FGR-betroffenen Plazenten konnte mittels ANOVA kein signifikanter Unterschied hinsichtlich CK7+ Epithelfläche (p = 0,946), CD163+ HBC-Fläche (p = 0,522), sowie CD163+ HBC Anzahl (p = 0,636) festgestellt werden. Allerdings wurde eine tendenzielle Erhöhung der CD163+ HBC Fläche und Anzahl in PE-betroffenen sowie eine tendenzielle Erniedrigung von CD163+ HBC Fläche und Anzahl in FGR-betroffenen gegenüber gesunden Plazenten registriert. Die CD209 Expressionswerte pro CD163+ HBC Fläche blieben in FGR-betroffenen Plazenten (2,5 + 0,8) unverändert gegenüber den gesunden Plazenten (2,7 + 1,0), reduzierten sich in PE-betroffenen Plazenten aber (1,5 + 0,4). Der Grundstein für die M1-Makrophagen Detektion wurde in dieser Arbeit gelegt, durch mangelnde Antikörpervalidität konnten M1-Makrophagen der Plazenten jedoch nicht quantitativ analysiert werden. Conclusio: Die Anzahl und M2-Polarisierung der HBC in FGR- und PE- betroffenen Schwangerschaften in situ konnte vermessen und mit gesunden Plazenten verglichen werden. Ein relativ stabiler CD163+ M2-Phänotyp der HBCs wurde unter allen Bedingungen beobachtet, wobei der M2a-Phänotypmarker CD209 in PE-betroffenen Plazenten reduziert scheint. Die Frage, ob PE und FGR mit erhöhten Zahlen an M1-Makrophagen assoziiert sind, muss in Folgestudien weiter erforscht werden. Background: Hofbauer cells (HBC) are macrophages located in human placental villous tissue. They play a central role in the formation of placental blood vessels, maternal tolerance towards the fetus and in the defense against microorganisms. In healthy pregnancies, the majority of HBC show an anti-inflammatory M2a phenotype (CD163 +, CD209 +). Changes in HBC numbers and a change from the M2 phenotype to the pro-inflammatory M1 phenotype are associated with complications in pregnancy such as infections, inflammations or poor placental development. Preeclampsia (PE) and fetal growth restriction (FGR) are pregnancy complications that can be associated with considerable mortality and morbidity for the child, or the mother. Studies examining the number and polarization of HBC in PE and FGR are rare, conflicting, and methodologically inconsistent. Methods: Placenta from healthy mothers (n = 6), mothers with PE (n = 5) and FGR (n = 5), were HOPE-fixed and embedded in paraffin. After antibody validation using Western blot and immunofluorescence staining, M2a-polarized HBC (CD163 +, CD209 +), trophoblasts (CK7 +) and total villi tissue (autofluorescence) were marked on histological sections using multiplex immunofluorescence staining and the digitized images were evaluated with an image analysis software. Total tissue, CK7 + trophoblasts and CD163 + HBC areas were segmented and the CD209 expression level per area was determined. Anti-CD80 and anti-CXCL9 antibodies were subjected to validation for the detection of M1 macrophages. Methods and Materials: HOPE-fixed and paraffin-embedded placentas from healthy mothers (n = 6), mothers with PE (n = 5) and FGR (n = 5) were used as material. Only women who delivered by caesarean section were used. To detect the number and phenotypic expression of HBC, histological sections were stained by immunofluorescence (CK7, CD163, CD209) and analyzed with image analysis software (StrataQuest). Immunofluorescence staining (CD80, CXCL9) was also used for the detection of M1 macrophages. Results: In addition to the known CD209 expression in HBC, CD209 expression was detected in trophoblasts of the human placenta, which was significantly lower in healthy (p = 0.007) and FGR-affected (p = 0.008) placentas than in the HBC, as paired t-tests revealed. Using ANOVA, no significant difference in terms of CK7 + epithelial area (p = 0.946), CD163 + HBC area (p = 0.522), or CD163 + HBC number (p = 0.636) could be determined between healthy placentas and those affected by PE and FGR. However, a tendency to an increased CD163 + HBC area and number in PE-affected as well as a tendency to a decreased CD163 + HBC area and number in FGR-affected compared to healthy placentas was registered. The arbitrary CD209 expression values per CD163 + HBC area remained relatively unchanged in FGR-affected placentas (2.5 + 0.8) compared to the healthy placentas (2.7 + 1.0) but decreased in PE-affected placentas (1.5 + 0.4). The foundation for M1 macrophage detection was laid in this work, but due to the lack of antibody validity, M1 macrophages of the placentas could not be analyzed quantitatively. Conclusion: The number and M2 polarization of HBC in FGR- and PE-affected pregnancies in situ could be measured and compared with healthy placentas. A relatively stable CD163 + M2 phenotype of HBCs was observed under all conditions, with the M2a phenotype marker CD209 appearing to be reduced in PE-affected placentas. The question of whether PE and FGR are associated with increased numbers of M1 macrophages needs to be further explored in follow-up studies. |
