Charakterisierung der neonatalen Immunantwort über die

Charakterisierung der neonatalen Immunantwort
über die Beeinflussung durch
immunomodulatorische Medikamente
Alexander Puzik, Christoph Härtel, Christian Schultz
Klinik für Kinder- und Jugendmedizin
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck
Über das neonatale Immunsystem
Ergebnisse
Wenig ist bekannt über das Immunsystem Neugeborener.
Unreife in wichtigen Prozessen der Entzündung und vor
allem ihrer Gegenregulation spielt eine Rolle bei vielen
Erkrankungen dieses Alters. Eine überschießende
Reaktion des Immunsystems (SIRS= Severe-ImmuneResponse-Syndrom) auf einen bakteriellen Angriff, die
trotz der Beseitigung des Bakteriums weitergeht und den
eigenen Körper schädigt, steht in unserem besonderen
Interesse.
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Die positive Seite der Unreife zeigt sich in der Möglichkeit,
das neonatale Immunsystem per Transplantation von Nabelschnurblut auf einen
Patienten ohne solches, z.B. bei einer Leukämie, zu übertragen, ohne dass es zu
einer gravierenden Abstoßungsreaktion kommt.
n = 12
Vergleich
der
Produktion der
wichtigsten proentzündlichen
Botenstoffe zwischen Immunzellen Erwachsener und Neugeborener
Methodik = Wie funktioniert Durchflußzytometrie FACS ?
Die Zellen wandern „im Gänsemarsch“
durch das Zytometer, eine Messkammer.
Trifft ein Laserstrahl auf eine Zelle
entsteht Streulicht, je größer die Zelle,
desto
mehr
(=Vorwärtsstreulicht).
Außerdem entsteht mehr Streulicht,
wenn eine Zelle viele Granula, Bläschen,
in ihrem Zytoplasma besitzt (=Seitwärtsstreulicht).
Stellt man nun jede Zelle als Punkt dar
und trägt das Vorwärts- gegen das
Seitwärtsstreulicht in einem Graph auf,
erhält man das unten stehende Bild.
Im Vergleich zu den wichtigen Immunzellen (Lympho- und Monozyten) des
Erwachsenen produzieren die Zellen eines Neugeborenen deutlich weniger
Botenstoffe, sog. Zytokine. Diese Zytokine (Interferon-gamma, Interleukine,
Tumor-Nekrose-Faktor-alpha) sind für die Entstehung und Aufrechterhaltung
einer Entzündung von großer Bedeutung.Trotzdem sind auch diese unreifen
Zellen in der Lage eine adäquate Entzündungsreaktion und deren Folgen in
Gang zu setzen.
n = 12
Cyclosporin A, ein z.B. bei der Nierentransplantation eingesetztes Medikament, das die Abstoßung der neuen Niere verhindern soll, ist in der
Lage die Produktion des wichtigsten pro-entzündlichen lymphozytären Zytokins, IL-2, bei Erwachsenen und Neugeborenen fast aufzuheben.
n = 15
Antikörper
FluoreszenzFarbstoff
verändert nach fig. 9-34 Immunobiology 6/e. (©Garland Science 2005)
Mit Fluoreszenz-Farbstoffen markierte
Antikörper binden an Oberflächenmarker und Zytokine innerhalb der Zelle.
Um die Möglichkeiten der Durchflußzytometrie
zur Identifizierung von Zellen zu verbessern,
macht man sich Antikörpern, Proteinen, die an
bestimmte andere Proteine spezifisch andokken, zunutze. Markiert mit einem Farbstoff, der
bei Auftreffen eines Laserstrahls fluoresziert,
lassen sich so Zellen z.B. über Antikörper gegen ihre Membranbestandteile weiter aufteilen
(FACS = fluorescence-assisted cell separation). Sind die Membranen durch eine
„Wäsche“ durchlässig geworden, kann man
zudem mit Antikörpern gegen Botenstoffe diese
in der Zelle, dem Ort ihrer Entstehung, sichtbar
machen.
Die Produktion des wichtigsten von
Monozyten sezernierten Zytokins, IL-6,
kann durch das sehr bekannte Vitamin
C bei Erwachsenen gesenkt werden.
Interessanterweise stimuliert Vitamin C
dagegen die IL-6-Produktion bei Neugeborenen und zeigt, dass hier unterschiedliche Prozesse im Vergleich zu
„reifen“ Monozyten stattfinden müssen.
Im FACS-Bild stellt sich diese reduzierte IL-2-Produktion durch einen
„Rückzug“ der blauen Population
unter die Trennlinie dar.
Auf der Y-Achse stellen sich Zellen
mit dem IL-2-Antikörper, auf der XAchse mit einem LymphozytenMarker als Punkte dar.
n=8
Thalidomid, das in den 60er Jahren
als Contergan bekannt war, erlebt eine
Renaissance in der Therapie vieler
Erkrankungen
des
blutbildenden
Systems. Vor allem seine potente
immunomodulatorische Qualität, z.B.
durch die Verminderung der TNFalpha-Bildung, ist Gegenstand unserer
aktuellen Forschung.
Ziele
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ORIGINAL
blau Monozyten
grün Lymphozyten orange Granulozyten
Generierung von Daten über das neonatale Immunsystem
Unterdrückung des kindlichen Severe-Immune-Response-Syndrom
SIRS durch „neue“ immunhemmende Medikamente wie Vitamin C
Inhibition des Wachstums von Zytokin-abhängig wachsenden
Tumoren durch z.B. Thalidomid
Beeinflussung von Immunzellen aus Nabelschnurblut, die bei einer
Transplantation von neonatalen Stammzellen, z.B. an adulte
Patienten mit einer Leukämie, zur Abstoßungsreaktion führen
Puzik A et al. (2007) Effects of cyclosporine A, tacrolimus and sirolimus on cytokine production in neonatal cord blood cells. Acta paediatrica 2007, in press.
Härtel C et al. (2005) Cytokine production is age-correlated in infancy and early childhood. Clin Exp Immunol. 142(3): p.
446-53. Hartel C, Puzik A. et al. Immunomodulatory effect of vitamin C on intracytoplasmic cytokine production in neonatal cord blood cells. Biol Neonate, 2007 Jan.
Schultz C (2003) Intracytoplasmic detection of proinflammatory cytokines and chemokines in monocytes by flow
cytometry. Methods in Molecular Biology, Humana Press, Totowa, pp 29-39
Hotchkiss RS, Karl IE. The pathophysiology and treatment of sepsis. N Engl J Med. 2003 Jan 9; 348(2):138-50