Eine intrauterine Infektion ist eine ernstzunehmende Erkrankung mit möglicherweise schwerwiegenden Folgen für den Feten. Frühgeborene, die einer Chorioamnionitis ausgesetzt waren, haben jedoch eine geringere Mortalitätsrate mit biochemischen und strukturellen Veränderungen während der Lungenentwicklung.
Vorhergehende experimentelle Arbeiten belegen die Initiierung einer Lungenreifung durch intraamniotisch verabreichtes Lipopolysaccharid. Hierbei wurde durch Aspiration der Amnionflüssigkeit eine fetale pulmonale Inflammationsreaktion in Gang gesetzt.
Die Hypothese der vorliegenden Arbeit lautete, dass eine durch intravenös appliziertes Lipopolysaccharid induzierte fetale systemische Inflammation die intrauterine Lungenreifung ebenfalls beeinflusst.
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Versuche erfolgten an 21 fetalen Schafen mit einem Gestationsalter von 107 Tagen. Alle Tiere wurden zunächst mit intrauterinen Kathetern versehen. Nach einer Erholungsphase von 3 Tagen erhielten die Kontrolltiere (N=12) Kochsalzlösung und die Tiere der Versuchsgruppe (N=9) 100ng Lipopolysaccharid intravenös. Lungenstruktur und Lungenreifung der fetalen Schafe wurden mittels biochemischer und histologischer Untersuchungen nach 3 (N=5) und nach 7 (N=4) Tagen beurteilt.
Die Infusion der Lipopolysaccharidlösung hatte zumindest innerhalb des Versuchszeitraums keinen Einfluss auf das Körpergewicht des Feten. Die systemische Entzündung trägt jedoch zu einer pränatalen Verletzung mit strukturellen pulmonalen Veränderungen bei. Sowohl eine Lungenreifung als auch eine gestörte strukturelle Lungenentwicklung traten nach einer kurzfristigen fetalen Inflammation ein.
Die Konzentration an Interleukin-6 in der bronchoalveolären Lavage stieg 3 Tage nach Applikation des Lipopolysaccharids mehr als 40fach an. Sowohl die Prozessierung von Pro-Surfactant Protein (SP)-B zu reifem SP-B als auch erhöhte Konzentrationen an SP-B konnten nach 7 Tagen nachgewiesen werden. Ebenfalls war eine Steigerung des phosphorylierten STAT-3 im Lungengewebe zu erkennen. Die Ablagerung von Elastinfasern an Septierungsstellen der Alveolen wurde innerhalb von 3 Tagen nach Lipopolysaccharidapplikation negativ beeinflusst.
Aus den Erkenntnissen dieser Arbeit könnten neue Therapieansätze sowohl für das Atemnotsyndrom des Frühgeborenen als auch der bronchopulmonalen Dysplasie resultieren, die eine Modulation der Entzündungsreaktion zum Ziel haben. Alle therapeutischen Ansätze werden einen Weg zwischen den positiven Effekten der Lungenreifung mit gesteigerter Compliance, reduzierter Alveolarwanddicke und vermehrtem prozessiertem SP-B und den schädlichen Einwirkungen auf die Lungenstruktur mit veränderter Elastinverteilung und kapillärer Leckage finden müssen. Bedauerlicherweise können die erhobenen Daten nicht klären, ob die einmalige Infusion von LPS eine anhaltende oder permanente Störung der alveolären Entwicklung hervorbringt. Die strukturellen Veränderungen des Lungengewebes, die denen einer BPD ähneln, lassen jedoch eine permanente Organschädigung befürchten. / Intrauterine infection is a serious condition with potentially severe consequences for the fetus. However, preterm infants exposed to chorioamnionitis have a lower mortality rate associated with biochemical and structural changes during lung development.
Previous studies demonstrated the initiation of lung maturation by intraamniotically administered lipopolysaccharide. The fetal pulmonary inflammatory response was initiated by aspiration of amniotic fluid.
The hypothesis of the present study was that fetal systemic inflammation induced by intravenously applied lipopolysaccharide would also influence intrauterine lung maturation.
The experiments were performed on 21 fetal sheep at a gestational age of 107 days. All animals were instrumented with intrauterine catheters. After a recovery period of 3 days, the control animals (N=12) received saline and the animals in the study group (N=9) received 100ng lipopolysaccharide intravenously. Lung structure and lung maturation were assessed by biochemical and histological examinations after 3 (N=5) and 7 (N=4) days.
Fetal body weight was not affected, at least within the experimental period. However, the systemic inflammation contributed to prenatal injury with structural pulmonary changes. Both lung maturation and impaired structural lung development occurred after short-term fetal inflammation.
The concentration of interleukin-6 in the bronchoalveolar lavage increased more than 40-fold 3 days after application of lipopolysaccharide. Both processing of pro-surfactant protein (SP)-B to mature SP-B and increased concentrations of SP-B were detected after 7 days. Furthermore, an increase of phosphorylated STAT-3 in lung tissue occurred. Elastin deposition was negatively affected within 3 days after lipopolysaccharide application.
The findings of this study may result in new therapeutic approaches for both respiratory distress syndrome and bronchopulmonary dysplasia that aim to modulate the inflammatory response. All therapeutic approaches will have to find a way between the beneficial effects of lung maturation with increased compliance, reduced alveolar wall thickness, and increased processed SP-B and the deleterious effects on lung structure with altered elastin deposition and capillary leakage. Regrettably, the data collected cannot clarify whether the single infusion of LPS results in persistent or permanent disruption of alveolar development. However, structural changes in lung tissue similar to those seen in BPD indicate permanent organ damage.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:27184 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Ladenburger, Andreas |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_mit_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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