Rekombinanter humaner Keratinozytenwachstumsfaktor als Alternative zu Glukokortikoiden: Spezifische Effekte auf Surfactantstatus und Leberphospholipide in neugeborenen Ratten

Abstract

Die Entwicklung eines Respiratory Distress Syndroms bei Frühgeborenen mit funktioneller Lungenunreife gehört zu den wichtigsten behandlungsbedürftigen Erkrankungen in der Neonatologie. Wesentlicher pathogenetischer Aspekt dieser Erkrankung ist der Surfactant-Mangel, der in der Folge durch erhöhte Oberflächenspannung zur Atelektasenbildung und respiratorischer Insuffizienz führt. Zwar konnten in den vergangenen Jahrzehnten immense Fortschritte in der Therapie und eine deutliche Reduktion des Mortalitätsrisikos erreicht werden, präventiv eingesetzt wird derzeit nur die ante- bzw. perinatale Gabe von Cortikosteroiden mit vielen systemischen Nebenwirkungen. In dieser Arbeit wurde im tierexperimentellen Ansatz an der sich entwickelnden Rattenlunge getestet, inwiefern sich rekombinanter humaner Keratinozyten-Wachstumsfaktor im Vergleich zur Betamethason-Gabe, der derzeitigen Standardtherapie der „Lungenreifeinduktion“, als therapeutische Alternative anbietet. Hierzu wurden neugeborenen Sprague-Dawley-Ratten zu unterschiedlichen Zeitpunkten postnatal (nach 1, 5, 13 und 19 Tagen) über 2 Tage gewichtsadaptierte Mengen an rhKGF, Betamethason oder eine Kombination aus beiden appliziert und die Auswirkungen der Substanzgabe auf die Phospholipidzusammensetzung in Lunge, Leber und Blutplasma mittels analytisch-biochemischer Methoden untersucht. Es wurden dabei die wichtigsten Unterschiede in der postnatalen Lungenentwicklung der Ratte vor, während und nach der Alveolarisierung herausgearbeitet und untersucht, inwiefern eine Intervention mit rhKGF und Betamethason oder die Kombination aus beidem zu einer Veränderung führte. Insbesondere bei der frühpostnatalen Tieren an der Grenze zwischen sacculärer Phase (3 Tage nach Geburt) und früher Alveolarisierungsphase (7 Tage) zeigte eine Kurzzeittherapie über 2 Tage mit rhKGF vergleichbare Ergebnisse hinsichtlich der Menge an extrazellulär zur Verfügung stehendem Surfactant verglichen mit den Betamethason-behandelten Tieren. Während bei letzteren die Zunahme an extrazellulärem Surfactant mit gleichzeitiger Abnahme an intrazellulär gespeichertem Surfactant einherging, vergrößerte sich der intrazelluläre Anteil bei den mit rhKGF vorbehandelten Tieren sogar noch. Bei den älteren Tiergruppen (nach 15d bzw. 21d) konnte dieser Zusammenhang nicht mehr gesehen werden. Hier erwies sich vorrangig die Kombinationsgabe als effektiv. Das lipidomische Profil des Surfactants wurde jedoch weder durch Betamethason noch durch rhKGF verändert. Die Auswirkung auf den Lipidhomöostase in Leber und Blutplasma sind weniger eindrücklich. Hier zeigten vorrangig die älteren Tiere nach kombinierter Gabe von rhKGF und Betamethason auffällig erhöhte Werte in der Gesamtlipidanalytik. Zusammenfassend ergibt sich, dass die Applikation von Keratinozyten-Wachstumsfaktor sich zukünftig als therapeutische Alternative ohne die systemischen Nebenwirkungen einer Glukokortikoidtherapie anbietet und das die vorliegenden Untersuchungen detailliertere Studien implizieren.

One of the major problems in neonatology is development of the respiratory distress syndrome. It is mainly caused by functional lung immaturity. In this disease, lack of surfactant causes too high surface tension and, thus, contributes to atelectasis formation and consequently respiratory insufficiency. Over the last decades, there were substantial improvement in therapy and a significant reduction in mortality. Yet, the only available attempt for prevention of this disease are corticosteroids that are applicated pre- and antenataly. The aim of this work was to investigate whether recombinant human keratinocyte growth factor (rhKGF) could be an alternative substance to the standard treatment used today: corticosteroids (e.g. betamethasone). Sprague-Dawley rats were treated at 1, 5, 13, and 19 days postnatal for two days with weight-adapted amounts of rhKGF, or bethametasone, or a combination of both. Effects of this treatment on composition of phospholipids in lung, liver, and plasma were analyzed by reversed phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC). Given at 1 and 5 days postnatal, rhKGF showed comparable increase in extracellular surfactant as betamethasone. In betamethasone-treated animals, this increase in extracellular surfactant goes along with a decrease in intracellular stored surfactant. By contrast, rhKGF animals had even higher intracellular surfactant content. Of interest, after rhKGF there was enrichment especially in those phosphatidylcholines responsible for an optimal function of lung surfactant. In the older rats (15 and 21 days), this correlation could no longer be demonstrated. For these pups, combination therapy was most efficient. The effects on liver and plasma were less impressive: only the older animals showed increased amounts of total lipids when treated with both substances in combination. In conclusion, rhKGF might be a therapeutic alternative to glucocorticoids avoiding the systemic side effects of these substances. However, further experiments are needed.