T-Zell-Zytokinexpression bei gestillten vs. nicht-gestillten Kindern

• Main Author: Aulenbach, Julia
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2014
• Subjects: Zytokine; Muttermilch; Stillen; TH1; TH2; Shift; ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/11777; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117775; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117775; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/11777/Aulenbach_Julia_TZellZytokinexpression.pdf

Das Bestreben, den Aufbau, die Funktion sowie die Entwicklung des Immunsystems zu verstehen, steht schon lange Zeit im Zentrum des Interesses vieler Forschungsarbeiten, insbesondere um auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse neue Behandlungsansätze für immunologisch relevante Krankheitsbilder zu entwickeln. Stillen könnte ein wichtiger Faktor sein, der bei der Entwicklung und Differenzierung von T-Zell-Subpopulationen und Zytokinmustern im Säuglings- und Kindesalter eine bedeutende Rolle spielt. Die Zielsetzung der hier vorgelegten Promotionsarbeit war es, den potentiellen Effekt des Faktors Stillen auf die Entwicklung, die Verteilung und die Differenzierung von Zell-populationen sowie die Expression von Zytokinen bei gesunden Kindern zu untersuchen. Dies geschah insbesondere im Hinblick auf einen möglicherweise vorhandenen Shift der relativen Verteilung der TH1- und TH2-Zytokinen, da in retrospektiven Kohortenstudien bereits gezeigt werden konnte, dass gestillte Kinder eine geringere Anfälligkeit gegenüber schwerwiegenden bakteriellen Infektionen (BACHRACH ET AL., 2003) sowie einer verminderten Inzidenz von Autoimmunerkrankungen (KOLETZKO ET AL., 1989; PISACANE ET AL., 1994) aufweisen. Die Studienkohorte bestand aus 196 gesunden Kindern im Alter zwischen 26 Tagen und 12 Jahren und 352 Tagen. Diese wurde in vier Altersgruppen unterteilt (<1, 1- <3, 3- <6 und 6-<13 Jahre) und mittels eines Fragebogens im Hinblick auf ein möglicherweise vorhandenes Bias bezüglich exogener Einflussfaktoren wie Impfungen, Nikotinexposition (FELESZKO ET AL., 2006) und allergische Erkrankungen in der Familie (HRDÝ ET AL., 2010), die in diesem Zusammenhang diskutiert werden, überprüft. Dabei zeigten sich keine signifikanten Unter-schiede zwischen den Gruppen. Alle immunologischen Parameter wurden in peripherem, heparinisiertem Blut ermittelt. Zunächst wurde mittels Durchflusszytometrie (FACS) eine Phänotypisierung, anhand von antikörpermarkierten Oberflächenantigenen der T-, B- und NK-Zellpopulationen („Immun-status“), durchgeführt. Des Weiteren wurden die mononuklearen Zellen des peripheren Blutes (PBMC) mittels PMA und Ionomycin stimuliert und die Zytokinsekretion durch Brefeldin blockiert. Durch FACS-Analyse wurde die nach 20-24 stündiger Anregung in der Kultur vorhandene intrazellulärer Zytokinexpression von IL2, IFNγ, TNFα, IL4, IL10, TGFβ und IL17 in den T-Zellpopulationen ermittelt. In einem zweiten Schritt wurde der Quotient aus IFNγ und IL4 berechnet, um das Verhältnis zwischen TH1 und TH2 zu analysieren. Das Datenmaterial zeigt die Entwicklung der T-Zell-Subpopulationen mit dem Alter. Junge Kinder zeigen eine durch regulatorische T-Zellen (Treg) bzw. TH0-Zellen vorherrschende TGFβ und IL2-Expression, während ältere Kinder das gesamte Repertoire an TH1 (IFNγ, TNFα) und TH2-Zytokinen (IL4), insbesondere durch T-Gedächtniszellen, exprimieren. Diese Ergebnisse bestätigten bereits zuvor beschriebene – vom Faktor Stillen unabhängige – altersabhängige Veränderungen der Zellpopulationen und der Zytokinexpression. Aus diesem Grund konnte von einer „normalen Verteilung“ der Studienkohorte ausgegangen werden. Zwischen gestillten und nicht-gestillten Kindern hat sich gezeigt, dass sich die Größe und das Verhältnis der übergeordneten Zellpopulationen (T-Helferzellen, zytotoxische T-Zellen) sowie die Reifung der T-Zellen (naive T-Zellen, T-Gedächtniszellen) bezogen auf das Alter nicht unterscheiden. Hingegen zeigt der Faktor Stillen in der Tat einen Einfluss auf