Melatonin dämpft die Entzündung der fetalen Membran, die mit einer Frühgeburt einhergeht

Eine neue Ex-vivo-Studie zeigt, wie Melatonin durch Infektionen ausgelöste Entzündungen der fetalen Membran lindern kann und liefert neue Hinweise für zukünftige Strategien gegen entzündungsbedingte Frühgeburten.

In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Wissenschaftliche Berichteuntersuchte eine Forschergruppe in einem Ex-vivo-Modell, ob Melatonin durch Lipopolysaccharid induzierte Entzündungen in menschlichen fetalen Membranen reduziert, und stellte fest, ob der TLR4/MyD88/NF-κB-Signalweg an diesem Effekt beteiligt ist.

Hintergrund

Frühgeburten sind eine der Hauptursachen für Kindersterblichkeit und Morbidität. Eine infektionsbedingte Entzündung der fetalen Membranen ist ein wichtiger Auslöser früher Wehen, da sie die Freisetzung von Entzündungsmolekülen stimuliert, die diese schützenden Gewebe schwächen. Die Zirbeldrüse und die Plazenta produzieren Melatonin, das den zirkadianen Rhythmus, einschließlich der Schlaf-Wach-Zeit, reguliert und Entzündungsreaktionen hemmt. Während der Schwangerschaft steigt die Melatoninproduktion deutlich an und kann die sich entwickelnde Umgebung des Fötus beeinflussen. Um herauszufinden, wie Melatonin die Regulierung von Entzündungen in menschlichen fötalen Membranen beeinflusst, sind weitere Untersuchungen erforderlich.

Über die Studie

In der Studie wurden 12 gesunde Frauen ausgewählt, die einen unkomplizierten Kaiserschnitt ohne vorherige Wehen hatten, und von jeder wurden fetale Membranen entnommen. Die Frauen litten während der Schwangerschaft weder an Diabetes mellitus noch an Bluthochdruck (Hypertonie), Fettleibigkeit oder anderen Stoffwechselerkrankungen oder im dritten Trimester ihrer Schwangerschaft an einer Harnwegs- oder Vaginalinfektion. Fötale Gewebeproben wurden in einem Zweikammer-Kultursystem kultiviert, das die natürliche Trennung der der Mutter zugewandten Choriodezidualregion und der dem Fötus zugewandten Amnionhöhle bewahrt. Jede Seite der fetalen Membran wurde unabhängig behandelt. Die Tests wurden in unabhängigen experimentellen Teilmengen dieser Proben durchgeführt.

Vor der LPS-Exposition behandelten die Forscher die Kompartimente 24 Stunden lang mit Melatonin in einer physiologischen Fruchtwasserkonzentration (1 nM) und verabreichten ihnen dann aufgrund der kurzen Halbwertszeit alle 6 Stunden frisches Melatonin. Um eine mit einer bakteriellen Infektion verbundene Entzündung zu reproduzieren, wurde die Choriodezidualseite anschließend Lipopolysaccharid (LPS; 500 ng/ml), einem bakteriellen Endotoxin, ausgesetzt, während die Melatoninbehandlung fortgesetzt wurde. Zusätzlich zur LPS-Behandlung wurden einige Proben gleichzeitig mit Luzindol, einem nicht-selektiven Melatoninrezeptor-Antagonisten, behandelt, um festzustellen, ob Melatoninrezeptoren für die beobachteten Wirkungen verantwortlich sind.

Nach der Behandlung analysierten die Forscher die Zytokin- und Chemokinspiegel mittels ELISA, einschließlich TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, CCL2, CCL3 und CCL5. Darüber hinaus verwendeten die Forscher die quantitative Polymerasekettenreaktion (qPCR) zur Messung der Genexpression sowie ELISA und Western Blot zur Analyse der TLR4-, MyD88- und NF-κB-Proteine.

