Wechselwirkungen zwischen pulmonalen neuroendokrinen Zellen und Immunzellen: Implikationen für die kongenitale Zwerchfellhernie

• Antragstellerin: Dr. Annika Brandau
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie ; Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 582775427

Die kongenitale Zwerchfellhernie (CDH) ist eine Entwicklungsstörung des Neugeborenen, die durch eine komplexe, mehrstufige Pathologie gekennzeichnet ist. Anatomisch stehen ein Zwerchfelldefekt und eine pulmonale Hypoplasie im Vordergrund, häufig verbunden mit einer pulmonalen Hypertonie. Zusätzlich treten zelluläre Differenzierungsstörungen auf, darunter eine Hyperplasie pulmonaler neuroendokriner Zellen (PNECs) in CDH-Lungen. PNECs sind innervierte sensorische Epithelzellen, die Neuropeptide freisetzen und neben der Weiterleitung chemischer und physikalischer Reize aus den Atemwegen möglicherweise auch mit lokalen Immunzellen interagieren. Zudem ist CDH durch eine lokale pulmonale Entzündungsreaktion sowie wiederkehrende respiratorische Infektionen gekennzeichnet; therapiebedingte Faktoren wie die mechanische Beatmung können dieses inflammatorische Milieu zusätzlich verstärken oder aufrechterhalten. Vor diesem Hintergrund zielt das Projekt darauf ab, die zellulären und molekularen Mechanismen des bidirektionalen Crosstalks zwischen PNECs und Immunzellen im Lungenepithel zu untersuchen, um neue Mechanismen der pulmonalen Immunpathologie aufzudecken. Hierzu werden Air-Liquid-Interface-(ALI)-Kulturen aus Trachealaspiraten gesunder Spender und CDH-Patienten etabliert und charakterisiert. Durch sequenzielle Stimulation mit TNF-α (inflammatorisches Signal) und cGRP (PNEC-Aktivierung) werden Effekte auf die PNEC-Differenzierung, das Clustering, die Neuropeptidfreisetzung, Zytokinprofile und die Immunzellaktivierung analysiert. Mittels Live-Cell Imaging werden dynamische Eigenschaften von PNECs unter diesen Bedingungen erfasst. Der Vergleich von Kulturen mit und ohne zugesetzte Immunzellen ermöglicht die Identifikation wechselseitiger Reaktionen. Zusätzlich wird durch gezielte Modulation des Notch-Signalwegs untersucht, ob und in welchem Ausmaß eine inflammationsbedingte Reaktivierung von Notch in PNECs deren Proliferation und Transdifferenzierung beeinflusst. Die gewonnenen mechanistischen Erkenntnisse werden ein grundlegendes Verständnis der epithelial-immunologischen Kommunikation in der Lunge vermitteln und aufzeigen, wie inflammatorische Signale und PNEC-Aktivierung gemeinsam die Gewebehomöostase regulieren. Darauf aufbauend werden potenzielle pathophysiologische Implikationen für CDH abgeleitet, insbesondere hinsichtlich verstärkter Immunzellinfiltration und pulmonalem Remodeling. Damit leistet das Projekt einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Rolle des PNEC-Immun-Crosstalks in pulmonaler Gesundheit und Krankheit.

• DFG-Verfahren: Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeber: Professor Dr. Robbert J. Rottier