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Kaiserschnitt: kein erhöhtes Risiko für Atemwegserkrankungen

Verschiedene Studien haben einen Zusammenhang zwischen der Geburt per Kaiserschnitt (Sectio) und dem Auftreten eines erhöhten Risikos für spätere Atemprobleme festgestellt, wobei ein möglicherweise erhöhtes Risiko für Allergien und Erkrankungen des Atmungssystems postuliert wird. Es wird vermutet, dass Faktoren, die die Entwicklung des Mikrobioms und des Immunsystems des Neugeborenen beeinflussen, eine große Rolle spielen. Hier werden der Kontakt mit dem Mikrobiom der Mutter im Geburtskanal aber auch der Zeitpunkt und die Art des Einsatzes von Antibiotika unter der Geburt, sowie epigenetische Effekte von Stress unter der Geburt erwähnt.

Eine umfangreiche Schweizer Langzeitstudie, die 578 gesunde Termingeborenen einschloss, konnte jedoch keine erhöhten Risiken für Atmungsprobleme nach Kaiserschnittgeburt ermitteln. Bei den Kindern wurden während des ersten Lebensjahres wöchentlich detailliert die Symptome von Atemwegserkrankungen erhoben, sowie im Alter von 6 Wochen eine Lungenfunktion durchgeführt. Nach sechs Jahren wurden die Lungenfunktion, sowie erworbene Erkrankungen des Atmungssystems und die Allergieneigung erhoben. Damit ist diese Studie eine der längsten um umfangreichsten zum Thema, weshalb auch die Aussagekraft der Resultate als hoch eingestuft wird.

Die Ergebnisse im Detail: schon im ersten Lebensjahr konnte kein Zusammenhang zwischen Kaiserschnitt-Geburten und Erkrankungen des Atmungssystems mehr nachgewiesen werden. Die Lungenfunktionen von Kindern nach Normalgeburt und nach Kaiserschnitt wiesen keinen Unterschied auf, weder 6 Wochen nach Entbindung noch nach sechs Jahren.

Referenz:
Universität BernAre children born by cesarean section at higher risk for respiratory sequelae?, Am J of Obstetrics and Gynecology 2021; https://doi.org/10.1016/j.ajog.2021.07.027

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Künstliche Beatmung über den Darm?

Der Kampf seines Vaters gegen eine Lungenerkrankung brachte Dr. Takanori Takebe von der Tokyo Medical und dem Cincinnati Children’s Hospital Medical auf die Idee, neue Methoden für eine künstliche Beatmung zu suchen. Ein Blick ins Tierreich diente ihm dabei als Inspiration. So ist bekannt, dass gewisse Fische, wie etwa Schmerlen, an die Wasseroberfläche kommen, um Luft zu schnappen, wenn es mit der Kiemenatmung knapp wird. Das sie keine Lungen besitzen, nehmen Sie den so gewonnen Sauerstoff über den Darm auf.

Sein Forschungsteam wies nun nach, dass dies auch für Säugetiere wie Mäuse, Ratten und Schweine gilt. Reduziert man die Sauerstoffzufuhr der Versuchstiere und führt ihnen diesen in Gasform in den Darm ein, wird dieser ähnlich wie bei den Fischen aufgenommen. Um die Sauerstoffaufnahme zu verbessern, musste dafür allerdings erst die Darmschleimhaut „vorbereitet“ werden, indem zuvor eine Entzündung hervorgerufen wurde.

Da diese Methode nicht auf den Menschen übertragbar ist, wurde den Tieren in einem zweiten Versuch, Sauerstoff in flüssiger Form zugeführt. Mit dem Ergebnis, dass beide Experimente zum Erfolg führten. Die „rektale Beatmung“ ermöglichte es den Tieren einen Sauerstoffentzug der Lunge zu überleben. Dass das Verfahren so gut funktioniert, überraschte sogar die Forscher: „Es war wirklich erstaunlich zu sehen, dass sich die Tiere vollständig von der sehr schweren Hypoxie erholten, so Takebe.

Die neue Beatmungstechnik könnte jetzt auch Menschen zugutekommen. So könnte die Sauerstoffversorgung bei Patienten mit Atemnot auf diese Weise unterstützt werden. Auch im Fall eines Mangels an Beatmungsgeräten, wie er derzeit in einigen Ländern wegen der Corona-Pandemie herrscht, könnte der innovative Ansatz zum Zug kommen.