Studienergebnisse

Die Exposition gegenüber LPS löste eine starke Entzündungsreaktion sowohl im choriodezidualen als auch im amniotischen Bereich der fetalen Membranen aus. Es erhöhte die Sekretion der proinflammatorischen Zytokine TNF-α, IL-1β und IL-6 sowie des entzündungshemmenden Zytokins IL-10. Melatonin reduzierte die Sekretion aller vier Zytokine erheblich, mit deutlichen Reduzierungen von TNF-α und IL-1β, was darauf hindeutet, dass es wichtige frühe Entzündungssignale in diesem Ex-vivo-Modell abschwächt. Bei der Behandlung von Gewebe mit Luzindol wurden viele der entzündungshemmenden Wirkungen von Melatonin verringert, was darauf hindeutet, dass diese Schutzwirkungen zumindest teilweise über Melatoninrezeptoren vermittelt wurden. Die Regulierung von IL-6 unterschied sich zwischen dem Choriodezidual- und dem Amnionkompartiment, was darauf hindeutet, dass IL-6 auch durch Mechanismen reguliert werden könnte, die unabhängig von Melatoninrezeptoren sind.

Die Expression von Messenger-Ribonukleinsäure (mRNA) für TNF-α- und IL-1β-Gene erhöhte sich signifikant, wenn Gewebe mit LPS behandelt wurden, wurde jedoch durch Melatonin unterdrückt und durch Luzindol wiederhergestellt. Auch IL-6 war als Reaktion auf LPS erhöht, während Melatonin keinen signifikanten Einfluss auf die IL-6-mRNA hatte und die IL-10-Genexpression nicht gemessen wurde.

Die LPS-Stimulation erhöhte die Konzentrationen von CCL5, CCL2 und CCL3, Chemokinen, die an der Rekrutierung von Immunzellen während einer infektionsbedingten Entzündung beteiligt sind. Melatonin verringerte die Produktion von CCL5 und CCL3 in den fetalen Membrankompartimenten, wobei die Auswirkungen je nach Kompartiment unterschiedlich waren. Im Gegensatz dazu gab es keinen statistisch signifikanten Effekt von Melatonin auf die CCL2-Chemokinproduktion. Die CCL5-mRNA-Expression nahm zu, und sowohl CCL2 als auch CCL3 zeigten einen Trend zu einer erhöhten Expression nach LPS-Zugabe. Melatonin veränderte die Expression keines dieser drei Chemokine auf der Transkriptionsebene, was darauf hindeutet, dass die beobachteten Veränderungen auf der Sekretionsebene eher auf posttranskriptionellen Mechanismen, einer vorab gebildeten Chemokinfreisetzung oder indirekten Auswirkungen einer veränderten Zytokinsignalisierung als auf direkten Veränderungen der Chemokin-mRNA-Expression beruhen könnten.

Weitere Analysen zeigten, dass LPS TLR4, MyD88 und NF-κB, Schlüsselkomponenten des Entzündungssignalwegs, erhöhte. Melatonin reduzierte die Spiegel dieser Proteine ​​deutlich, während Luzindol diese Veränderungen weitgehend umkehrte. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Melatonin infektionsbedingte Entzündungen in menschlichen fetalen Membranen unterdrückt, indem es die Produktion entzündlicher Zytokine begrenzt, ausgewählte Chemokine reduziert und den TLR4/MyD88/NF-κB-Signalweg moduliert.

Abschluss

Die Ergebnisse zeigen, dass Melatonin eine signifikante entzündungshemmende Wirkung auf menschliche fötale Membranen ausübt, die einer LPS-induzierten Entzündung ausgesetzt sind. Es reduzierte entzündungsbedingte Messwerte, indem es die Zytokinsekretion, die Expression ausgewählter Zytokin-mRNA und die am TLR4/MyD88/NF-κB-Signalweg beteiligten Proteine ​​senkte. Diese Effekte wurden teilweise durch Melatoninrezeptoren vermittelt, obwohl einige Reaktionen anscheinend zusätzliche Mechanismen beinhalteten.

Insgesamt unterstützen die Ergebnisse die potenzielle Rolle von Melatonin-bezogenen Signalwegen bei der Begrenzung infektionsbedingter Membranentzündungen und bieten eine Grundlage für zukünftige Studien, in denen untersucht wird, ob diese Signalwege bei entzündungsbedingten Frühgeburten sicher und wirksam angegangen werden können. Da es sich hierbei um eine Ex-vivo-Studie handelte, bei der die Eihäute des reifen Fötus verwendet wurden, zeigen die Ergebnisse noch nicht, dass eine Melatonin-Supplementierung eine Frühgeburt bei schwangeren Patientinnen verhindern kann.

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Quellen: