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1  Einleitung

1.1 Ischämie-/Reperfusionsschaden und immunologische Antwort nach Nierentransplantation

Die Abstoßung des Transplantats stellt das zentrale Problem nach einer Organtransplantation dar. Diese kann hyperakut, akut, subakut oder chronisch verlaufen. In den Anfängen der experimentellen und klinischen Organtransplantation wurden sämtliche auftretenden Rejektionsereignisse auf spezifische Immunreaktionen, die entweder zellulär oder über Antikörper abliefen, zurückgeführt. Entsprechend konzentrierten sich Theorien und Studienprotokolle in erster Linie auf die Mechanismen der Transplantatabstoßung als Hauptursache für den Organverlust. Dabei bildeten den Kern des immunologischen Verständnisses der Rejektion Phänomene der spezifischen Immunabwehr wie T-T-Zell-Interaktion, T-B-Zell-Interaktion, Antigenpräsentation über den T-Zell-Rezeptor und Lymphozytenaktivierung, welche sich gegen Fremdantigene - den „major histocompatibility complex“ (MHC) - auf den Zellen des Spenderorgans richten.

Nach der Einführung potenter immunsuppressiver Medikamente wie Cyclosporin A (CsA) und Muromonab-CD3 (OKT3) zu Beginn der achtziger Jahre des 20. Jahrhunderts konnten die Ein-Jahres-Überlebensraten nach allogenen Nierentransplantationen von bisher 60 % auf 80 – 90 % erheblich gesteigert werden (1, 2, 3). Durch verbesserte immunsuppressive Regime in den neunziger Jahren konnte zwar das Auftreten akuter Rejektionsereignisse verringert werden (4), aber trotz dieser Fortschritte konnte das Langzeitüberleben der allogenen Spenderorgane nicht wesentlich verlängert werden. Die chronische Rejektion bildet dabei die Hauptursache für den späten Verlust der transplantierten Niere mit einer Inzidenz von 3 – 5 % per anno (5, 6).

Neben immunologischen Faktoren haben unspezifische Mechanismen eine entscheidende Bedeutung für das Transplantatüberleben. Dies konnte erstmals 1995 in einer bahnbrechenden klinischen Studie gezeigt werden. Verglichen wurden die 3-Jahres-Überlebensraten von Transplantaten bei 497 nicht verwandten, 3368 verwandten Lebendspenden und über 43000 kadaverischen Organspenden (7). Überraschenderweise zeigte sich nach Lebendspende trotz [Seite 7↓]niedrigerer HLA-Kompatibilität ein höheres Transplantatüberleben (> 80%) als nach Leichenspende (ca. 70%). Als Hauptursache für das schlechtere Abschneiden der kadaverischen Organe wurde eine Verringerung der Nephronzahl durch Schädigung der Nieren bereits vor der Implantation diskutiert. In den darauf folgenden Jahren konnte in vielen Studien der Einfluß unspezifischer Faktoren auf den Verlauf der chronischen Abstoßungsreaktion gezeigt werden (8, 9). Dabei spielt neben der Vorbelastung des Organs (Alter, Geschlecht, Diskrepanz zwischen Spender- und Empfängergröße, Vorerkrankungen wie Diabetes mellitus, Hypertension und Hyperlipidämie, Infektionen, Hirntod bzw. Trauma bei kadaverischen Spendern und Medikamententoxizität) vor allem auch die Schädigung des Organs durch Ischämie und Reperfusion während des Transports zum Empfänger und der anschließenden Implantation eine wichtige Rolle (10, 11, 12).

1.1.1 Pathophysiologie des Ischämie-/Reperfusionsschaden

Jedes vaskularisierte solide Organtransplantat ist per definitionem ein mehr oder weniger ischämisch geschädigtes und reperfundiertes Organ. Die Gesamtischämiezeit für das Transplantat ergibt sich aus der Summe der initialen warmen Ischämie, der anschließenden kalten Ischämie während der Perfusion des Organs mit Aufbewahrungslösung und des Transports und schließlich der für Revaskularisierung und Reperfusion benötigten Zeit.

