Inhaltszusammenfassung:
Die Neonatale Sepsis ist eine der wichtigsten Ursachen für neonatale Morbidität und Mortalität. Das Immunsystem des Neugeborenen muss vor der Geburt Toleranz gegenüber dem maternalen Organismus vermitteln und mit der Geburt zu der Aufgabe der Pathogenabwehr und gleichzeitigen Toleranz der Besiedlung durch Kommensale wechseln. Wie dieser Funktionswechsel ausgelöst und vollzogen wird, ist bislang nicht vollständig geklärt. Diese Arbeit ist der Frage nachgegangen, ob eine plötzliche Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes im Blut Neugeborener, wie sie mit den ersten Atemzügen stattfindet, mit einer Aktivierung bzw. Anpassung der Reaktion des angeborenen Immunsystems einhergeht. Hierzu wurde in einem Anoxie-Kultursystem ein bereits etabliertes in-vitro-Infektionsmodell mit Escherichia coli (E.coli) untersucht. Insbesondere wurde die Rolle des Hypoxie-induzierbaren Faktors-1α (HIF-1α) analysiert.
Aus Nabelschnurblut reifer Neugeborener und peripherem venösem Blut gesunder Erwachsener wurden mononukleäre Zellen isoliert und diese oder mittels magnetic activated cell sorting (MACS) weiter isolierte CD14+ Monozyten unter Normoxie und Anoxie mit E.coli infiziert. Die Proteinakkumulation von HIF-1α und der Prolylhydroxylase II (PHDII) wurde mittels Westernblot ermittelt, die relativen mRNA-Mengen mittels real-time-PCR. In Monozyten wurden co-stimulatorische/co-inhibitorische Checkpointmoleküle für die T-Zell-Aktivierung, Zytokine und Effektor-Enzyme durchflusszytometrisch quantifiziert. Die Expression eines der HIF-Zielgene, des vascular endothelial growth factor (VEGF), wurde mittels ELISA untersucht.
Wir konnten unter anderem zeigen, dass in Anoxie CBMC signifikant weniger HIF-1α akkumulierten als PBMC, was nicht von der Proteinmenge der Prolylhydroxylase II verursacht wurde. Die mRNA-Mengen spiegelten Reaktionen zur Wiederanpassung an ein Ausgangsniveau, das heißt HIF-1α-mRNA wurde nicht verstärkt gebildet, aber EGLN1-mRNA, sowohl in CBMC als auch PBMC. Passend zum HIF-1α-Gehalt der Zellen, wurde unter Anoxie von CBMC weniger VEGF sezerniert als von PBMC.
Nach Infektion mit E.coli akkumulierten CBMC signifikant weniger HIF-1α als PBMC, was sich auf mRNA-Ebene widerspiegelte.
Die Funktion proinflammatorische Zytokine zu sezernieren war in CBMC im Vergleich zu PBMC uneingeschränkt. Co-stimulatorische/co-inhibitorische Oberflächenmoleküle (CD80, CD86, PD-L1 und PD-L2) wurden vom Sauerstofflevel nicht wesentlich beeinflusst, lediglich PD-L2 war in Anoxie geringer auf CBMC exprimiert, ebenso Indolamin-2,3-Dioxygenase in Infektion.
Die Monozytensubpopulationen blieben unter Anoxie ähnlich, unter Infektion zeigten CBMC ein proinflammatorischeres Setting als PBMC.
Die aus intrauterin hypoxischem Milieu stammenden CBMC unterliegen vermutlich einer Adaptation an Hypoxie, sodass sie auf hypoxische bzw. anoxische Stimuli geringer mit einer HIF-1α-Akkumulation antworten, auch eingeschränkt unter Infektion mit E.coli, obwohl Hypoxie in infizierten Arealen einen wichtigen Stimulus für Immunzellen darstellt. Aus unseren Versuchen lässt sich ableiten, dass diese Adaptation an Hypoxie mehr als die postnatal erhöhte Sauerstoffsättigung einen Einfluss auf die neonatale Immunreaktion hat.
In unseren in-vitro-Versuchen sind neonatale mononukleäre Zellen dennoch in uneingeschränktem Maße fähig zu einer proinflammatorischen Antwort mit eingeschränkten regulatorischen Fähigkeiten. Diese Merkmale erklären teilweise die Anfälligkeit und die Folgeschäden neonataler Infektionen. Die Reaktion der angeborenen Immunität Frühgeborener dürfte noch etwas drastischer ausfallen.
