Das Verständnis der Resilienz – die Fähigkeit von verletztem Lungengewebe zu heilen und sich zu regenerieren – könnte der Schlüssel zur Verbesserung der Behandlung und Prävention lebensbedrohlicher Lungenerkrankungen sein, die bei extremen Frühchen auftreten, so eine neue Studie. Unter extremen Frühgeburten versteht man Kinder, die bei der Geburt jünger als 28 Schwangerschaftswochen sind. Mithilfe einer vierdimensionalen Mikroskopietechnik haben Forscher der Vanderbilt University und des Vanderbilt University Medical Center 3D-Videobilder von im Labor gezüchtetem Lungengewebe von Mäusen erstellt. Was sie dabei herausgefunden haben, ist geradezu bahnbrechend.
Frühgeburten haben oft beeinträchtigte Lungen
„Zum ersten Mal konnten wir die sich bildende Lunge live abbilden und die Zellbewegungen, die zusammen ein Organ mit einer für den Gasaustausch ausreichenden Oberfläche bilden, quantifizieren und messen“, sagte Jennifer Sucre, MD, außerordentliche Professorin für Pädiatrie und Zell- und Entwicklungsbiologie. Die Ergebnisse der Gruppe, die als Titelgeschichte in JCI Insight, der Zeitschrift der American Society of Clinical Investigation, veröffentlicht wurden, stellen einen bedeutenden Schritt in Richtung einer verbesserten Behandlung und Prävention von bronchopulmonaler Dysplasie (BPD) dar, die bei etwa 50% der zwei bis vier Monate zu früh geborenen Säuglingen auftritt.
„Wenn wir verstehen, wie sich die Lunge bildet, dann haben wir einen Plan dafür, wie man nach einer Verletzung neue Lungen wachsen lassen kann“, sagte der Erstautor der Arbeit, Dr. Nick Negretti, ein leitender Postdoktorand im Labor von Sucre, der die Forschung mit leitete. Laut Sucre haben Mäuse eine außergewöhnliche Fähigkeit, die Lunge zu reparieren. Frühgeborene mit BPD benötigen in den ersten Tagen nach der Geburt Sauerstoff und mechanische Beatmung, um atmen zu können. Die Sauerstofftherapie ist jedoch ein zweischneidiges Schwert, da sie auch das empfindliche Lungengewebe schädigen kann. Obwohl viele Frühgeborene nach einigen Tagen vom Beatmungsgerät entwöhnt werden können, besteht bei ihnen ein erhöhtes Risiko, später im Leben ernsthafte Atemprobleme zu entwickeln, darunter auch eine chronisch obstruktive Lungenerkrankung.
Die Atmung – der Austausch von Sauerstoff gegen Kohlendioxid – findet in den Lungenbläschen (Alveolen) über eine empfindliche Basalmembran zwischen Epithelzellen und Blutgefäßen statt. Nach der traditionellen Auffassung der Lungenentwicklung entstehen einwachsende Septen (Trennwände) aus einer Schicht von Epithel-, Endothel- und Mesenchymzellen, um die Lufträume in die Alveolen zu unterteilen.
Als die Forscher jedoch über einen Zeitraum von drei Tagen Schnitte durch die Lunge neugeborener Mäuse anfertigten und diese untersuchten, ergab sich ein anderes Bild: ein ballonartiges Auswachsen von Epithelzellen, das von einem Ring aus Myofibroblasten, d. h. Zellen, die die Gewebebildung fördern, unterstützt wird. Die innovative Technologie, die im Labor in Sucre eingesetzt wird, ermöglicht die Prüfung und Identifizierung der spezifischen Moleküle und Signalwege, die diesen Prozess steuern. Sie dient auch als Forschungsinstrument für Medikamente, die die Geweberegeneration nach Verletzungen fördern können.