Die Veränderungen im Gewebe durch Ischämie sind weitgehend bekannt. Unter Hypoxie kommt es zum Verbrauch der energiereichen Adenosintriphosphate (ATP). Es folgen der Zusammenbruch des aktiven transmembranösen Ionentransports und der Einstrom von Ionen und Wasser in die Zellen. Verlagerung von Wasser aus dem intravasalen Kompartiment nach intrazellulär führt zu Hämokonzentration, erhöhter Blutviskosität und Zellschwellung. Erhöhte Durchlässigkeit des kapillären Endothels („capillary leakage“) bedingt den Ausstrom von Makromolekülen und Plasma ins umliegende Gewebe verbunden mit interstitiellem Ödem und Gewebedruckerhöhung. Azidose führt zu schlechterer Viskoelastizität insbesondere der Leukozyten. Die Schwellung der Endothelzellen führt zusätzlich zu Lumeneinengung und damit kapillärer Obstruktion. Der Schweregrad der resultierenden Reperfusionsstörung, das sogenannte „no reflow“-Phänomen, ist abhängig von der Dauer der vorausgegangenen Ischämie [Seite 8↓](13). Bei der anschließenden Reperfusion des Gewebes kommt es zur Verstärkung der Schädigung, weil der wieder einströmende molekulare Sauerstoff insbesondere in Endothelzellen zur Bildung freier Radikale führt, welche Leukozyten aktivieren. Bereits 30 Minuten nach Ischämie/Reperfusion (IR) ist die Adhärenz der Leukozyten deutlich erhöht (13). Aktivierte Leukozyten und geschädigtes Endothel bilden wiederum freie Radikale, so dass ein Circulus vitiosus entsteht (siehe Abbildung 1).

Abb. 1: Pathophysiologische Vorgänge bei der Entstehung des mikrovaskulären Ischämie-/Reperfusionsschaden. Modifiziert übernommen aus Menger MD, Vollmar B, Glasz J et al.: Microcirculatory manifestations of hepatic ischemia/ reperfusion injury. Prog Appl Microc 1993, 19: 106. Karger, Basel. Switzerland.

1.1.2 Folgereaktionen nach Ischämie-/Reperfusionsschaden in der experimentellen und klinischen allogenen Nierentransplantation

Die wichtigsten Reaktionen auf den initialen Schaden durch Ischämie und Reperfusion sind die Bildung freier Radikale, die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine und die Aktivierung der Leukozytenadhäsion.

Zahlreiche experimentelle Studien haben gezeigt, dass an der postischämischen [Seite 9↓]Schädigung nach allogener Nierentransplantation freie Radikale beteiligt sind (14, 15). Dabei konnte auch gezeigt werden, dass Substanzen mit antioxidativen Eigenschaften (wie z. B. Superoxiddismutase oder Allopurinol) die Schädigung durch IR minimieren konnten (15). In klinischen Studien gestaltet sich allerdings der Nachweis der kurzlebigen freien Radikale schwierig. Erhöhte Aktivität freier Radikale konnte jedoch über den Metaboliten Malondialdehyd (MDA), der bei der Fettsäureoxidation durch Radikale entsteht, nach allogener Nierentransplantation nachgewiesen werden (16).

Proinflammatorische Zytokine, die von aktivierten Endothelzellen und Leukozyten freigesetzt werden, spielen eine bedeutende Rolle im Circulus vitiosus nach IR und beim Ablauf schädigender Interaktionen des immunologischen Netzwerks. Die wichtigsten sind Tumornekrosefaktor α (TNF-α), verschiedene Interleukine sowie Interferon γ. TNF-α wird in erster Linie von aktivierten Makrophagen/Monozyten, aber auch von T-Zellen sezerniert und stimuliert autokrin und parakrin Leukozyten und Endothel. Dadurch werden weitere Zytokine - vor allem Interleukin-1 (IL-1), Interleukin-6 (IL-6) und Interleukin-8 (IL-8) - ausgeschüttet und MHC- und Adhesionsmoleküle hochreguliert (17, 18). Interferon γ (IFN-γ) steigert ebenfalls die MHC-Expression nach Schädigung durch IR (18). In einem IR-Modell bei syngen transplantierten Ratten konnten erhöhte Werte für TNF-α und IL-1 bereits 15 Minuten nach Reperfusion festgestellt werden. Ebenfalls erhöht waren IL-6 und IL-10 (19).