die TH1/TH2-Balance. Bei gestillten Kindern lässt sich eine stärkere Gewichtung in Richtung der TH2-Zytokine feststellen (niedrigere IFNγ/IL4-Ratio), so dass davon auszugehen ist, dass Stillen einen so genannten TH2-Shift induziert. Dieses gegenüber nicht-gestillten Kindern „verschobene“ Gleichgewicht bleibt bis zur Altersgruppe der 6-13 Jährigen konstant. Gestillte Kinder haben zudem, im Vergleich zu Formula-ernährten Kindern, ein höheres Vermögen TH1-Zytokine wie TNFα und IFNγ zwischen dem dritten und sechsten Lebensjahr zu bilden. Diese Daten entsprechen nicht einem vorherrschenden TH2-Muster und einer Allergiedisposition, aber sie können die geringere Inzidenz von bakteriellen Infektionen im Vorschulalter (TH1-Antworten benötigt) und von TH1-vermittelten Autoimmunerkrankungen bei gestillten Kindern erklären. Aufgrund der Ergebnisse wird deutlich, dass Muttermilch einen bedeutenden Einfluss auf das Immunsystem hat. Insbesondere konnte gezeigt werden, dass der Einfluss der Muttermilchernährung über den eigentlichen Zeitraum des Stillens hinausreicht. Eine Prägung des Immunsystems durch die Muttermilch, während der frühen Kindheit, erscheint deshalb sehr wahrscheinlich. Diese Ergebnisse sollten selbstverständlich durch weiterreichende Studien, die eventuell vorhandene weitere Störgrößen wie genetische Prädispositionen oder auch Umwelttoxine einschließen, verifiziert werden. Zudem wäre es von Interesse welche in der Muttermilch enthaltene Stoffe zu diesem TH2-Shift beitragen oder ob es sich bei den Einflussfaktoren vielmehr um in der Muttermilch nicht enthaltene Stoffe handelt, die in Formula-Nahrung enthalten sind, wie zum Beispiel Kuhmilchantigene. Schlussendlich bleibt festzuhalten, dass Muttermilch erwiesene positive Vorteile mit sich bringt, wie geringere Infektionsraten (Atemwegsinfektionen, Otitis media) und eine Risiko-verminderung für bestimmte Erkrankungen (Diabetes mellitus Typ1, Morbus Crohn, Multiple Sklerose) im späteren Leben. Die Ergebnisse dieser Arbeit können bestätigen, dass das Stillen mit Muttermilch tatsächlich einen Einfluss auf die Entwicklung des individuellen Immunsystems hat, der auch nach dem Abstillen weiter anhält. Eine wichtige Rolle kann diese Erkenntnis bei der Beratung werdender Mütter spielen, gerade in Hinblick auf ein gegebenenfalls erhöhtes endogenes familiäres Risiko für beispielsweise Autoimmunerkrankungen. Folgearbeiten sind sicher wünschenswert, um den pathophysiologischen Hintergrund dieser beobachteten Daten besser zu verstehen. === The aspiration to understand the construction, the function as well as the development of the immune system is for a long time in the centre of the interest of many research projects, in particular to develop new attempts of treatment for immunological relevant clinical pictures on basis of the won knowledge. Breast-feeding could be an important factor which plays an important role by the development and differentiation of T-cell subsets and cytokine profiles in infancy and childhood. The objective of the doctorate work presented here was to examine the potential effect of the factor breast-feeding for the development, the distribution and the differentiation of cell populations as well as the expression of cytokines with healthy children. This happened in particular in view of a possibly available Shift of the relative distribution of the TH1 and TH2 cytokines, because in retrospective cohort studies could be already demonstrated, that breastfed children show a lower susceptibility for serious bacterial infections (BACHRACH ET AL.,2003) as well as a decreased incidence of autoimmune illnesses (KOLETZKO ET AL.,1989; PISACANE ET AL.,1994). The study cohort existed of 196 healthy children at the age between 26 days and 12 years and 352 days. This was divided into four age groups (<1, 1-<3, 3-<6 and 6-<13 years) and by means of a questionnaire in view of a possibly available Bias with regard to exogenous factors of influence like vaccinations, nicotine exposition (FELESZKO ET