Referenz:
Tokyo Medical (TMDU), University of Cincinnatti
Mammalian enteral ventilation ameliorates respiratory failure, Med 2021; https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(21)00153-7?utm_source=EA

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Covid-19: Von Asthmasprays wird abgeraten

In Österreich haben Menschen Asthmasprays gehamstert, die laut einer britischen Studie Covid-19-Erkrankungen lindern könnten, sodass Asthmapatienten diese wichtigen Medikamente teils nicht mehr in den Apotheken bekamen. Die Studie wurde aber so mangelhaft durchgeführt, dass man derzeit keine Asthmaspray-Inhaltsstoffe bei Covid-19-Erkrankungen empfehlen kann, erklärten österreichische und deutsche Lungenmediziner bei einer Online-Pressekonferenz.

„Das Studiendesign hat große Probleme“, erklärte etwa Marco Idzko von der Medizinischen Universität Wien. Die Forscher schlossen zum Beispiel den Placeboeffekt nicht aus, dass Patienten sich besser fühlen, obwohl sie bloß ein Scheinmedikament erhalten. Die Ärzte überreichten ihnen den Asthmaspray mit der Erklärung, dass man davon ausgehen könne, dass er ihnen hilft. Die anderen bekamen nichts und mussten darauf hoffen, dass es ihnen nicht sehr schlecht geht.

„Als wichtigste Verbesserung wurde in der Publikation beschrieben, dass die Patienten mit dem Asthmaspray weniger oft die Rettung riefen, tatsächlich hing ein Großteil der Krankenhaus- und Arztbesuche gar nicht mit Covid-19 zusammen“, sagte Idzko.
Bei allen medizinisch nachweisbaren, aussagekräftigen Dingen wie der Viruslast im Körper und der Sauerstoffsättigung im Blut, die bei Atemnot durch eine Covid-19 Erkrankung sinkt, hatte sich kein Unterschied zwischen den Patienten mit und ohne Asthmaspray gezeigt. Zudem war die Zahl der Versuchspersonen mit 73 Patienten in der behandelten Gruppe und ebenso vielen in der Kontrollgruppe sehr niedrig.

Idzko appellierte daher, bei Covid-19 keine inhalativen Glukokortikoide zu verschreiben, um Nebenwirkungen einer hohen Dosierung und eine Verknappung der Medikamente für Asthmapatienten zu vermeiden.

Referenz:
Pressemeldung: Science APA, 29.4.2021; Mediziner raten von Asthmasprays gegen Covid-19 ab; Stellungnahme der Fachgesellschaften: https://pneumologie.de/fileadmin/user_upload/COVID-19/20210419_DGP_OEGP_DGAKI__C19_und_ICS__STOIC-Studie.pdf

#glukokortikoide #asthmaspray #covid19 #kortison #studie #placeboeffekt #budesonid #medizin #medimpressions

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SARS-CoV-2 liebt´s cool

SARS-CoV-2, das Virus, das COVID-19 verursacht, hat weltweit zu über 125 Millionen Ansteckungen und 2.7 Millionen Todesfällen geführt. Es ist ein enger Verwandter von SARS-CoV, einem anderen Coronavirus, das in den Jahren 2002-2003 zu 8’400 Ansteckungen und 800 Todesfällen führte.

Die Viren ähneln sich in ihrem genetischen Aufbau und benutzen auch denselben Rezeptor, um menschliche Zellen zu infizieren. Trotzdem gibt wichtige Unterschiede zwischen den beiden: SARS-CoV führt zu einer schweren Erkrankung und Entzündung der unteren Atemwege – und infizierte Personen sind erst nach dem Auftreten von Symptomen ansteckend. SARS-CoV-2 bevorzugt die oberen Atemwege (Nasenhöhle, Rachen, Luftröhre) und kann leicht von einer Person zur anderen übertragen werden, bevor Krankheitssymptome auftreten.

Um die Unterschiede zwischen beiden Virusstämmen herauszuarbeiten, haben Forschende Kulturen von menschlichen Atemwegszellen verwendet, um so einen künstlichen Atemtrakt nachzubauen. In diesem offenbarte sich, dass die Umgebungstemperatur eine wichtige Rolle spielt. SARS-CoV-2 vermehrte sich auch rege bei 33°C, das entspricht etwa der Temperatur des oberen Atemwegstrakts. SARS-CoV hingegen bevorzugt höhere Inkubationstemperaturen.

Dies könnte erklären, warum sich SARS-CoV-2 bei niedrigeren Temperaturen effizienter ausbreitet. Bei 37°C, wie sie in den unteren Atemwegen herrschen, wird hingegen die angeborene Immunantwort der Epithelzellen stärker stimuliert und das Virus effizienter bekämpft, so dass es zu einer überschießenden Immunreaktion kommen kann. Hohe Entzündungswerte wiederum lösen Gewebeschäden aus und beschleunigen das Fortschreiten der Krankheit. Ein Phänomen, das bei schweren COVID-19-Fällen zu beobachten ist.

