Im Vergleich zu Erwachsenen, sind Neugeborene sehr infektionsanfällig, und diese Infektionen können zu schweren gesundheitlichen Komplikationen und sogar zum Tod führen. Ein Faktor, von dem bekannt ist, dass er die Infektionsanfälligkeit von Säuglingen beeinträchtigt, ist die so genannte neonatale Neutropenie, bei der das Kind nicht genügend neutrophile Granulozyten, die ersten Helfer des Immunsystems, bildet. Was dieser Immunschwäche zugrunde liegt, welche die Anfälligkeit eines Neugeborenen für Infektionen stark erhöht, ist weitgehend unbekannt, so dass Ärzte kaum wissen, wie man sie verhindern oder behandeln kann.
Eine neue Studie von Forschern der Columbia University an Mäusen deutet nun darauf hin, dass viele Fälle von neonataler Neutropenie auf die Unterdrückung der blutbildenden Stammzellen des Fötus zurückzuführen sein könnten, ein natürlicher mütterlicher Mechanismus, der die Plazenta vor Entzündungen schützt, aber Neugeborene anfällig für Infektionen machen kann, wenn er nicht nach der Geburt ausgeschaltet wird.
Neonatale Neutropenie – die klinische Herausforderung
Säuglinge mit neonataler Neutropenie können in den ersten 72 Stunden ihres Lebens eine früh einsetzende Sepsis, eine lebensbedrohliche Infektion, entwickeln. „Eine frühe Sepsis ist ein großes Problem bei Säuglingen, aber bei Frühgeborenen ist sie noch gefährlicher, und die Sterblichkeitsrate bei diesen Säuglingen ist sehr hoch“, erklärt die Erstautorin Amélie Collins, MD, PhD, Assistenzprofessorin für Pädiatrie und Neonatologin, die diese Säuglinge im Krankenhaus behandelt.
Ärzte setzen Breitbandantibiotika ein, um Säuglinge mit früh einsetzender Sepsis zu behandeln, aber Antibiotika reichen nicht immer aus und führen oft zu weiteren Komplikationen. Eine Behandlung, die das Immunsystem dieser Säuglinge stärkt, könnte eine große Wirkung haben. Die vorherrschende Theorie zur neonatalen Neutropenie besagt, dass Föten und Neugeborenen mit dieser Erkrankung die Regenerationsfähigkeit fehlt, um eine große Anzahl von Neutrophilen zur Bekämpfung von Infektionen zu produzieren. Aber was das aus mechanistischer Sicht tatsächlich bedeutet, war bisher laut Collins unbekannt.
Experimente und Ergebnisse
Um zu verstehen, wie sich Neutropenie bei Säuglingen entwickelt, untersuchten Collins und Studienleiterin Emmanuelle Passegué, PhD, Alumni-Professorin für Genetik und Entwicklung am Vagelos College of Physicians and Surgeons und Direktorin der Columbia Stem Cell Initiative an der Columbia University, anhand von Mausmodellen, wie fötale und neonatale hämatopoetische Stammzellen auf Infektionen reagieren. Erwachsene sind bei Infektionen in der Regel auf die Notfall-Myelopoese angewiesen, einen schnellen Reaktionsmechanismus der hämatopoetischen Stammzellen, der eine große Anzahl von Immunzellen, einschließlich Neutrophilen, erzeugt. Collins und Passegué fanden heraus, dass die Notfall-Myelopoese zwar schon früh in der fötalen Entwicklung funktioniert – die hämatopoetischen Stammzellen des Fötus sind in der Lage, Neutrophile zu bilden -, aber der Fötus schaltet sie nicht ein.
Das deutet darauf hin, dass ein externer Faktor die fetale Myelopoese unterdrückt. Die Forscher suchten und fanden daraufhin einen mütterlichen Faktor – Interleukin 10 oder IL-10 – der verhindert, dass die Notfall-Myelopoese während der fetalen Entwicklung aktiviert wird. Collins und Passegué fanden heraus, dass das Fehlen von IL-10 die Notfall-Myelopoese beim Fötus wiederherstellen und die neonatale Neutrophilenproduktion in einer Weise ankurbeln kann, die wahrscheinlich wichtige klinische Vorteile mit sich bringt. Jetzt, da die Forscher wissen, dass fetale und neonatale Stammzellen Neutrophile produzieren können, und sie IL-10 als einen jener Faktoren identifiziert haben, der die Notfall-Myelopoese unterdrückt, sollten sie in der Lage sein, jenen Mechanismus zu verstehen und Stellen zu finden, an denen sieeingreifen können.
Mögliche Auswirkungen und zukünftige Richtungen
Die Entdeckung wurde auch durch ein zweites von den Forschern entwickeltes Mausmodell ermöglicht, mit dem sie verfolgen konnten, was in den Mäusewelpen nach ihrer Geburt geschieht (da die Entfernung von IL-10 bei infizierten schwangeren Mäusen mit dem Absterben des Fötus einhergeht). Dieses zweite Modell zeigte, dass neugeborene Welpen nach der Geburt Notfall-Myelopoese-Signalwege aktivieren können, was für künftige Studien entscheidend sein wird. „Wir sind nun in der Lage, mehr darüber zu erfahren, wie mütterliches IL-10 die fetalen hämatopoetischen Stammzellen unterdrückt und welche Signale die Hemmungen nach der Geburt aufheben, um diese spannenden Erkenntnisse in eine wirksame Therapie umzusetzen“, sagt Passegué.
