17. Oktober 2011
Die Entdeckung einer neuen Form des Atemnotsyndroms bei Neugeborenen durch Wissenschaftler gibt Hinweise auf Behandlungsmöglichkeiten für Säuglinge, die nicht auf Steroide ansprechen
Die Entdeckung einer neuen Form des Atemnotsyndroms bei Neugeborenen durch Wissenschaftler gibt Hinweise auf Behandlungsmöglichkeiten für Säuglinge, die nicht auf Steroide ansprechen
LA JOLLA, CA – Eine Entdeckung von Wissenschaftlern am Salk Institute for Biological Studies könnte erklären, warum einige Frühgeborene auf bestehende Behandlungen für ein tödliches Atemnotsyndrom (RDS) nicht ansprechen, und liefert Hinweise auf neue Behandlungsmöglichkeiten für die Atemwegserkrankung.
Die Wissenschaftler identifizierten eine neue Form des RDS bei neugeborenen Mäusen und führten das Problem auf einen zellulären Rezeptor für Schilddrüsenhormone zurück, ein Schlüsselakteur bei vielen Entwicklungsprozessen im Körper. Sie fanden heraus, dass zwei Medikamente, die zur Behandlung von überaktiven Schilddrüsen eingesetzt werden, Mäuse mit einer tödlichen genetischen Veränderung retteten, die das neu entdeckte Lungenproblem nachahmte.
“Wir haben ein Puzzleteil hinzugefügt, das jahrzehntelang gefehlt hat”, sagt Ronald Evans, ein Howard Hughes Medical Institute Investigator und den March of Dimes Lehrstuhl für Entwicklungs- und Molekularbiologie am Salk-Institut. “Dies eröffnet uns einen völlig neuen Weg zur Erklärung und Behandlung von RDS und anderen Atemwegsproblemen, 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 Haupttodesursache bei Frühgeborenen. Die Krankheit tritt auf, weil die Lungen der Säuglinge bei der Geburt noch nicht vollständig ausgereift sind und eine glatte Substanz namens Surfactant fehlt, die für die Belüftung der Lungen mit Luft notwendig ist.
Um die Lungenentwicklung zu beschleunigen und die Surfactantproduktion anzuregen, behandeln Ärzte viele werdende Mütter und Frühgeborene mit Glukokortikoiden, Steroidmedikamenten, die die Reifung von Surfactant-produzierenden Zellen, den sogenannten Alveolarepithelzellen Typ II, beschleunigen.
In einigen Fällen sprechen Säuglinge auf die Steroidbehandlung jedoch nicht an und sterben am respiratorischen Syndrom, was darauf hindeutet, dass ein anderer biologischer Mechanismus im Spiel sein könnte.
Um dies zu erklären, wandten sich die Forscher des Salk-Instituts einer anderen Art von Zellen zu, die die Lunge auskleiden, den Typ-1-Pneumozyten, flachen Zellen, die den Luftaustausch zwischen dem Blutkreislauf und dem Inneren der Lunge ermöglichen.
“Wir wussten, dass beide Zelltypen, Pneumozyten vom Typ 1 und Typ 2, für die Lungenentwicklung wichtig sein würden”, sagt Liming Pei, Postdoc-Forscherin, die das Projekt leitete. “Obwohl über Zellen vom Typ 2 viel bekannt ist, sind Zellen vom Typ 1 wenig erforscht.”
Die Forscher entwickelten eine Mäuselinie, bei der sie die Fähigkeit von Typ-1-Pneumozyten, normal auf Schilddrüsenhormone zu reagieren, beeinträchtigten, was die Reifung der Zellen verhinderte.
Diese mikroskopischen Aufnahmen von Lungengewebe neugeborener Mäuse zeigen einen Querschnitt der Alveolen, der Knospen in der Lunge, wo der Gasaustausch stattfindet. Die Luftsäcke (weiß) in den Alveolen links, die von einer normalen Maus stammten, haben sich vollständig ausgedehnt, was darauf hindeutet, dass das Tier normal atmen konnte. Die rechts haben sich nicht ausgedehnt, da 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 sich bei Säuglingen, die Steroidhormone erhalten, schnell entwickeln, sprachen die Typ-1-Zellen nicht auf die Steroidbehandlung an und die Mäuse starben aufgrund der Unfähigkeit ihrer Lungen zu funktionieren.
Mäuse, die mit den Medikamenten Propylthiouracil oder Methimazol behandelt wurden, welche normalerweise bei Menschen mit Schilddrüsenerkrankungen eingesetzt werden, erholten sich von der Erkrankung und ihre Typ-1-Zellen reiften normal.
“Das könnte erklären, warum einige Säuglinge nicht auf eine Steroidbehandlung ansprechen, die nur auf die Typ-2-Pneumozyten abzielt”, sagt Evans. “Es könnte ein völlig anderes zugrunde liegendes Problem vorliegen, als das, was der Arzt behandelt.”
Die Ergebnisse identifizieren Zellsensoren (sogenannte Schilddrüsenhormonrezeptoren), die die Reifung von Typ-1-Pneumozyten unterstützen, und deuten darauf hin, dass Medikamente, die dieses Hormon steuern, 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 schließlich zu neuen Behandlungen für Säuglinge mit RDS führen werden. “Diese Mechanismen könnten auch bei der Heilung von Lungengewebe eine Rolle spielen”, sagt Pei. “Sie könnten älteren Kindern und Erwachsenen helfen, die Lungenschäden durch Grippe, Asthma, Emphysem oder andere Atemwegserkrankungen erlitten haben.”
Er schränkte jedoch ein, dass die in der Studie verwendeten Schilddrüsenmedikamente nur für Erwachsene zugelassen sind und dass ihr Einsatz bei Säuglingen mit Vorsicht untersucht werden müsste. Da ihre Eigenschaften jedoch gut bekannt sind, besteht ein klares Potenzial für ihren Einsatz bei Säuglingen.
Die Ergebnisse der Forschung, die finanziert wurde von Francis Family Foundation, der Die gemeinnützige Stiftung von Leona M. und Harry B. Helmsley, der Marsch der Zehntel und die Nationale Gesundheitsinstitute, veröffentlicht wurde Nature Medicine.
Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit führenden Institutionen für Grundlagenforschung, an der international renommierte Fakultätsmitglieder grundlegende Fragen der Biowissenschaften in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld untersuchen. Mit dem Fokus auf Entdeckungen und die Ausbildung zukünftiger Forschergenerationen leisten Salk-Wissenschaftler bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten durch die Untersuchung von Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie sowie verwandten Disziplinen.
Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Auszeichnungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polio-Impfstoff-Pionier Dr. Jonas Salk 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 & Ronald M Evans
Die Repression des Schilddrüsenhormonrezeptors ist mit dem respiratorischen Distress-Syndrom vom Typ I bei Pneumozyten assoziiert
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