Eine zentrale Bedeutung sowohl für die Gewebeschädigung unmittelbar nach IR wie auch für die alloantigenabhängige Immunantwort nach Transplantation besitzen die Adhäsionsmoleküle. Dabei handelt es sich um transmembranäre Proteine an der Oberfläche von Leukozyten und Endothelzellen, die sich in die drei Gruppen der Selektine, der Immunglobulinsuperfamilie und der Integrine gliedern. Entsprechend einer in mehreren Schritten ablaufenden Kaskade, auf die im folgenden Kapitel noch näher eingegangen wird, vermitteln sie Kontakt, Bindung und Transmigration zwischen Leukozyten und Endothel. Viele experimentelle und klinische Studien der vergangenen Jahre haben die Bedeutung der Adhäsionsmoleküle nach IR unterstrichen (20, 21, 22). Durch Selektinblockade mittels des Moleküls TBC-1269 konnten im Tiermodell protektive Effekte vor der Schädigung durch IR erzielt werden (23). Ebenfalls zu einer [Seite 10↓]Milderung der Schäden nach Transplantation führte der Einsatz von Antikörpern gegen Intercellular Adhesion Molecule 1 (ICAM-1) in Tierstudien an Primaten (24). Sehr gute Ergebnisse in Bezug auf strukturelle Schädigung, Nierenfunktion und Langzeitüberleben nach IR konnten im syngenen Transplantationsmodell bei Ratten mit Antisense-Oligonukleotiden gegen ICAM-1 erzielt werden, welche die Expression auf mRNA-Ebene blockieren (25, 26). Neben tierexperimentellen Erkenntnissen zeigte sich auch in Untersuchungen an humanen Biopsien eine Hochregulation der Adhäsionsmoleküle nach Transplantation und IR in der Niere. Beim Vergleich von Biopsien aus Transplantatnieren verwandter Lebendspender mit kadaverischen Spendern vor und nach Reperfusion des Organs, konnte ein Anstieg der Adhäsionsparameter und der Zellinfiltration in Abhängigkeit von der Dauer der kalten Ischämiezeit festgestellt werden (27). In einer weiteren Biopsiestudie fanden sich in Organen nach langen kalten Ischämiezeiten vermehrt neutrophile Granulozyten, was ebenfalls auf eine gesteigerte Expression der Adhäsionsmoleküle hindeutet (28). Therapeutische Intervention mit monoklonalen Antikörpern gegen Adhäsionsmoleküle zeigte sich in klinischen Studien allerdings nur teilweise erfolgreich. Bei einer komparativen Multizenterstudie konnte durch Gabe eines monoklonalen Antikörpers gegen leukocyte function-associated antigen 1(LFA-1) bei Nierentransplantierten eine signifikante Reduktion akuter Rejektionsereignisse sowie ein leicht protektiver Effekt vor verzögert einsetzender Transplantatfunktion erzielt werden (29). Entgegen erfolgreichen tierexperimentellen Studien konnte in einer Placebo-kontrollierten klinischen Multizenterstudie nach Gabe von anti-ICAM-1 kein geringeres Auftreten akuter Rejektionen und verzögerter Organfunktion in den ersten drei Monaten nach Transplantation ermittelt werden (30).

1.2 Mechanismen der Leukozytenadhäsion nach Ischämie-/ Reperfusionsschaden

Die Gewebeschädigung nach IR in der Niere führt zu Aktivierung der Endothelzellen, die daraufhin Kontakt zu den im Blut zirkulierenden Leukozyten aufnehmen. Die Mechanismen der Zell-Zell-Interaktion zwischen Endothel, Leukozyten und dem darunter liegenden Gewebe gehören zu den am intensivsten untersuchten Vorgängen innerhalb des Immunsystems (18, 22, 31, 32).


