Forscher untersuchen zellfreie DNA als frühen Sepsismarker bei Fohlen

Es ist hart, ein Pferd zu sein. Besonders hart ist es, ein neugeborenes Fohlen zu sein, das in eine Welt voller Mikroben und Bakterien geworfen wird und dessen einziger anfänglicher Schutz gegen verheerende Infektionen die Antikörper sind, die man aus der Muttermilch, dem Kolostrum, erhält. Forscher der North Carolina State University wollten herausfinden, ob ein Biomarker, der mit schweren Infektionen beim Menschen korreliert, dies auch bei Fohlen tun kann, um kranke Fohlen möglicherweise frühzeitig zu identifizieren.

„Fohlen sind für ihre Antikörper auf Kolostrum angewiesen, aber sie müssen es innerhalb der ersten 12 bis 24 Stunden ihres Lebens bekommen“, sagt Katie Sheats, außerordentliche Professorin für Pferdegrundversorgung an der NC State. „Es kann so viel schiefgehen – vielleicht steht das Fohlen nicht schnell genug auf, saugt nicht genug oder die Qualität des Kolostrums ist schlecht – dann bekommt das Fohlen nicht genug Antikörper. Wir nennen das ‚Versagen der passiven Übertragung‘.“

Bei bis zu 25 % der Fohlen kommt es zu einer unzureichenden passiven Übertragung. Etwa 10 % der Fohlen erleiden schwere Infektionen oder Sepsis, und zwischen 40 % und 60 % dieser septischen Fohlen sterben.

Sie sehen, warum eine frühzeitige Erkennung entscheidend ist.

Eine vielversprechende Methode zur Früherkennung ist zellfreie DNA (cfDNA), also DNA-Fragmente, die von Zellen in Körperflüssigkeiten wie das Blut abgegeben werden. Sowohl bei Säuglingen als auch bei Erwachsenen mit Sepsis steigen die cfDNA-Werte im Blut aufgrund der Aktivierung von Neutrophilen.

Neutrophile sind die Ersthelfer des Immunsystems. Sie sind weiße Blutkörperchen, die Bakterien abtöten. Eine Methode, mit der Neutrophile Bakterien abtöten, ist ein Prozess namens NETose, der genau das ist, wonach es sich anhört. Stellen Sie sich eine Schar winziger Spider-Men vor, die Netze aus ihrer eigenen DNA auswerfen. Die Netze sind klebrig, wie die Netze von Spider-Man, und sie enthalten zerstörerische Enzyme, die die Bakterien abtöten, die in ihnen stecken bleiben.

„Neutrophile sind immer im Blutkreislauf vorhanden, bleiben aber inaktiv, bis sie Anzeichen einer Infektion erhalten“, sagt Sheats. „Wirklich schwere Infektionen – wie Sepsis – können eine überwältigende Aktivierung der Neutrophilen verursachen, und einige dieser Neutrophilen setzen NETs frei. Die Stränge der NETs sind cfDNA, weshalb wir bei Sepsis erhöhte cfDNA-Werte erwarten. Wir haben einige erste Daten, die darauf hindeuten, dass dies bei erwachsenen Pferden der Fall ist, also wollten wir sehen, ob wir cfDNA als Marker für die frühe Sepsiserkennung bei Fohlen verwenden können.“

Sheats und ein Forschungsteam von der North Carolina State University untersuchten die cfDNA-Werte in Blutplasmaproben von 60 Fohlen. Die Fohlen wurden in drei Gruppen unterteilt: gesund, krank, aber nicht septisch und septisch.

Überraschenderweise stellten die Forscher fest, dass sich die cfDNA-Werte zwischen den drei Gruppen nicht unterschieden. Eine mögliche Erklärung könnte sein, dass die Netzwurf-Neutrophilen eines Fohlens einfach weniger effektiv sind.

„Wir wissen, dass das Alter eine Rolle spielt, wenn es um die Funktion der Neutrophilen geht“, sagt Sheats. „Studien zeigen, dass Neutrophile von Säuglingen nicht so gut darin sind, NETs freizusetzen wie Neutrophile von Erwachsenen. Als nächsten Schritt dieses Projekts wollen wir herausfinden, wie sich das Alter und Umstände wie das Versagen des passiven Transfers auf die NETose der Neutrophilen bei Fohlen auswirken.“

„Aufgrund der Ergebnisse unserer aktuellen Studie vermuten wir, dass Fohlenneutrophile nicht gut darin sind, NETs zu bilden. Wenn das stimmt, könnte es helfen zu erklären, warum Fohlen so anfällig für Infektionen sind und letztlich zu einem besseren Verständnis führen, wie das Immunsystem von Fohlen funktioniert.“

Die Studie ist veröffentlicht In Veterinärwissenschaften. Sheats ist der korrespondierende Autor und die NC State-Studentin Kallie J. Hobbs ist die Erstautorin. Die wissenschaftliche Hilfskraft Bethanie L. Cooper und die Assistenzprofessorin für Pferdemedizin Katarzyna Dembek, beide von der NC State, haben ebenfalls an der Arbeit mitgewirkt.