Bislang waren die Effekte des mütterlichen Rauchens auf die Leber des werdenden Kindes mit Hilfe von Tierversuchen, Zelllinien oder Primärzellen untersucht worden. Jedoch bestehen hier unterschiedliche Schwierigkeiten bei der Übertragung der Ergebnisse in die reale Lebenssituation. Aus diesem Grunde haben die Forscher um Prof. David Hay vom Center für Regenerative Medizin der Universität in Edinburgh Hepatoblasten, die fötalen Vorläuferzellen der Leberzellen, aus männlichen und weiblichen induzierten pluripotenten Stammzellen entwickelt und aus ihnen fötales Lebergewebe hergestellt. Das Lebergewebe wurde dann den schädigenden Substanzen des Zigarettenrauchs (Cotinin, ein Alkaloid des Tabaks, sowie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) ausgesetzt, vor allem solchen, von denen bekannt ist, dass sie in den Blutkreislauf des Fötus übertreten, wenn die Mutter raucht.

Als Biomarker für die Befindlichkeit der untersuchten Zellen dienten u.a. Caspase 3/7-Aktivität und ATP-Level (Adenosintriphosphat, der universelle Energieträger in allen lebenden Zellen). Zudem wurden die Fremdstoff-metabolisierenden Enzyme CYP P450 3A and 1A2 gemessen.

Die Forscher fanden heraus, dass es bezüglich der Zellreaktion auf einzelne Giftstoffe einen geschlechtsspezifischen Unterschied bei der Caspase 3/7-Aktivierung gibt. Danach reagieren männliche Zellen empfindlicher auf Chrysen, Fluoren and Phenanthren, weibliche dagegen empfindlicher auf naphthalene. Auf Cotinin reagieren beide gleich. Geschlechtsspezifische Unterschiede fanden sich auch beim Verlust der Enzymfunktion von CYP1A2 und CYP3A.

Soweit die giftigen Substanzen in einer Mischung getestet worden waren, gab es hier geschlechtsspezifische Veränderungen in der Zellmorphologie sowie der ATP-Niveaus, die bei weiblichen Zellen mehr als 50 Prozent betrugen. Hinzu kam ebenfalls ein Verlust der metabolischen Kapazität und eine verminderte Fähigkeit der Zellen zur Sekretion von alpha-Fetoprotein (AFP) and Serumalbumin (ALB) in beiden Geschlechtern.  

Die Wissenschaftler halten ihre Lebergewebeentwicklungen aus induzierten pluripotenten Stammzellen für gut geeignet, insbesondere die geschlechtsspezifischen Unterschiede bei der Leberschädigung von fötalem Gewebe durch Rauchen der Mutter in der Schwangerschaft in-vitro zu untersuchen.

Originalpublikation:
Baltasar Lucendo‑Villarin, Panagiotis Filis, Madeleine J. Swortwood, Marilyn A. Huestis, Jose Meseguer‑Ripolles, Kate Cameron, John P. Iredale, Peter J. O’Shaughnesy, Paul A. Fowler & David C. Hay (2017): Modelling foetal exposure to maternal smoking using hepatoblasts from pluripotent stem cells. Arch Toxicol DOI 10.1007/s00204-017-1983-0.

Quellen:
http://www.thenational.scot/news/15315990.Smoking_by_pregnant_women_damages_the_liver_cells_of_their_unborn_babies/
http://www.bbc.co.uk/news/uk-scotland-40084844
http://msb.embopress.org/content/12/3/861
http://www.zeit.de/wissen/gesundheit/2016-04/rauchen-schwangerschaft-erbgut-epigenetik-schaden