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1.2.1 Die Adhäsionskaskade

Abb. 2: Wichtige Adhäsionsmoleküle und „Chemoattractants“ beim Ablauf der Adhäsionskaskade. Modifiziert übernommen aus Andrian UH, Mackay CR: T-Cell Function and Migration. N Engl J Med 2000; 343: 1020-34.

Der biologische Hintergrund für die Kommunikation zwischen Endothel und Leukozyten besteht in der Notwendigkeit, die zirkulierenden Abwehrzellen spezifisch und effektiv an den Ort einer Gewebeschädigung zu leiten. Dabei müssen die Endothelzellen innerhalb von Sekundenbruchteilen Informationen an die passierenden Leukozyten weiterleiten und einen Erstkontakt mit diesen herstellen. Die Migration der Leukozyten aus der Blutbahn ins Gewebe erfolgt in einer Abfolge bestimmter Schritte, bei denen Adhäsionsmoleküle aus drei großen Gruppen (Selektine, Integrine und Rezeptoren aus der Immunglobulinsuperfamilie) zu unterschiedlichen Zeitpunkten an der Zelloberfläche zum Tragen kommen [Seite 12↓](siehe Abbildung 2).

1.2.2 Annäherung („Tethering“) und „Rollen“ („Rolling“)

Der erste Kontakt zwischen Leukozyten und aktiviertem Endothel – das sogenannte „Tethering“ - erfolgt über die Selektine (33). Die Selektinbindung kann charakteristischerweise innerhalb kürzester Zeit aktiviert und wieder deaktiviert werden, was zum einen den Zell-Zell-Kontakt unter Strömungsbedingungen überhaupt erst ermöglicht und andererseits zum typischen Phänomen des „Rolling“ der Leukozyten auf der Gefäßoberfläche führt. Drei unterschiedliche Selektine sind an der Adhäsion der Leukozyten ans Endothel beteiligt. L-Selektin (CD62L) findet sich auf der Oberfläche aller Leukozyten, E-Selektin (CD62E) ist nur auf der Oberfläche aktivierter Endothelzellen vorhanden und P-Selektin (CD62P) befindet sich in den Weibel-Palade-Körperchen der Endothelzellen sowie in den α-Granula der Thrombozyten. In Nierenbiopsien nach Transplantation fand sich interessanterweise ausschließlich P-Selektin thrombozytären Ursprungs (27). Allerdings ist bekannt, dass auch an der Gefäßoberfläche anhaftende Thrombozyten die Adhäsion von Leukozyten unterstützen (34). Die Liganden der Selektine sind alle mit dem fucosilierten Tetrasaccharid Sialyl-Lewis X (sLeX) ausgestattet (33). Der Rezeptor P-selectin glycoprotein ligand 1 (PSGL-1) findet sich auf neutrophilen Granulozyten, Monozyten sowie einigen Lymphozyten und ist Ligand für P- und E-Selektin. Ein weiterer Ligand für P-Selektin, der mit den sogenannten „high endothelial venules“ der lymphatischen Gewebe, einem speziellen System postkapillärer Venolen, assoziiert wird, ist Glycosilation dependent cell adhesion molecule 1 (GlyCAM-1). Das Glykoprotein E selectin ligand 1 (ESL-1) dient dagegen in erster Linie neutrophilen Granulozten zur Bindung an E-Selektin (35). An Doppel-Knockout-Mäusen für P- und E-Selektin konnte einerseits die Bedeutung der Selektine für die Leukozytenadhäsion gezeigt werden und andererseits auch eine Redundanz zwischen beiden Rezeptoren, da in Knockouts für nur eines der beiden Selektine keine signifikante Reduktion der Migration von neutrophilen Granulozyten erreicht wurde (36).


