17. Oktober 2011
Die Entdeckung einer neuen Form des Atemnotsyndroms bei Neugeborenen durch Wissenschaftler bietet Hinweise auf Behandlungen für Säuglinge, die nicht auf Steroidmedikamente ansprechen
Die Entdeckung einer neuen Form des Atemnotsyndroms bei Neugeborenen durch Wissenschaftler bietet Hinweise auf Behandlungen für Säuglinge, die nicht auf Steroidmedikamente ansprechen
LA JOLLA, Kalifornien – Eine Entdeckung von Wissenschaftlern am Salk Institute for Biological Studies könnte erklären, warum einige Frühgeborene nicht auf bestehende Behandlungen für ein tödliches Atemnotsyndrom (RDS) ansprechen, und bietet Hinweise auf neue Wege zur Behandlung der Atemstörung.
Die Wissenschaftler identifizierten eine neue Form von RDS bei neugeborenen Mäusen und führten das Problem auf einen zellulären Rezeptor für Schilddrüsenhormon zurück, das eine Schlüsselrolle bei vielen Entwicklungsprozessen im Körper spielt. Sie fanden heraus, dass zwei Medikamente zur Behandlung einer Schilddrüsenüberfunktion Mäuse mit einer tödlichen genetischen Veränderung retteten, die das neu entdeckte Lungenproblem nachahmte.
„Wir haben ein Puzzleteil hinzugefügt, das jahrzehntelang gefehlt hatte“, sagt er Ronald Evans herunter ,ein Forscher des Howard Hughes Medical Institute und der March of Dimes-Lehrstuhl für Entwicklungs- und Molekularbiologie in Salk. „Dies eröffnet uns völlig neue Möglichkeiten zur Erklärung und Behandlung von RDS und anderen Atemwegserkrankungen, die bei Säuglingen auftreten.“
Ronald Evans und Liming Pei
Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies
RDS betrifft etwa ein Prozent der in den Vereinigten Staaten geborenen Säuglinge und ist die häufigste Todesursache bei Frühgeborenen. Die Krankheit entsteht, weil die Lungen des Säuglings bei der Geburt noch nicht vollständig entwickelt sind und ihnen eine schlüpfrige Substanz namens Surfactant fehlt, die notwendig ist, damit sich die Lunge mit Luft aufblähen kann.
Um die Lunge dazu zu bringen, sich schneller zu entwickeln und das Surfactant zu produzieren, behandeln Ärzte viele werdende Mütter und Frühgeborene mit Glukokortikoiden, Steroidmedikamenten, die die Reifung von Surfactant-produzierenden Zellen, sogenannten Typ-2-Pneumozyten, beschleunigen.
In einigen Fällen reagieren Säuglinge jedoch nicht auf die Steroidbehandlung und sterben an dem Atemwegssyndrom, was darauf hindeutet, dass möglicherweise ein anderer biologischer Mechanismus am Werk ist.
Um dies zu erklären, richteten die Salk-Forscher ihre Aufmerksamkeit auf eine andere Art von Zellen, die die Lunge auskleiden: Typ-1-Pneumozyten, flache Zellen, die den Luftaustausch zwischen dem Blutstrom und dem Lungeninneren ermöglichen.
„Wir wussten, dass beide Zelltypen, Typ-1- und Typ-2-Pneumozyten, für die Lungenentwicklung wichtig sein würden“, sagt Liming Pei, Postdoktorand und Leiter des Projekts. „Während viel über Typ-2-Zellen bekannt ist, ist die Typ-1-Zelle kaum verstanden.“
Die Forscher entwickelten einen Mäusestamm, bei dem sie die Fähigkeit von Typ-1-Pneumozyten störten, normal auf Schilddrüsenhormone zu reagieren, was die Reifung der Zellen verhinderte.
