Die Nabelschnur – erstes Band zwischen Mutter und Kind

Im Mutterleib versorgt die Nabelschnur das Kind mit allem, was es für eine gesunde Entwicklung braucht. Nach der Geburt wird sie meist entsorgt – dabei ist sie eine Quelle wertvoller Stammzellen.

Funktion der Nabelschnur

Nahrung, Vitamine, Sauerstoff – im Blut der Mutter gibt es alles im Überfluss. Doch wie gelangen diese wichtigen Nährstoffe zum heranwachsenden Fetus? Ein ausgeklügeltes System – bestehend aus der Nabelschnur und der Plazenta – stellt sicher, dass das Kind immer ausreichend versorgt ist.

Die Nabelschnur ist einfach aufgebaut, aber hervorragend an die schwierigen Bedingungen im Mutterleib angepasst. Ihr Gewebe ist fest und elastisch zugleich: So kann sie die Blutversorgung jederzeit aufrechterhalten, ohne dass Kind in der Bauchhöhle zu gefährden.

Als aktives und schnell wachsendes Gewebe enthält die Nabelschnur mehrere potente Stammzellarten. Vor allem die mesenchymalen Stammzellen wecken das Interesse der Medizin: In Studien wird ihre Anwendung zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen getestet.

Inhalte

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Vom Haftstiel zur Nabelschnur

In den ersten Lebenswochen ist der Embryo noch so klein, dass er ohne eine Nabelschnur auskommt. Er holt sich die Nährstoffe direkt aus dem mütterlichen Gewebe. Doch sobald er größer wird, kann er seinen wachsenden Nahrungsbedarf nicht mehr auf diese Weise decken. Eine leistungsfähige „Standleitung‟ muss her: Ab der 4. Lebenswoche wird deshalb ein winziger Haftstiel zur Nabelschnur ausgebaut.

Die Nabelschnur verbindet bald darauf den Blutkreislauf des Kindes mit dem der Mutter. In der 6. Woche misst sie erst wenige Millimeter, doch im Verlauf der Schwangerschaft wächst sie kontinuierlich weiter. Bei der Geburt hat die Nabelschnur meist eine Länge von 50-60 Zentimetern und eine Dicke von knapp zwei Zentimetern erreicht1.

Dieses rasche Wachstum ist möglich, weil unterschiedliche Stammzellarten den Aufbau des Gewebes vorantreiben:

• endotheliale Stammzellen bilden die Blutgefäße,
• epitheliale Stammzellen erzeugen die äußere Amnion-Membran<,/li>
• mesenchymale Stammzellen bauen das Bindegewebe auf.

Drei wichtige Eigenschaften der Nabelschnur

Die Aufgabe der Nabelschnur scheint simpel, ist aber äußerst anspruchsvoll: Die Blutversorgung des Kindes darf zu keinem Zeitpunkt unterbrochen werden. In der engen Bauchhöhle der Mutter ist das gar nicht so einfach.

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Da die Nabelschnur ständig eng am Kind anliegt, kann jede Bewegung unerwünschte Folgen haben. Das gilt vor allem, wenn das Kind gegen Ende der Schwangerschaft anfängt, heftig zu treten und zu stoßen. Das kann auf mehrere Arten gefährlich sein:

• Die Nabelschnur kann abknicken – dann ist die Versorgung des Kindes unterbrochen.
• Die Nabelschnur kann sich zu fest um das Kind wickeln – dann ist dessen Leben in Gefahr.

Doch die Nabelschnur besitzt drei Eigenschaften, die diese Gefahren auf ein Mindestmaß reduzieren:

• Sie besteht sie aus sehr robustem Gewebe, das sich kaum knicken lässt.
• Ihre Oberfläche ist mit einer Schleimschicht bedeckt, so dass sie an Engstellen wegrutschen kann.
• Und letztlich ist sie in sich gedreht und wie eine Spirale verlängerbar: Ein Abschnüren des Kindes ist damit fast ausgeschlossen.

