Hat das Immunsystem der Mutter Ihr fötales Gehirn beeinflusst?

Forscher untersuchen die Auswirkungen des Immunsystems einer schwangeren Mutter.

Forscher haben herausgefunden, dass ein aktiveres Immunsystem bei einer schwangeren Mutter das Gehirn ihres sich entwickelnden Fötus negativ beeinflussen kann.

Frühere epidemiologische Studien zeigten einen Zusammenhang zwischen der mütterlichen Entzündung (dh der Aktivierung des mütterlichen Immunsystems) und einem Anstieg der Wahrscheinlichkeit eines Kindes, eine psychiatrische Erkrankung zu entwickeln, beispielsweise Schizophrenie oder Autismus. ^{1 Die} Forschung in anderen Tiersystemen legte auch einen Zusammenhang zwischen der Immunantwort einer Mutter und negativen kognitiven Konsequenzen für ihre Nachkommen nahe. ²

Quelle: Gerd Altmann / Pixabay

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Lange glaubte man, dass die Immunantwort spezifisch auf Infektion und Entzündung bezogen ist – was auf die Infiltration eines Virus- oder Bakterienstamms hindeutet. Wie sich herausstellt, ist die Infektion nur einer der Gründe für die Immunantwort – der ständige Einfluss des Immunsystems, in diesem Fall auf einen wachsenden Fötus, ist größer als bisher angenommen. ³

Forscher an der Oregon Health & Science University versuchten, das derzeitige Wissen auf diesem Gebiet zu erweitern, indem sie eine Längsschnittstudie über die Auswirkungen der mütterlichen Entzündung während der Schwangerschaft auf die Bildung neonataler neuronaler Netzwerke und des Arbeitsgedächtnisses im Alter von zwei Jahren durchführten. ⁴ Das von Marc D. Rudolph geleitete Forscherteam verfolgte einen mehrgleisigen Ansatz: Zunächst wurde die maternale Immunaktivität durch Testen auf Marker Interleukin-6 untersucht und dann eine Kombination aus funktioneller Magnetresonanztomographie von Neugeborenen und maschinellen Lernmethoden verwendet evaluieren seine Relevanz bei der Schaffung neuronaler Netze. Dann werteten sie das Arbeitsgedächtnis dieser Kinder im Alter von zwei Jahren aus.

Interleukin-6, oder IL-6, ist ein Zytokin, das im gesamten fetalen Gehirn gefunden werden kann. Cytokine sind Entzündungsmarker, von denen gezeigt wurde, dass sie für verschiedene Gehirnprozesse wichtig sind, einschließlich des Axonwachstums und der Bildung von Synapsen. Diese Eigenschaften machen das Studium von Zytokinen und ihren Rezeptoren attraktiv, da sie das Potenzial haben, den Verlauf der Neurogenese zu beeinflussen. Folglich haben Rudolph et al. wählten IL-6 als Indikator für systemische Entzündungen bei den von ihnen untersuchten Schwangeren.

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Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) wurde verwendet, um neonatale Gehirnaktivitätsdaten zu sammeln, um schließlich ein Modell zu erstellen, mit dem die Forscher die maternale IL-6-Konzentration vorhersagen konnten. Die fMRT ist eine Technik, um den Blutfluss zu erkennen und Rückschlüsse auf die neuronale Aktivierung zu ziehen. Mit anderen Worten, die Annahme ist, dass ein erhöhter Blutfluss ein Indikator für eine erhöhte Gehirnaktivität ist. Sie kombinierten diese Technik mit Methoden des maschinellen Lernens, um den Einfluss der mütterlichen Immunaktivität auf die Entwicklung neuronaler Netzwerke bei Nachkommen abzuschätzen.

Das Forschungsteam testete daraufhin das Arbeitsgedächtnis dieser Kinder im Alter von zwei Jahren. Das Arbeitsgedächtnis fällt unter die breite Kategorie der “exekutiven Funktion”. Exekutivfunktion bezieht sich auf kognitive Prozesse, die zielgerichtetes Verhalten unterstützen, und Arbeitsgedächtnis erfordert insbesondere die Fähigkeit, Informationen zu behalten, um sie zu verarbeiten (Entscheidungsfindung möglich) ), und kann ab ungefähr zwei Jahren verhört werden. Ein funktionelles Arbeitsgedächtnis ist in jungen Jahren kritisch, weil es die Grundlage für höherwertige Kognition im späteren Leben bildet. ⁶

Basierend auf IL-6-Spiegeln und FMRI-Ergebnissen haben Rudolph et al. fanden heraus, dass funktionelle Konnektivität innerhalb und zwischen neonatalen Gehirnnetzwerken verwendet werden könnte, um ein Modell zur Schätzung der IL-6-Konzentrationen einer Mutter während des gesamten Schwangerschaftsverlaufs zu erstellen und Gehirnregionen zuzuordnen, die zuvor mit dem Arbeitsgedächtnis in Verbindung gebracht wurden.

Sie fanden auch heraus, dass IL-6-Messungen im Verlauf der Schwangerschaft tatsächlich ein Arbeitsgedächtnis vorhersagten – eine erhöhte systemische Immunaktivierung der Mutter war signifikant mit einer verminderten Arbeitsgedächtnisleistung bei den Nachkommen assoziiert. Im Durchschnitt hatten die IL-6-Spiegel im dritten Trimester der Schwangerschaft das stärkste Gewicht bei der Vorhersage des Arbeitsgedächtnisses eines Kindes im Alter von zwei Jahren.

Diese Forschung legte eine Basis für die Dissoziierung post-versus pränataler Einflüsse auf die Entwicklung des Gehirns fest. Dieses Wissen hat die Möglichkeit eines frühen Eingreifens und damit bessere Ergebnisse auf dem Weg eröffnet.

Verweise

[1] Buka, SL et al. Mütterliche Infektionen und nachfolgende Psychosen im Frühjahr. Bogen. Gen. Psychiatry 58, 1032-1037 (2001).

[2] Hava, G., Vered, L., Yael, M., Mordechai, H. & Mahoud, H. Verhaltensänderungen in adulten Frühlingsmäusen nach maternaler Infektion während der Schwangerschaft. Entwickler Psychobiol. 48, 162-168 (2006).

[3] Knuesel, I. et al. Mütterliche Immunaktivierung und abnorme Gehirnentwicklung bei ZNS-Störungen. Nat. Rev. Neurol. 10, 643-660 (2014).

[4] Rudolph MD, Graham AM, Feczko E, et al. Das mütterliche IL-6 während der Schwangerschaft kann aus der Konnektivität des Neugeborenengehirns geschätzt werden und sagt dem Kind ein zukünftiges Arbeitsgedächtnis voraus. Nature Neurologie. 2018: 1-8.

[5] Deverman, BE & Patterson, PH Cytokines und ZNS-Entwicklung. Neuron 64, 61-78 (2009).

[6] Beck, DM, Schaefer, C., Pang, K. & Carlson, SM Exekutivfunktion bei Vorschulkindern: Test-Retest-Reliabilität. J. Cogn. Entwickler 12, 169-193 (2011).