Diese mikroskopischen Bilder von Lungengewebe neugeborener Mäuse zeigen einen Querschnitt der Alveolen, der Knospen in der Lunge, in denen der Luftaustausch stattfindet. Die Luftsäcke (weiß) in den Alveolen links, die einer normalen Maus entnommen wurden, haben sich vollständig ausgedehnt, was darauf hindeutet, dass das Tier normal atmen konnte. Diejenigen auf der rechten Seite haben es nicht geschafft, sich zu erweitern, weil die Maus an einem neuen Atemwegssyndrom litt, das von Salk-Wissenschaftlern entdeckt wurde.
Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies
Im Gegensatz zu Typ-2-Pneumozyten, die bei Säuglingen, denen Steroidhormon verabreicht wurde, schnell reifen, reagierten die Typ-1-Zellen nicht auf die Steroidbehandlung und die Mäuse starben aufgrund der Funktionsunfähigkeit ihrer Lunge.
Mäuse, die mit den Medikamenten Propylthiouracil oder Methimazol behandelt wurden, die normalerweise Menschen mit Schilddrüsenerkrankungen verabreicht werden, erholten sich jedoch von der Erkrankung und ihre Typ-1-Zellen reiften normal.
„Dies könnte erklären, warum manche Säuglinge nicht auf eine Steroidbehandlung ansprechen, die nur auf die Typ-2-Pneumozyten abzielt“, sagt Evans. „Möglicherweise liegt ein völlig anderes zugrunde liegendes Problem vor als das, was der Arzt behandelt.“
Die Ergebnisse identifizieren Zellsensoren (sogenannte Schilddrüsenhormonrezeptoren), die die Reifung von Typ-1-Pneumozyten unterstützen, und legen nahe, dass Medikamente, die dieses Hormon kontrollieren, dazu beitragen könnten, dass die Lungen von Frühgeborenen früher funktionieren.
Die genetische Ausstattung von Mäusen und Menschen ist sehr ähnlich, daher sind die Forscher optimistisch, dass ihre Erkenntnisse letztendlich zu neuen Behandlungsmethoden für Säuglinge mit RDS führen werden. „Diese Mechanismen könnten auch eine Rolle bei der Heilung von Lungengewebe spielen“, sagt Pei. „Sie könnten älteren Kindern und Erwachsenen helfen, die durch Grippe, Asthma, Emphysem oder andere Arten von Atemwegserkrankungen Lungenschäden erlitten haben.“
Er warnte jedoch davor, dass die in der Studie verwendeten Schilddrüsenmedikamente nur für Erwachsene zugelassen seien und dass ihre Anwendung bei Säuglingen mit Vorsicht geprüft werden müsse. Da ihre Eigenschaften jedoch gut bekannt sind, besteht ein klares Potenzial für ihre Anwendung bei Säuglingen.
Die Ergebnisse der von der finanzierten Forschung Francis Familienstiftung, der Leona M. und Harry B. Helmsley Charitable Trust, der March of Dimes und den National Institutes of Healthwurde in veröffentlicht Nature Medicine.
Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit herausragenden Grundlagenforschungseinrichtungen, in der international renommierte Dozenten in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld grundlegende Fragen der Biowissenschaften untersuchen. Salk-Wissenschaftler konzentrieren sich sowohl auf Entdeckungen als auch auf die Betreuung zukünftiger Forschergenerationen und leisten bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten, indem sie Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie und verwandte Disziplinen studieren.
Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Ehrungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polioimpfpionier Jonas Salk, MD, gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.
Für weitere Informationen:
Nature Medicine
Autoren: Liming Pei, Mathias Leblanc, Grant Barish, Annette Atkins, Russell Nofsinger, Jamie Whyte, David Gold, Mingxiao He, Kazuko Kawamura, Hai-Ri Li, Michael Downes, Ruth T. Yu, Henry C. Powell, Jerry B. Lingrel und Ronald M Evans
Die Unterdrückung des Schilddrüsenhormonrezeptors ist mit dem Pneumozyten-assoziierten Atemnotsyndrom Typ I verbunden
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