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1.2.3  Aktivierung („Triggering“) und feste Bindung („Arrest“) der Leukozyten an das Endothel

Nach der initialen durch Selektine vermittelten Interaktion mit dem Endothel werden die Leukozyten durch „Chemoattractants“, die im Rahmen der Entzündungsreaktion freigesetzt werden (Chemokine, Komplementfaktoren, IL-6, IL-8, Platelet activating factor (PAF), freie Radikale u. a.), aktiviert („Triggering“). Hierbei spielen die Integrine an der Zelloberfläche der Leukozyten eine wichtige Rolle. Integrine gehören zur Familie der heterodimeren Membranproteine und sind auf allen kernhaltigen Zellen vorhanden. Sie bestehen immer aus einer α- und einer β-Kette. Durch ihre Interaktion mit Rezeptoren aus der Immunglobulinsuperfamilie (IgSF) kommt ihnen eine zentrale Bedeutung bei der Ausbildung einer festen Bindung der Leukozyten ans Endothel („Arrest“), bei der Migration der Leukozyten aus dem Gefäßsystem und bei der Adhäsion an Zellen der extrazellulären Matrix zu (37). Durch das „Triggering“ ändern die Integrine ihre Konformation und erhöhen so ihre Bindungsaffinität für die divalent kationische Bindung an die IgSF-Rezeptoren der Endothelzellen. Es kommt zur festen Bindung der Leukozyten an das Endothel. Die für die Leukozytenadhäsion und Migration ins Gewebe wichtigen Integrine gehören im Wesentlichen zu den Gruppen der β1- und der β2-Integrine (38, 39). Die Gruppe der β1-Integrine beinhaltet Very late antigen 1 bis 6 (VLA-1 bis -6). Unter Ihnen ist insbesondere VLA-4 (α4β1) einerseits beim „Arrest“ der Leukozyten, anderseits aber auch schon beim „Rolling“ involviert (40). Außerdem ist VLA-4 Ligand für Strukturen der extrazellulären Matrix wie z.B. Fibronektin und unterstützt somit auch den Austritt der Abwehrzellen ins Gewebe (41). Zu den für den „Arrest“ und die Migration wichtigen β2-Integrinen gehören Leukocyte function-associated molecule 1 (LFA-1, CD11a/CD18, αLβ2) und Membrane attach complex 1(Mac-1, CD11b/CD18, αMβ2). LFA-1 findet sich auf nahezu allen Leukozyten (42), während Mac-1 hauptsächlich von neutrophilen Granulozyten und Monozyten exprimiert wird (43).

Die entsprechenden Bindungspartner der Leukozytenintegrine bilden Rezeptoren der sogenannten Immunglobulinsuperfamilie (IgSF) auf Endothelzellen und im Gewebe. Diese Adhäsionsmoleküle weisen eine ähnliche Struktur wie die Immunglobuline auf. Sie sind aus 90 bis 100 Aminosäuren aufgebaut, die in zwei Lagen antiparalleler β-Stränge angeordnet sind, welche durch Disulfidbrücken [Seite 14↓]stabilisiert werden (44). Die wichtigsten Vertreter der IgSF-Rezeptoren in Bezug auf die Adhäsionskaskade sind Intercellular cell adhesion molecule 1 bis 3 (ICAM-1, ICAM-2 und ICAM-3), Vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1) und Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1). Ähnlich aufgebaut wie Immunglobuline sind außerdem der T-Zell-Rezeptor (TCR), die T-Zell-spezifischen Membranproteine CD4 und CD8 sowie der major histocompatibility complex (MHC- Ι und MHC- ΙΙ ).