Referenz:
Universität Bern
Disparate temperature-dependent virus – host dynamics for SARS-CoV-2 and SARS-CoV in the human respiratory epithelium. PLOS Biology 2021, https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001158

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Tuberkulose: Wann ist eine Behandlung zu Ende?

Die Behandlung der Tuberkulose (TB) ist lang, belastend und teuer. Insbesondere das Auftreten von resistenten Tuberkulosebakterien erfordert einen langen Atem: Die WHO empfiehlt in diesen Fällen meist pauschal eine Therapiedauer von mindestens 18 Monaten, da es keine zuverlässigen Biomarker für einen vorzeitigen Stopp gibt. PatientInnen bei denen die Standardtherapie anschlägt, können unter Umständen aber nach sechs Monaten austherapiert sein. Wann sollte die mitunter nebenwirkungsreiche und belastende Therapie also ausgesetzt werden? Vor dieser Frage stehen MedizinerInnen immer wieder aufs Neue, denn der fehlende Nachweis des Tuberkuloseerregers Mycobacterium tuberculosis ist keine Gewähr für eine dauerhafte Heilung der Lungeninfektion.

Gemeinsam mit internationalen Tuberkulosezentren konnten deutsche Forschende nun nach sechs Jahren Forschungsarbeit und anhand von Patientenkohorten ein Modell für das Therapieende entwickeln, das auf einer RNA-Bestimmung im Blut beruht. Es konnten aus vielen Tausend Genen 22 identifiziert werden, deren Aktivität mit dem Krankheitsverlauf korreliert. Dieser Biomarker könnte eine klare Auskunft darüber geben, ob der Patient geheilt ist und eine Behandlung gefahrlos verkürzt werden kann.

Für die Identifizierung dieses individuellen Biomarkers haben die WissenschaftlerInnen fünf unterschiedliche Patientenkohorten aufgebaut. Dabei handelte es sich in allen Fällen um Erwachsene, die an Lungentuberkulose erkrankt waren, zum Teil an nicht-resistenten, z. T. an resistenten Formen. Im nächsten Schritt soll der Biomarker nun in der klinischen Routine eingesetzt und weiterhin getestet werden.

Referenz:
Research Center Borstel; Universität Lübeck, Karolinska Institut, Stockholm, Max Planck Institut Berlin, München; Kepler Universität, Linz
Prediction of anti-tuberculosis treatment duration based on a 22-gene transcriptomic model,
European Respiratory Journal 2021; https://erj.ersjournals.com/content/early/2021/01/28/13993003.03492-2020.long

#tuberkulose #biomarker #therapieende #resistenz #rna #mycobacterium tuberculosis #lunge #medizin #medimpressions

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Neue Tricks gegen Antibiotika-Resistenz

Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa ist einer der häufigsten Verursacher von Lungenentzündungen und stellt Krankenhäuser weltweit vor eine große Herausforderung. Die Behandlung von Infektionen gestaltet sich meist schwierig, da das Bakterium sogenannte Biofilme bildet, in denen es vor Medikamenten geschützt ist. Wissenschaftler haben nun eine innovative Methode entwickelt, um die Ausbildung dieser Biofilme zu stören und somit die Behandlung von Infektionen zu erleichtern.

Im konkreten Fall wurde die Kommunikation zwischen den einzelnen Bakterien unterbunden. Pseudomonas aeruginosa bildet nämlich nur dann Biofilme und krankmachende Moleküle in großem Ausmaß, wenn sich eine ausreichende Anzahl an Bakterien zusammenfindet. Mittels neu entwickelter Substanzen wurde jetzt ein bestimmtes Protein (PqsR), ein wichtiger Bestandteil des Kommunikationssystems von Pseudomonas aeruginosa blockiert. Dies stört die Bildung des Biofilms sowie einiger bakterieller Toxine – die Bakterien werden angreifbar für Antibiotika.

Werden die neuartigen PqsR-Inhibitoren vor der Verabreichung zusammen mit dem Antibiotikum Tobramycin in speziell entwickelten Nanopartikeln verpackt, so sinkt die zur Bekämpfung des Biofilms notwendige Dosis des Antibiotikums sogar um das mehr als 30-Fache. Die Nanocarrier erreichen auch gezielt und in hoher Konzentration den Wirkort, im konkreten Fall die Lunge. „Da sie Erreger nicht direkt abtöten, besteht auch ein deutlich geringerer Selektionsdruck. Das gibt uns Grund zur Hoffnung, dass sich Resistenzen nur deutlich langsamer entwickeln als bei Antibiotika,“ hoffen die Forscher.

Referenz:
Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS)
A New PqsR Inverse Agonist Potentiates Tobramycin Efficacy to Eradicate Pseudomonas aeruginosa Biofilms, Advanced Science 2021;
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202004369

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Lunge auf Chip

Ein Labor des ARTORG Center for Biomedical Engineering Research der Universität Bern befasst sich seit über zehn Jahren mit der Entwicklung hochspezialisierter In-vitro-Organ-Modellen, den sogenannten Organs-on-Chip. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Modellierung der Lunge und ihrer Erkrankungen. Nach einem ersten erfolgreichen Lunge-auf-Chip-System, das wesentliche Merkmale der Lunge aufweist, wurde nun eine rein biologische Lunge-auf-Chip der nächsten Generation entwickelt.

Pauline Zamprogno hat das neue Modell für ihre Doktorarbeit entwickelt. Die hervorstechendsten Eigenschaften der neuen Version: Das Modell reproduziert eine Ansammlung von Lungenbläschen, die mit je 250 Mikrometer Durchmesser etwa lebensgroß sind. Das System besteht aus einer dünnen, dehnbaren Membran aus Molekülen, die natürlicherweise in der Lunge vorkommen: Kollagen und Elastin. Die Membran ist stabil, kann wochenlang beidseitig kultiviert werden, ist biologisch abbaubar und ihre Elastizität ermöglicht das Simulieren von Atembewegungen durch mechanisches Dehnen der Zellen. Durch ihre Größe und die Ähnlichkeit zu echtem Lungengewebe, eignet sich das Modell nun auch zur Untersuchung verändertet Luft-Blut-Barrieren bei Lungenerkrankungen wie idiopathischer Lungenfibrose (IPF) oder chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD).

Die Lunge-auf-Chip kann sowohl mit gesunden als auch mit erkrankten Lungenbläschen-Zellen, etwa Krebszellen, besiedelt werden. Damit erhalten Kliniker ein besseres Verständnis der Physiologie der Lunge und ein wirksames Werkzeug zum Screening möglicher neuer Wirkstoffe. So können Therapien identifiziert werden, die bestimmten Patienten am besten helfen können. Ein weiterer Vorteil der neuen Lunge-auf-Chip ist ihr Potenzial, pneumologische Forschung auf Basis von Tierversuchen zu reduzieren.

Referenz:
Universität Bern; Inselspital Bern; HIPS, Saarbrücken
Second-generation lung-on-a-chip with an array of stretchable alveoli made with a biological membrane; Commun Biol 2021; 4:168; https://www.nature.com/articles/s42003-021-01695-0

#lunge #organonchip #lungonchip #lungenphysiologie #präzisionsmedizin #ipf #onkologie #medizin #medimpressions

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Pneumologie Wissenschaft

Unterschiede im Feinstaub

Eine Schweizer Arbeitsgruppe untersuchte, ob Feinstaub aus bestimmten Quellen besonders gesundheitsschädlich ist. Dabei fanden sie Hinweise darauf, dass die Menge des Feinstaubs allein nicht das größte Gesundheitsrisiko darstellt, sondern deren oxidatives Potential. Damit  wird die Fähigkeit bezeichnet, Antioxidantien abzubauen, was zur Schädigung von Körperzellen und -gewebe führen kann. 

Die Forscher setzen Zellen aus den menschlichen Atemwegen (bronchiale Epithelzellen)  Feinstaubproben aus und überprüften deren biologische Reaktion. Sie konnten nachweisen, dass Feinstaub mit erhöhtem oxidativem Potenzial die Entzündungsreaktion der Zellen verstärkt. Eine Partnerstudie bewies zeitgleich, dass Zellen von Patienten, die unter einer Vorerkrankung, der zystischen Fibrose, leiden, eine geschwächte Abwehr gegen Feinstaubbelastung aufweisen. Während bei gesunden Zellen ein antioxidativer Abwehrmechanismus das Fortschreiten der Entzündungsreaktionen stoppen konnte, reichte die Abwehrkapazität bei kranken Zellen nicht aus. 

Mithilfe einer speziell entwickelten Technik wurde auch die Zusammensetzung des Feinstaubs analysiert. Es zeigte sich, dass der größte Teil des Feinstaubs aus Mineralstaub und sogenannten sekundären anorganischen Aerosolen besteht. Das schädliche Potenzial des Feinstaubs bestimmten dagegen sogenannte anthropogene sekundäre organische Aerosole aus Holzfeuerungen und Metallemissionen aus Bremsen- und Reifenabrieb des Straßenverkehrs. Die Bevölkerung im urbanen Umfeld ist daher im Vergleich zum ländlichen Raum einer höheren Feinstaubmenge mit höherem oxidativen Potential ausgesetzt, und damit einer ebenfalls erhöhten Gesundheitsgefährdung.

