Fortschritte im Verständnis der Bronchopulmonalen Dysplasie

Bronchopulmonale Dysplasie, oft als BPD bezeichnet, ist eine Erkrankung, die die Lungen von zu früh geborenen Babys betrifft. Diese Krankheit hängt mit Problemen bei der Lungenentwicklung zusammen, insbesondere mit der Fähigkeit, kleine Lufträume namens Alveolen zu bilden. Diese winzigen Strukturen sind entscheidend für den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid im Körper. Babys, die geboren werden, bevor ihre Lungen vollständig entwickelt sind, besonders solche, die unter 32 Wochen Schwangerschaftszeit sind, haben das höchste Risiko, BPD zu entwickeln.

Früher überlebten nur sehr wenige Frühgeborene aufgrund begrenzter Behandlungsmöglichkeiten, aber die Einführung der Surfactant-Therapie hat vielen dieser Babys das Leben gerettet. Surfactant ist eine Substanz, die hilft, die Alveolen offen zu halten, damit sie besser atmen können. Mit besseren Behandlungen ist das Überlebensalter von Babys auf etwa 24 Wochen Schwangerschaftszeit gesunken, und neuere Fortschritte haben das auf etwa 22 Wochen gebracht.

#Veränderungen in den Lungen über die Zeit

BPD hat sich im Laufe der Jahre verändert, wie sie Säuglinge betrifft. Früher war BPD durch eine Erkrankung gekennzeichnet, die als "klassische" BPD bezeichnet wurde, bei der geschädigte Bereiche der Lunge vernarbt wurden und die Alveolen grösser als normal waren. Heute sehen wir eine andere Form, die als "neue" BPD bekannt ist. Bei dieser neueren Version entwickeln sich die Lungen nicht so, wie sie sollten, und die Alveolen sind kleiner, zeigen aber weniger Vernarbung.

Trotz der Verbesserungen bei der Behandlung benötigen Babys mit BPD oft über einen langen Zeitraum zusätzlich Sauerstoff, manchmal für Monate oder sogar Jahre, um richtig atmen zu können. Diese Situation ist für Ärzte herausfordernd, da die Behandlungen für BPD auch zu den Lungenproblemen beitragen können, die sie zu beheben versuchen.

#Die Rolle von CELA1 in der Lungenentwicklung

Ein interessantes Protein in der Lungengesundheit ist Chymotrypsin-ähnliche Elastase 1, oder CELA1. Dieses Protein ist wichtig für die Lungenentwicklung und wird von einer bestimmten Art von Lungenzelle produziert, die bei der Bildung von Alveolen hilft. CELA1 bindet an ein Protein namens Tropoelastin, das entscheidend für die Bildung der elastischen Struktur in der Lunge ist.

CELA1 ist normalerweise bei Säugetieren vorhanden, und andere ähnliche Proteine sind in einigen Arten seltener. Wenn die Lungen belastet werden, wie bei Frühgeborenen, steigt die Expression von CELA1. CELA1 kann bestimmte Bestandteile der Lunge abbauen, und seine Aktivität kann durch eine Substanz namens α1-Antitrypsin überprüft werden.

Studien haben gezeigt, dass Mäuse ohne CELA1 bestimmte Lungenprobleme wie Emphysem nicht entwickeln, was darauf hindeutet, dass CELA1 eine Rolle dabei spielt, wie sich die Lungen entwickeln und im Laufe der Zeit verändern. Diese Mäuse haben jedoch auch leicht andere Lungenstrukturen, was Fragen aufwirft, ob das Entfernen oder Blockieren von CELA1 Frühgeborenen helfen würde, deren Lungen sich aufgrund einer übermässigen Sauerstoffexposition nicht richtig entwickeln.

#Testen von CELA1 bei Mäusen

In Studien arbeiteten Forscher mit Mäusen, um zu sehen, wie die Exposition gegenüber hohen Sauerstoffniveau die Lungenentwicklung beeinflusste. Sie verwendeten zwei Gruppen von Mäusen: eine mit normalem CELA1 und eine andere, bei der das Gen für CELA1 abgeschaltet war. Die Studie ergab, dass Mäuse ohne CELA1 eine bessere Lungenstruktur hatten, nachdem sie hohen Sauerstoffniveaus ausgesetzt waren, verglichen mit denen mit CELA1.

