Vergleichende Untersuchung der Immunkompetenz Früh- und Reifgeborener anhand der HLA-DR-Expression von Monozyten und dendritischen Zellen

Abstract

Frühgeborene haben die höchsten Infektionsraten von allen pädiatrischen Patienten. Die erhöhte Anfälligkeit insbesondere Frühgeborener gegenüber Infektionen ist trotz intensiver Bemühungen zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht umfassend geklärt. HLA-DR ist das am stärksten exprimierte Klasse-II-MHC Molekül auf humanen Monozyten und eignet sich als ein globaler Parameter der Immunkompetenz. Inwiefern phänotypische Unterschiede in der HLA-DR-Expression Früh- und Reifgeborener im Vergleich zu Erwachsenen als Ausdruck einer verminderten Immunkompetenz in den ersten Lebenstagen und -wochen vorliegen, ist Gegenstand der aktuellen Untersuchung. In einer monozentrischen prospektiven Beobachtungsstudie wurden 28 Frühgeborene an fünf Zeitpunkten innerhalb der ersten 28 Lebenstage sowie 15 Reifgeborene und 10 Erwachsene einmalig untersucht. Stellvertretend für die Gesamtpopulation Antigen- präsentierender Zellen analysierten wir mittels Durchflusszytometrie verschiedenene Subpopulationen von Monozyten (CD14++16-, CD14+16+, CD14(+)16++ Monos) und dendritischen Zellen (myeloide und plasmazytoide) nach ihrem Expressionsmuster von HLA-DR in der frühen Postnatalperiode. Wir sahen einen klaren Zusammenhang zwischen niedrigem Gestationsalter, geringem Geburtsgewicht und verminderter monozytärer HLA-DR-Expression. Ferner zeigte sich die HLA-DR-Expression auf klassischen Monozyten, Übergangsmonozyten und dendritischen Zellen bei Neugeborenen im Vergleich zu Erwachsenen reduziert, wobei diese Beobachtung bei Frühgeborenen am deutlichsten war. Für pro- inflammatorische Monozyten fanden sich dagegen bei Neugeborenen vergleichbare oder sogar höhere HLA-DR-Expressionen als bei Erwachsenen. Weiterhin kam es bei Frühgeborenen zu einem deutlichen Anstieg der monozytären HLA-DR- Expression während des Beobachtungszeitraums. Bereits frühere Studien deuten auf eine passagere schwerwiegende Immundefizienz Frühgeborener im Vergleich zu Reifgeborenen in der frühen Postnatalperiode hin. Auch die durch uns beobachtete verminderte HLA-DR-Expression auf Monozyten und dendritischen Zellen bei Neugeborenen beschreibt einen vom Gestationsalter und Geburtsgewicht abhängigen Zustand immunologischer Unreife und könnte mitverantwortlich sein für die deutlich erhöhten Infektionsraten von Frühgeborenen.

Pre-term neonates have an increased susceptibility to bacterial and viral pathogens, which leads to the highest infection rates of all pediatric patients. Despite intense scientific efforts, this phenomenon has not been fully elucidated yet. On human monocytes, HLA-DR shows highest expression of all class II MHC molecules and may therefore serve as a parameter to globally assess immunocompetence. This work focusses on the central question if phenotypic differences in monocytic as well as dendritic cell HLA-DR expression between pre-term neonates and full-term neonates in comparison to adults can be detected as a marker of reduced immunocompetence during the first days and weeks of life. In a monocentric prospective observational study, 28 pre-term neonates (5 different time points during the first 28 days of life), 15 full-term neonates (72-96 hours after birth) and 10 adults were investigated. As a substitute of the total population of antigen-presenting cells, different subpopulations of monocytes (CD14++16-, CD14+16+, CD14(+)16++) and dendritic cells (myeloid, plasmacytoid) were analyzed for their HLA-DR expression patterns. A clear correlation between low gestational age, low birth weight and diminished monocytic HLA-DR expression could be established. Moreover, HLA-DR expression on classic monocytes, transitional monocytes and dendritic cells was found to be reduced in neonates when compared to adults. This observation was most obvious in pre-term neonates. In contrast, proinflammatory monocytes showed similar or even higher HLA-DR expression levels in neonates than in adults. Moreover, an increase on monocytic HLA-DR expression was detected in pre-term neonates during the observation period. Previous analyses have already pointed towards a temporary severe immunodeficiency of pre-term neonates in comparison to full-term babies during the early postnatal period. In line with this, diminished monocytic and dendritic cell HLA-DR expression in neonates were observed in this study, arguing for a state of immunological immaturity that correlates with gestational age as well as birth weight. This condition may in part account for increased infection rates in pre-term neonates.