Inhibition der mekoniuminduzierten Aktivierung neutrophiler Granulozyten durch Pentoxyphyllin im Vollblut Neugeborener und Erwachsener

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Aktivierung neutrophiler Granulozyten (PMN) spielt in der Pathogenese des Mekonium-Aspirations-Syndroms (MAS) eine entscheidende Rolle. Die antiinflammatorische Therapie beim MAS gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. Das Methylxanthinderivat Pentoxyphyllin (PTX) als wirksamer Inhibitor der Tumornekrosefaktor-α-Synthese und PMN-Degranulation könnte vor diesem Hintergrund eine therapeutische Option darstellen. Studien zur Dosisfindung und Wirkung auf die PMN-Degranulation im Vollblut Neugeborener liegen bisher nicht vor. Patienten und Methode: Heparinisiertes (3 IE/ml) Vollblut gesunder Neugeborener (n = 6) und Erwachsener (n = 6) wurde über 15 bzw. 45 Minuten inkubiert. Zum Vergleich der Spontandegranulation mit der mekoniuminduzierten (3 mg/ml) und PTX-inhibierten (0,025 - 0,4 mg/ml) Degranulation neutrophiler Granuiozyten wurde die extrazelluläre Elastase- und Laktoferrinfreisetzung gemessen. Die Plasmakonzentrationsmessung der Degranulationsprodukte Elastase (EL) aus azurophilen und Laktoferrin (LF) aus spezifischen Granula erfolgte mittels immunoluminometrischer Methoden. Ergebnisse: Die Spontandegranulation neonataler PMN findet sich gegenüber der extrazellulären Freisetzung von EL wie auch LF aus adulten PMN während der Initialphase signifikant beschleunigt (mediane EL und LF-Konzentration nach 15 min 674 bzw. 660 ng/10⁶ PMN vs. 284 bzw. 261 ng/10⁶ PMN) wobei sich dieser Unterschied innerhalb von 45 min bei exponentiell zunehmender Degranulation adulter PMN nahezu ausgleicht (1827 bzw. 1232 ng/10⁶ PMN vs. 1.400 bzw. 860 ng/10⁶ PMN). PTX (0,4 mg/ml) führt im Blut Neugeborener zu einer Inhibition der Spontandegranulation azurophiler wie spezifischer Granula nach 15 bzw. 45 min von 60 % und 46 % bzw. 68 % und 67 %, während sich im Blut Erwachsener eine bis zu 15 min komplette, nach 45 min 82,3 bzw. 78,3 %ige Inhibition zeigt. Auch die ab einer Mekoniumkonzentration von 3 mg/ml zusätzlich induzierbare Degranulation aus azurophilen und spezifischen Granula auf 317 % bzw. 170 % für PMN Neugeborener und 267 % bzw. 113 % für PMN Erwachsener lässt sich bereits durch eine PTX-Konzentration von 0,025 mg/ml signifikant inhibieren. Eine PTX-Konzentration von 0,4 mg/ml bewirkt eine Reduktion der EL-Freisetzung aus adulten wie neonatalen PMN nach 45 min um 63,2 % bzw. 66 %. Die LF-Freisetzung, welche unter diesen Bedingungen für neonatale PMN um 72 % inhibiert wird, findet sich für adulte PMN um 57 % reduziert. Schlussfolgerung: Neonatale PMN weisen im Vergleich zu adulten Zellen eine erhöhte Degranulationsbereitschaft auf. PTX erweist sich als effektiver Inhibitor der spontanen wie auch mekoniuminduzierten Degranulation azurophiler wie spezifischer Granula. Ein positiver therapeutischer Effekt bei der Behandlung des MAS bleibt durch klinische Studien zu klären.

Abstract

Background: Neutrophil activation plays a crucial role in the pathogenesis of the meconium aspiration syndrome. Therefore antiinflammatory strategies may offer therapeutic options. The methylxanthinderivative pentoxyphylline (PTX) is known to inhibit the tumor nectosis factor α-synthesis and neutrophil degranulation and thus may have beneficial effects on meconium-induced pulmonary inflammation. Effects of PTX on PMN-degranulation in neonatal whole blood have not yet been studied. Patients and Methods: Heparin-anticoagulated (3 IE/ml) whole blood of healthy neonates (n = 6) and adult volunteers (n = 6) was incubated for 45 min. Spontaneous PMN-degranulation was compared with meconium-induced (3 mg/ml) and PTX-inhibited (0,025 - 0,4 mg/ml) degranulation by means of elastase (EL) and lactoferrin (LF) release from azurophilic and specific granules. EL- and LFplasma concentration was measured by immunoluminometric methods. Results: Spontaneous degranulation of neonatal PMN was found to be significantty increased after 15 minutes compared with cells from adults (EL and LF concentration: 674 and 660 ng/10⁶ PMN vs. 284 and 261 ng/10⁶ PMN). At 45 minutes adult PMN showed an acceleration of degranulation in contrast to neonatal cells (EL and LF: 1827 and 1232 ng/10⁶ PMN vs. 1400 and 860 ng/10⁶ PMN). In presence of PTX (0,4 mg/ml) spontaneous release of EL and LF from neonatal PMN was inhibited by nearly 70 % at 45 min. while degranulation from adult PMN was found to be completely inhibited at 15 min. and reduced by 82 % and 78 % at 45 min. In presence of meconium (3 mg/ml) an increased degranulation of EL from PMN of both neonates and adults (317 % and 170 %) could be observed while LF release was found to be increased from neonatal cells only (267 % and 113 % respectively). PTX inhibited meconium-induced EL release in blood of bath neonates and adults by 63 % and 66 %, while LF release was inhibited by 72 % and 57 % respectively. Conclusion: Neonatal PMN exhibit an increased degranulation from azurophilic and specific graules compared with cells from adults. PTX was found to be an effective inhibitor of spontaneous and meconium induced PMN degranulation and may offer new therapeutic options.

Schlüsselwörter

Mekonium - Granulozyten - Elastase - Laktoferrin - Pentoxyphyllin

Keywords

Meconium - granulocytes - elastase - lactoferrin - pentoxyphyllin

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