Die Forscher verwendeten einen speziellen Antikörper, um CELA1 zu blockieren, und fanden heraus, dass diese Behandlung auch half, die Lungen vor Schäden durch hohe Sauerstoffwerte zu schützen. Das deutet darauf hin, dass das Regulieren von CELA1 eine Möglichkeit sein könnte, um die Entwicklung der Lungen bei Frühgeborenen, die ein Risiko für BPD haben, zu unterstützen.

#Verständnis des Immunsystems

Da die CELA1-Werte in bestimmten Immunzellen in der Lunge während der hohen Sauerstoffexposition steigen, wollten die Forscher sehen, wie dies die gesamte Immunantwort in den Lungen beeinflussen würde. Sie schauten sich verschiedene Immunzellen an, um zu sehen, ob es Unterschiede zwischen den beiden Gruppen von Mäusen gab, die hohen Sauerstoffniveaus ausgesetzt waren.

Die Ergebnisse zeigten, dass, während die Gesamtanzahl der Immunzellen sich mit hohem Sauerstoff änderte, die Anwesenheit oder Abwesenheit von CELA1 keinen signifikanten Unterschied machte, mit Ausnahme einer Art von Immunzellen, die als Eosinophile bekannt ist, die bei Mäusen ohne CELA1 häufiger vorkamen.

#Verwendung des Anti-CELA1-Antikörpers

Aufbauend auf ihren Erkenntnissen über CELA1 verwendeten die Forscher eine Behandlung mit einem Antikörper namens KF4, der CELA1 zielt. Sie fanden heraus, dass die Behandlung von Mauswelpen mit diesem Antikörper deren Lungen vor Schäden schützte, während sie hohen Sauerstoffniveaus ausgesetzt waren, ähnlich den Vorteilen, die bei CELA1-defizienten Mäusen beobachtet wurden.

Das deutet darauf hin, dass die Verwendung des KF4-Antikörpers ein möglicher Behandlungsansatz für Frühgeborene sein könnte, die an BPD leiden, um die Lungenstruktur und -funktion während einer kritischen Zeit ihrer Entwicklung zu erhalten.

#CELA1 in menschlichen Lungen mit BPD

Neben der Untersuchung von Mäusen untersuchten die Forscher Lungengewebe von Säuglingen mit BPD. Sie fanden heraus, dass bestimmte Zellen in diesen Lungen CELA1 ausdrückten, was in den Lungen gesunder Säuglinge weniger häufig vorkam. Diese Ähnlichkeit deutet darauf hin, dass der Mechanismus, der CELA1 betrifft, auch bei menschlichen Säuglingen mit BPD relevant sein könnte.

Obwohl die Daten aus menschlichen Lungenproben begrenzt sind, zeigen sie das Potenzial für CELA1, ein gemeinsamer Faktor über verschiedene Arten hinweg in Bezug auf Lungenentwicklung und BPD zu sein.

#Fazit

Diese Forschung hebt die wichtige Rolle von CELA1 in der Lungenentwicklung hervor, insbesondere unter Bedingungen mit hoher Sauerstoffexposition. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Blockieren von CELA1 durch Behandlungen wie den KF4-Antikörper einen neuen Weg bieten könnte, um die Lungengesundheit bei Frühgeborenen, die ein Risiko für BPD haben, zu unterstützen.

Während Wissenschaftler weiterhin CELA1 untersuchen, wird sich die zukünftige Arbeit darauf konzentrieren, zu verstehen, wie man die CELA1-Werte in den Atemwegen von Frühgeborenen messen kann, um seine Auswirkungen auf die Lungengesundheit zu beurteilen und möglicherweise neue therapeutische Strategien zur Prävention oder Behandlung von BPD zu identifizieren.

Letztendlich zielen diese Bemühungen darauf ab, die Ergebnisse für zu früh geborene Babys zu verbessern, indem sichergestellt wird, dass ihre Lungen sich richtig entwickeln und die Risiken lebenslanger Lungenprobleme, die aus Bedingungen wie BPD resultieren können, verringert werden.