Referenzen:
Paul Scherrer Institut, Villigen; Universität Bern, Université Grenoble Alps
Sources of particulate matter air pollution and its oxidative potential in Europe; Nature; DOI: 10.1038/s41586-020-2902-8; Oxidative stress-induced inflammation in susceptible airways by anthropogenic aerosol. PLOS ONE, https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0233425

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Neuer Therapieansatz bei COPD

Die Lungenkrankheit COPD (chronic obstructive pulmonary disease) zählt zu den häufigsten und tödlichsten Erkrankungen weltweit und wird hauptsächlich durch Zigarettenrauchen verursacht. Zu den weiteren Risikofaktoren zählt Luftverschmutzung. Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) ist es nun gelungen, COPD in Mäusen, die chronischem Zigarettenrauch ausgesetzt waren, zu heilen.

Derzeitige Behandlungsmethoden versuchen, die Symptome zu lindern (vor allem Kurzatmigkeit und Husten mit Auswurf) sowie das Fortschreiten der Krankheit und seiner Folgeerkrankungen aufzuhalten. In schweren Fällen sind Betroffene auf eine Lungentransplantation angewiesen. Eines der größten Probleme bei COPD ist, dass die Lunge sich nicht selbst regenerieren kann. Nun wurde ein Wirkstoff der chronische Entzündungen und Fibrose in der Leber verhindern kann, im Tierversuch an Lungen von Mäusen, die chronische COPD-typische Symptome entwickelt hatten, getestet.

Das Ergebnis: Durch die Blockierung der Signalwege des Lymphotoxin-Beta-Rezeptors in der Lunge von COPD-Mäusen konnte die Formation von Immunzellfollikel, von denen man weiss, dass sie für das Fortschreiten der Krankheit relevant sind, verhindert werden. „Obwohl die Mäuse chronischem Zigarettenrauch ausgesetzt waren, konnten wir eine vollständige Wiederherstellung des Lungengewebes beobachten“, so die Forscher. Zusätzlich trat eine Verbesserung bei Folgeerkrankungen wie Muskelschwund ein. 

Erste präklinische Experimente wiesen bereits nach, dass sich die Signale des Lymphotoxin-Beta- Rezeptors in menschlichen Lungengewebeproben identisch zu den Signalwegen in der Maus verhalten. Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es nun, den neuen Therapieansatz in den kommenden Jahren in klinischen Studien am Menschen zu testen.

Referenzen: Helmholtz Zentrum München, DKFZ
Inhibition of LTβR-signaling activates Wnt-induced regeneration in lung, Nature 4.11.2020, https:// www.nature.com/articles/s41586-020-2882-8

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Genetik Pneumologie Wissenschaft

Mukoviszidose: Andockstelle für Bakterien entdeckt

Mukoviszidose (zystische Fibrose), ist eine der häufigsten genetischen Erkrankungen. Ursache ist die Mutation eines Gens, das an der Sekretion von Schleim beteiligt ist, wodurch dieses ungewöhnlich dick wird und die Atemwege verstopft. Trotz erheblicher therapeutischer Fortschritte verringert die Erkrankung immer noch die Lebenserwartung, insbesondere durch lebensbedrohliche Infektionen der Atemwege. Wissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) haben nun den Grund für die große Anzahl von Lungeninfektionen entdeckt.

Offenbar fördert ein Protein (Vav3) diesen Prozess, indem es „bakterielle Andockstationen“ auf der Oberfläche der Atemwege produziert. Es wird bei Erkrankten überexprimiert und zwingt zwei andere Proteine (Fibronektin, Integrin b1) dazu, sich auf der Zelloberfläche zu verbinden und einen Komplex zu erzeugen, der es besonders der Bakterienart „Pseudomonas aeruginosa“ erleichtert, hier anzudocken und die oft tödlichen Infektionen auszulösen. Es ist das erste Mal, dass ein Mechanismus beobachtet wurde, der eine günstige Mikroumgebung für ein Bakterium schafft, bevor es es überhaupt eintrifft, meinen die Forscher. Das Verständnis dieses Prozesses könnte eventuell dazu beitragen, das Auftreten schwerer Infektionen, etwa durch die Hemmung von Vav3, zu verhindern.

Université de Genève
Pressemitteilung
Originalpublikation: Cell Reports July 7, 2020 https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)30823-8

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