Genexpression im Nabelschnurblut Frühgeborener mit konnataler Infektion

Abstract

Trotz weitreichender Fortschritte in der neonatologischen Intensivmedizin stellt die systemische Infektion des Früh- und Neugeborenen auch heute noch eine große Herausforderung dar, da sie mit einer hohen Mortalität und zahlreichen Langzeit-komplikationen assoziiert ist. Wesentliches Hindernis einer frühen Diagnose und erfolgreichen Therapie ist hierbei das unzureichende Verständnis der zugrundeliegenden Pathophysiologie, das sich im Fehlen zuverlässiger und frühzeitig verfügbarer Marker widerspiegelt.Ziel der vorgelegten explorativen Studie war deshalb, spezifische Unterschiede in der Genexpression von Frühgeborenen mit und ohne konnatale Infektion zum Zeitpunkt der Geburt zu identifizieren. Hierzu wurden Frühgeborene prospektiv in die Studie eingeschlossen und der Gruppe konnatale Infektion beziehungsweise der Kontrollgruppe ohne konnatale Infektion zugeordnet. Die Diagnose der konnatalen Infektion erfolgte anhand laborchemischer und klinischer Zeichen in den ersten 72 Lebensstunden. Die RNA für die genomweite Transkriptomanalyse wurde aus Nabelschnurblut gewonnen, das unmittelbar nach der Geburt asserviert wurde.Unsere Ergebnisse zeigten Unterschiede in den Genexpressionsprofilen von Früh-geborenen mit und ohne konnatale Infektion. Frühgeborene mit konnataler Infektion wiesen höhere Expressionslevel von Genen auf, die im Zusammenhang mit der Funktion neutrophiler Granulozyten, Hypoxie und Kohlenhydratstoffwechsel stehen. Gleichzeitig zeigten sie eine geringere Expression von Genen, die die Reifung und Aktivität natürlicher Killerzellen beeinflussen. Die Beeinträchtigung der Funktion natürlicher Killerzellen und die erhöhte Aktivität von Neutrophilen stellen Schlüsselfunktionen dar, die beim Frühgeborenen zur systemischen Infektion einerseits und zum Gewebeschaden andererseits führen können.Die Ergebnisse unserer Transkriptomanalyse tragen zu einem besseren Verständ-nis der pathophysiologischen Prozesse bei, die der konnatalen Infektion des Frühgeborenen zugrunde liegen. Die Identifizierung von Schlüsselfaktoren und Signaltransduktionswegen kann die gezieltere Untersuchung potentieller diagnostischer Werkzeuge ermöglichen, die Voraussetzung für eine frühe und effiziente Therapie sind. Despite the progress in neonatal intensive care, systemic infections in the term and preterm neonate remain a great challenge, as they are associated with a high mor-tality rate and numerous long-term complications. One of the major obstacles for an early diagnosis and a successful therapy is the poor understanding of the underlying pathophysiology, which is mirrored by the lack of markers that are both reliable and early available.The goal of this explorative study was therefore to identify specific differences in the gene expression of preterm infants with and without early-onset infection at birth. For this purpose, we prospectively included preterm infants in the study, who were allocated either to the group early-onset infection or to the control group without early-onset infection. The diagnosis of early-onset infection was based on laboratory and clinical findings collected within the first 72 hours of life. The RNA for this genome wide transcriptome analysis was obtained from cord blood immediately after birth.Our results revealed differences in the gene expression profiles of preterm infants with and without early-onset infection. Neonates suffering from early-onset infection displayed higher expression levels of genes associated with the function of neutrophil granulocytes, hypoxia and carbohydrate metabolism. At the same time they showed a lower expression of genes affecting the maturation and activity of natural killer cells. The functional impairment of natural killer cells as well as the increased activity of neutrophils in the preterm infant are key functions in the development of systemic infection and tissue damage.The results of our transcriptome analysis contribute to a better understanding of the pathophysiological processes underlying early-onset infection in preterm infants. The identification of key factors and signal transduction pathways may enable further studies to develop diagnostic tools which are a prerequisite for an early and efficient therapy.