Effekte von Surfactant und seinen Bestandteilen auf differenzierende mononukleäre Blutzellen als Modell der Alveolarmakrophagen

Abstract

In den Versuchsreihen dieser experimentellen Arbeit wurden verschiedene Effekte von Surfactant-Bestandteilen auf differenzierende monozytäre Zellen als Modell für Alveolarmakrophagen untersucht. Hintergrund dieser Arbeit ist die erhöhte Infektanfälligkeit und hohe Inzidenz pulmonaler Infektionen bei Frühgeborenen. Die postnatale Surfactant-Gabe stellt eine therapeutische Option dar, die seit Jahrzehnten zur Therapie des Atemnotsyndroms Frühgeborener in der Neonatologie eingesetzt wird. Daher sollte in der vorliegenden Studie der Einfluss von Surfactant und seinen Bestandteilen auf differenzierende mononukleäre Blutzellen als Modell der Alveolarmakrophagen geprüft werden. Die Untersuchung der Effekte der einzelnen Surfactant-Bestandteile (Phosphatidylcholine sowie einzelne Fettsäuren) und des in der Klinik nach wie vor verwendeten Surfactant-Präparats Curosurf® zum einen auf periphere mononukleäre Blutzellen aus Blut von Erwachsenen und zum anderen auf periphere mononukleäre Blutzellen aus Nabelschnurblut sollte zum einen Aufschluss auf die mögliche Veränderung der Phagozytose-Kapazität bzw. des Phagozytose-Index geben -je nach angewandter Substanz- sowie einen potentiellen Unterschied zwischen den Zellen aus Blut von Erwachsenen und den Zellen aus Nabelschnurblut darlegen. Die Hälfte der Proben wurde mit Polyglobin versetzt, einem polyvalenten Immunglobulin. Zum anderen wurde nach Inkubation mit der jeweiligen Substanz die Expression von verschiedenen Oberflächenmarkern analysiert (CD14, CD86, CD80 und HLA-DR), erneut in einem Ansatz mit mononukleären Zellen aus Erwachsenenblut und in einem weiteren Ansatz mit solchen aus Nabelschnurblut. Die dritte große Versuchsreihe beinhaltete die Analyse der Oberflächenmarker von T-Zellen (CD4, CD28 und CD25) mit und ohne OKT3-Stimulation, einem murinen, monoklonalen CD3-Rezeptor-Antikörper, der die T-Zell-Proliferation stimuliert.

Es wurden verschiedene negative immunmodulatorische Effekte von Phosphatidylcholinen und vereinzelt auch von Fettsäuren sowie von Curosurf® nachgewiesen: PC16:016:0 erniedrigt ohne Polyglobin den Phagozytose-Index sowohl bei den Zellen aus dem Blut von Erwachsenen als auch bei den Zellen aus Nabelschnurblut. Unter PC14:0/16:0 wurde dies ebenfalls in der Versuchsreihe mit Blut von Erwachsenen bestätigt, sowie unter PC16:0/14:0 mit Nabelschnurblut. Die Phagozytose-Kapazität wurde unter PC16:0/16:0 und PC14:0/16:0 sowohl bei den Zellen aus Blut von Erwachsenen als auch aus Nabelschnurblut (ohne Polyglobin) reduziert. PC16:0/14:0 erzielte diesen Effekt zudem im Ansatz mit Blut von Erwachsenen und PC16:0/18:1 mit Nabelschnurblut. Mit Polyglobin wurde eine reduzierte Phagozytose-Kapazität unter PC16:0/16:0 und PC14:0/16:0 mit Blut von Erwachsenen und unter Curosurf®, PC16:0/16:0 und PC16:0/14:0 gesehen. Die CD14-Expression der phagozytierenden monozytären Zellen wurde im Erwachsenenblut-Ansatz mit Polyglobin durch PC16:0/16:0 reduziert; im Ansatz mit Nabelschnurblut trat dieser Effekt mit Polyglobin sowohl bei phagozytierenden als auch bei nicht-phagozytierenden monozytären Zellen auf. PC16:0/16:0, ein Hauptbestandteil des natürlichen Surfactant, ist hervorzuheben: unter diesem PC kommt es am häufigsten zu einer Modulation des Phagozytose-Index und der Phagozytose-Kapazität. An zweiter Stelle wurde dieser Effekt bei PC16:0/14:0 und bei PC14:0/16:0 beobachtet. Unter den Fettsäuren kam zu keinem signifikanten Effekt. Um dies zu bestätigen, sind weitere Versuche notwendig. Die Versuchsreihe zur Untersuchung des Phänotyps ergab nur unter PC16:0/14:0 eine Reduktion der CD14-Expression bei Blut von Erwachsenen. Die weiteren Oberflächenmarker HLA-DR, CD86 und CD80+/CD86+ wurden nicht durch die Substanzen beeinflusst. Die Versuchsreihe des Phänotyps der T-Zellen mit und ohne OKT3-Stimulation ergab für den Ansatz mit Zellen aus dem Blut von Erwachsenen mit OKT3 eine Reduktion der CD28-Expression unter Curosurf® und erstmals auch einer Fettsäure, C14:0. Ohne OKT3 wurde dieser Effekt unter PC16:0/14:0 bestätigt. Im Nabelschnurblut-Ansatz wurde eine Reduktion der CD28-Expression mit OKT3 bei CD16:0/14:0, Curosurf®, PC14:0/16:0, C18:1 und C16:0 nachgewiesen. Ohne OKT3 wurde dieser Effekt unter PC16:0/14:0 festgestellt. Unter Curosurf® kam es zudem zu einer Reduktion der CD4-Expression bei Zellen aus Nabelschnurblut mit OKT3-Stimulation. OKT3 scheint die Zellen aus Nabelschnurblut anfälliger für die immunmodulatorischen Effekte der Lipide zu machen. Auf CD4 im Erwachsenenblut-Ansatz sowie auf die CD25+/CD4+-Zellen sowohl bei Blut von Erwachsenen als auch bei Nabelschnurblut wurde kein Effekt der untersuchten Substanzen festgestellt. Die negativen immunmodulatorischen Effekte diverser Phosphatidylcholine und auch der Fettsäuren sollte Gegenstand weiterer Untersuchungen sein. Mit Polyglobin als immunstärkendes Agens konnte ein Teil dieser negativen Effekte wieder aufgehoben zu werden. Insbesondere PC16:0/16:0 scheint eine besondere Rolle in der Hemmung der Phagozytose zu haben, was für die Produktion und therapeutische Gabe von synthetisch hergestelltem Surfactant von großer Bedeutung sein kann.