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Jun 10, 2023

Wie pränatale Opioidexposition die Atmung bei Neugeborenen beeinträchtigt

Die Exposition gegenüber Opioiden im Mutterleib beeinträchtigt die Entwicklung wichtiger Schaltkreise

Die Exposition gegenüber Opioiden im Mutterleib beeinflusst die Entwicklung wichtiger Schaltkreise im Gehirn und Rückenmark, die die Atmung steuern, wie eine neue Studie der University of Oregon zeigt.

Die von Adrianne Huxtable in der Abteilung für Humanphysiologie und dem Institut für Neurowissenschaften der UO geleitete Studie wurde kürzlich in Frontiers in Physiology veröffentlicht. Die Ergebnisse könnten zu besseren Behandlungen und Interventionen für gefährdete Säuglinge führen.

Mit dem Anstieg des Opioidkonsums in den Vereinigten Staaten stieg auch die Zahl der Säuglinge, die während der Schwangerschaft den Suchtmitteln ausgesetzt waren. Bei diesen Babys kommt es nach der Geburt häufig zu Entzugserscheinungen und einige haben längerfristige gesundheitliche Probleme.

Huxtables Labor konzentriert sich darauf, wie Gehirn und Rückenmark die Atmung steuern. Opioide verlangsamen die Atmung und Herzfrequenz, und opioidexponierte Säuglinge haben neben anderen Symptomen häufig Atembeschwerden. Es sei jedoch schwierig herauszufinden, wie sich Opioide genau auf die Bildung der neuronalen Schaltkreise auswirken, die die Atmung steuern, sagte Huxtable, da die Exposition kaskadierende Auswirkungen auf die Entwicklung haben kann.

„Wir wissen, dass Opioide andere Aspekte der neuronalen Entwicklung beeinträchtigen können“, sagte Huxtable, der Teil des College of Arts and Sciences ist. „Wir wollen herausfinden, ob diese Atemdefizite zu Beginn der Entwicklung auf Opioide zurückzuführen sind oder ob sie auch später die Schaltkreise prägen.“

Forscher setzten trächtige Ratten ungefähr zu dem Zeitpunkt, zu dem die rhythmische Atemaktivität beim Fötus einsetzt, Opioiden aus. Diese rhythmische Aktivität, die eine relativ späte Entwicklung darstellt, ist Voraussetzung für die Atmung außerhalb der Gebärmutter. Zu Beginn haben sich bereits viele andere wichtige neuronale Schaltkreise gebildet.

Anschließend isolierte das Team Teile der atembezogenen neuronalen Schaltkreise von den Nachkommen und untersuchte sie fünf Tage lang in einer Schale. Diese Neuronen würden außerhalb des Körpers weiterarbeiten, auch wenn kein Sauerstoff ausgetauscht werde, erklärte Huxtable. Forscher fanden heraus, dass sich Opioide im Nervensystem neugeborener Ratten, die in der Gebärmutter exponiert waren, festhielten und die Atemkontrolle in den ersten Tagen nach der Geburt beeinträchtigten.

Ein Interessengebiet war der primäre Atemrhythmusgenerator, der Teil des Hirnstamms, der die Atmung ohne bewusstes Nachdenken gleichmäßig aufrechterhält. Bei den meisten Menschen, die an einer Opioid-Überdosis sterben, ist dieser Rhythmusgenerator stummgeschaltet, sodass Wissenschaftler wissen, dass die Medikamente diesen Mechanismus beeinflussen, sagte Huxtable.

Bei den Versuchsratten reagierten die rhythmusregulierenden Schaltkreise weniger empfindlich auf nach der Geburt verabreichte Opioide, was auf dauerhafte Veränderungen durch die Exposition während der Entwicklung schließen lässt.

Es sei jedoch überraschend, wie weitreichend die Auswirkungen auf die Entwicklung innerhalb der Atemwege seien, sagte Huxtable. Die Wirkung der Medikamente ging weit über den Atemrhythmusgenerator hinaus und beeinträchtigte die Aktivität vieler neuronaler Schaltkreise im Zentralnervensystem, die die Atmung steuern.

„Der nächste Schritt besteht darin, einzugrenzen, wo innerhalb dieser zentralen Atmungsnetzwerke dies geschieht, ob es sich um Veränderungen in Neuronen oder Stützzellen handelt“, sagte Huxtable. Ihr Team möchte außerdem untersuchen, ob verschiedene Opioide ähnliche Wirkungen haben.

– Von Laurel Hamers, Universitätskommunikation

Diese Arbeit wurde durch das Renée James Seed Grant der University of Oregon und NIH DA054295 unterstützt.