AL.,2006) and allergic illnesses in the family (HRDÝ ET AL.,2010) which are discussed in this connection, checks. Besides, no significant differences appeared between the groups. All immunological parametres were determined in peripheral, heparinised blood. First a phenotype determination, on the basis of antibody-marked surface antigens of the T-, B- and NK-cell populations ("immune status"), was carried out by means of flow cytometry (FACS). Besides the mononuclear cells of the peripheral blood (PBMC) were stimulated by means of PMA and Ionomycin and the cytokine secretion was blocked by Brefeldin. By FACS analysis the cytokin expression of IL2, IFN γ, TNF α, IL4, IL10, TGF β and IL17 in the T-cell subpopulations was determined. In the second step the quotient from IFN γ and IL4 was calculated to analyse the relation between TH1 and TH2. The data material shows the development of the T-cell subsets with the age. Young children show one by regulatory T-cells (Treg) or TH0-cells prevailing TGF β and IL2 expression, while older children can produce the whole repertoire of TH1-(IFN γ, TNF α) and TH2-cytokines (IL4), in particular by memory T-cells. These results already confirmed before described – from the factor breast-feeding independent – changes of the cell populations and the cytokine production dependent on age. That's why could be gone out from a „normal distribution“ of the study cohort. Between breastfed and non-breastfed infants has appeared that the size and the relation of the higher cell populations (T-helper cells, zytotoxic T-cells) as well as the maturation of the T- cells (naive T-cells, memory T-cells) did refer to the age make no distinction. Indeed, however, breastfeeding shows an influence on the TH1/TH2-balance. Breastfed children show a stronger weighting in the direction of the TH2-Zytokine (lower IFN γ/IL4-Ratio), so that is to be assumed from the fact that breast-feeding induces a so-called TH2-Shift. These towards non-breastfed children "postponed" balance remains up to the age group of the 6-13 year-old steady. Besides, breastfed children have a higher ability, in comparison to Formula-fed children, to produce TH1-Zytokine like TNF α and IFN γ between the third and sixth year of life. These data do not correspond to a prevailing TH2 pattern and an allergy arrangement, but they can explain the lower incidence of bacterial infections in the pre-school age (TH1-answers needed) and from TH1-provided auto immune illnesses with breastfed children. On account of the results becomes clear that breastmilk has an important influence on the immune system. In particular it could be shown that the influence of breastmilk stretches beyond the real period of the breast-feeding. Therefore, an imprinting of the immune system by breastmilk, during the early childhood, seems very likely. These results should be verified of course by the handing on studies which enclose, perhaps, available other sturgeon dimensions like genetic prearrangements or also environmental toxins. Besides, it would be of interest which ingredients of breastmilk to this TH2-Shift contribute or whether it concerns with the factors of influence rather materials not contained in the mother's milk which are included in Formula food, as for example cow's milk antigens. Finally remains to stick that mother's milk brings proved positive advantages with itself, how lower infection rates (breath way infections, Otitis media) and a risk decrease for certain illnesses (diabetes mellitus Typ1, Morbus Crohn, multiple sclerosis) in the later life. The results of this work can confirm that the breast-feeding with mother's milk really has an influence on the development of the individual immune system. An important role can play this knowledge with the consultation of mothers, just in view of an endogenous informal risk raised if necessary for example auto immune illnesses. Subsequent works are surely desirable to understand the pathophysiological background of these observed data better.