Drei wichtige Gewebe der Nabelschnur

Die Nabelschnur besteht im Wesentlichen aus drei Geweben: dem gallertartigen Bindegewebe, den lebenswichtigen Blutgefäßen und der gleitfähigen Außenschicht. Nervenleitungen sind nicht vorhanden – darum ist das Abnabeln auch vollkommen schmerzlos.

Ein besonderes Bindegewebe – die Wharton-Sulze

Entscheiden für die Struktur und Funktion der Nabelschnur ist ein besonderes Bindegewebe, das als Wharton-Sulze bezeichnet wird2. Der Name verweist auf den englischen Anatom Thomas Wharton, der dieses Gewebe im Jahr 1656 erstmals beschrieben hat.

Die Wharton-Sulze ist sehr fest, aber gleichzeitig elastisch. So kann sie sich bei Druck verbiegen, ohne dabei zu kollabieren und die Blutgefäße zu verschließen. Im Vergleich zu anderen Bindegeweben enthält sie nur wenige Zellen, dafür aber Kollagenfasern und einen hohen Anteil an Hyaluronsäuren. Dies sind zuckerähnliche Verbindungen, die sehr viel Wasser binden können. Der sehr hohe Wasseranteil verleiht der Wharton-Sulze eine gallertartige Konsistenz.

Ab etwa der 9. Woche beginnt sich die Nabelschnur spiralförmig aufzuwickeln. Bei den meisten Kindern dreht sie sich dabei gegen den Uhrzeigersinn. Im Durchschnitt erreicht sie gegen Ende der Schwangerschaft ungefähr 40 Windungen.

Nach der Geburt verliert die Wharton-Sulze allmählich das gebundene Wasser. Das Gewebe trocknet fast vollständig ein, bis der Rest der Nabelschnur schließlich vom Bauch des Säuglings abfällt.

Drei Blutgefäße sichern die Versorgung

Im Inneren der Nabelschnur verlaufen drei Blutgefäße: Eine Vene leitet sauerstoff- und nährstoffreiches Blut zum Fetus, zwei Arterien transportieren es wieder zurück. Dabei besteht jedoch keine direkte Verbindung zwischen den Blutkreisläufen von Fetus und Mutter – der Austausch findet über die Plazenta statt.

In seltenen Fällen enthält die Nabelschnur nur zwei Blutgefäße: eine Vene und eine Arterie. Das ist bei etwa 1 von 200 Schwangerschaften der Fall. Das Fehlen einer Arterie ist mit einem erhöhten Risiko von Komplikationen während und nach der Geburt verbunden.

Die Oberfläche ist gleitfähig

Die dünne Außenhaut der Nabelschnur ist sehr gleitfähig – ein zusätzlicher Schutz davor, dass sich der Fetus nicht in der Nabelschnur verheddert. Sie besteht aus einer dünnen Schicht Epithelzellen und geht direkt in die Amnionmembran der Plazenta über.

Die Plazenta – Koproduktion von Mutter und Kind

Die Plazenta existiert – wie die Nabelschnur auch – nur während der Schwangerschaft. Ihre Entwicklung beginnt in den ersten Schwangerschaftswochen, wenn Zellen aus dem Fetus in die Schleimhaut der Gebärmutter einwachsen. Ein Teil der Plazenta stammt somit von der Mutter, der andere Teil vom werdenden Kind.

Am Ende der Schwangerschaft wiegt die Plazenta bis zu etwa 650 Gramm, ist bis zu vier Zentimeter dick und hat einen Durchmesser von etwa 20 Zentimetern. Ihr weiches Gewebe ist von zahlreichen Blutgefäßen durchzogen. Der mittlere Teil gleicht einem Schwamm, der mit mütterlichem Blut gefüllt ist.

Reger Austausch über die Plazenta-Schranke

Die Blutgefäße der Nabelschnur münden an einem Ende in der Leber und im Herzen des Kindes. Am anderen Ende versickert das Blut über eine Vielzahl kleiner Äderchen im Gewebe der Plazenta. Eine Membran verhindert dort, dass sich das Blut von Mutter und Kind miteinander vermischt. Nährstoffe und andere kleinere Moleküle lässt diese „Plazenta-Schranke” hingegen passieren.

Der Austausch geht in beide Richtungen. So empfängt das Kind Sauerstoff und Nährstoffe von der Mutter und gibt dafür Kohlendioxid und Endprodukte des Stoffwechsels wieder ab. Glukose ist der wichtigste Nährstoff. Aber auch Vitamine, Aminosäuren (die Bausteine für Proteine) und einige Vorläufer von Fetten unterstützen das Wachstum des Kindes. Gegen Ende der Schwangerschaft lässt die Plazenta-Schranke auch mütterliche Antikörper durch, um dem Kind einen ersten Schutz vor Krankheitserregern zu bieten.

Die zentrale Bedeutung der Plazenta-Schranke für die Versorgung des Fetus lässt sich auch an ihren Ausmaßen ablesen. In der 28. Schwangerschaftswoche beträgt ihre Fläche fünf Quadratmeter, was größer als ein Doppelbett ist. Kurz vor der Geburt hat sie eine Fläche von fast zwölf Quadratmetern erreicht, das entspricht etwa der Größe eines kleinen Zimmers.

Wertvolles Nabelschnurblut

Nach der Geburt wird die Nabelschnur überflüssig – zumindest für die Versorgung des Kindes. Denn mit dem ersten Schrei wird das Blut in den Lungenkreislauf umgeleitet, und die Nabelschnur hört wenige Minuten später auf zu pulsieren. Im Laufe der nächsten Tage verdorren ihre letzten Überbleibsel und fallen von alleine ab.

Die Hebamme durchtrennt die Nabelschnur kurz nach der Geburt, nur wenige Zentimeter verbleiben am Bauch des Kindes. Der andere Teil ist noch mit der Plazenta verbunden. Beide Gewebe enthalten weiterhin beträchtliche Mengen des kindlichen Bluts, in dem sich auch wertvolle Stammzellen befinden: Dieses Nabelschnur- oder Plazentarestblut wird daher oftmals eingelagert und für spätere Anwendungen in der Medizin aufbewahrt.

Für die Entnahme des Bluts führen Hebamme oder Arzt eine Kanüle in die Nabelschnurvene ein und lassen das Blut in einen speziellen Auffangbehälter laufen. Dieser verhindert die Gerinnung und ermöglicht den Transport zur Blutbank. Die Prozedur dauert kaum länger als zwei Minuten und ist für Mutter und Kind vollkommen schmerzfrei.

Die Stammzellen können in spezialisierten Nabelschnurblutbanken eingefroren und bei Temperaturen von mindestens -135 °C gelagert werden. Unter diesen Bedingungen sind sie jahrzehntelang haltbar3.

Mesenchymale Stammzellen im Gewebe der Nabelschnur

Auch die Nabelschnur selbst kann eingelagert werden. In ihrem Gewebe finden sich mesenchymale Stammzellen, die für die Bildung von Knochen, Knorpel und Fettgewebe zuständig sind. Sie setzen aber auch Botenstoffe frei, die Entzündungen hemmen und die Regeneration von Geweben unterstützen können.

Diese entzündungshemmenden Eigenschaften haben auch das Interesse von Forschern geweckt. Sie suchen nach Möglichkeiten, die mesenchymalen Stammzellen für die Entwicklung neuer Therapien zu nutzen4. Die Studien beschäftigen sich unter anderem mit folgenden Krankheiten:

• chronisch-entzündliche Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa,
• chronische Leberschäden wie Zirrhose und Gallenbeschwerden,
• Transplantat-gegen-Wirt-Reaktion, eine häufige Komplikation bei Organtransplantationen.

Viele Forscher glauben, dass Stammzellen aus dem Nabelschnurgewebe für solche Anwendungen sehr gut geeignet sind5. Die Zellen sind noch jung, aktiv und sehr vermehrungsfreudig. Zudem sind ihre entzündungshemmenden Eigenschaften oft besonders stark ausgeprägt.

Noch befinden sich diese Studien in einer experimentellen Phase: Endgültige Ergebnisse werden noch einige Jahre auf sich warten lassen. Aber in vielen Bereichen gibt es große Fortschritte. In Zukunft könnten sich auch Stammzellen aus dem Nabelschnurgewebe einen festen Platz in der Medizin sichern.