ICAM-1 ist ein 90-110 kDA großes transmembranäres Membranprotein. Im Rahmen der Leukozytenadhäsion bildet es den Liganden auf der Endotheloberfläche für die β2-Integrine LFA-1 und Mac-1; außerdem kann es Fibrinogen binden und so die Adhäsion der Abwehrzellen begünstigen (43, 45). Außer vom Endothel wird ICAM-1 auch von zahlreichen anderen Zelltypen wie zum Beispiel Epithelzellen, dendritischen Zellen, Makrophagen und anderen Zellen der hämatopoetischen Reihe exprimiert (46). Bereits in ungeschädigtem Gewebe humaner Nieren findet sich eine deutliche Expression vor allem auf dem Endothel und in geringerem Maß auch auf der luminalen Seite der Tubuluszellen und auf Interstitialzellen; bei Ratten wird ICAM-1 zusätzlich noch in den Glomeruli exprimiert (Kapillaren, Podozyten, Epithelzellen der Bowmanschen Kapsel) (47). Durch entzündliche Stimuli, beispielsweise bei der Gewebeschädigung nach IR, wird ICAM-1 auf Endothelzellen – aber auch auf Monozyten, dendritischen Zellen und Fibroblasten - vermehrt exprimiert (46). ICAM-2 ist ein 55 kDa großes Membranprotein, das ähnlich wie ICAM-1 von Endothelzellen, Lymphozyten und Makrophagen exprimiert wird aber durch inflammatorische Zytokine nicht hochreguliert wird (48). Auch für diesen Rezeptor sind die Liganden LFA-1 und Mac-1. In vitro konnte gezeigt werden, dass ICAM-1 und ICAM-2 teilweise redundant wirken und nur durch Blockade beider Rezeptoren die transendotheliale Migration von neutrophilen Granulozyten signifikant gesenkt wurde (49). ICAM-3 hat eine Größe von 124 kDa und hat nur LFA-1 als Liganden; es wird anders als die beiden anderen ICAM-Moleküle nur von Leukozyten exprimiert - vornehmlich wenn diese bereits am Endothel adhärent sind (50).

VCAM-1 ist ein 110 kDa großes Glykoprotein, dessen korrespondierende Liganden die α4-Integrine VLA-4 (α4β1) und α4β7 sind. Im Gegensatz zu ICAM-1 wird VCAM-1 in der gesunden Niere kaum exprimiert (vereinzelt an der [Seite 15↓]basolateralen Seite von Tubuluszellen und auf Epithelzellen der Bowmanschen Kapsel). Unter dem Einfluß von Zytokinen wird es jedoch insbesondere von Endothelzellen vermehrt exprimiert (51). In erster Linie T-Lymphozyten sowie Monozyten/Makrophagen benutzen VCAM-1/VLA-4-Interaktion sowohl für die feste Bindung ans Endothel (52), aber auch schon während des „Rolling“ alternativ bzw. additiv zu den Selektinen (53).

1.2.4 Transmigration der Leukozyten durch die Gefäßwand

Auch für die Migration der adhärenten Leukozyten durch die Endothelbarriere spielen Integrine und IgsF-Rezeptoren eine wichtige Rolle (32). In vitro konnte gezeigt werden, dass wiederum die oben beschriebenen Ligandenpaare ICAM-1/LFA-1 und VCAM-1/VLA-4 für den Durchtritt von Monozyten, Lymphozyten und neutrophilen Granulozyten wichtig sind (54, 55, 56). Neben diesen ist vor allem PECAM-1 – ein weiteres 130 kDa großes Mitglied der Ig-Superfamilie - von Bedeutung. Unter anderem ist PECAM-1 an der Zell-Zell-Verbindung der Endothelzellen beteiligt und wird deshalb bereits von allen gesunden Gefäßen stark exprimiert. Außerdem findet es sich an der Oberfläche von Neutrophilen, Monozyten und T-Lymphozyten. Bei der Transmigration interagiert vermutlich PECAM-1 auf Leukozyten mit endothelialem PECAM-1. In vitro und im Tiermodell mit intravitaler Mikroskopietechnik konnte mit monoklonalen Antikörpern gegen PECAM-1 dessen wichtiger Einfluss für die Transmigration von Leukozyten gezeigt werden (57, 58).

1.3 Bedeutung von Tissue Factor (TF) nach Ischämie-/ Reperfusion und Transplantation

Neben der gesteigerten Leukozytenadhäsion hat auch eine erhöhte Gerinnungsaktivität wichtigen Einfluss auf die Pathogenese des IR-Schadens und das Auftreten akuter und chronischer Rejektion nach Nierentransplantation (59). Eine wichtige zentrale Aufgabe übernimmt dabei das transmembranäre, 47 kDa große Protein Tissue Factor (TF) (60). In gesundem Nierengewebe wird TF von Fibroblasten und Zellen der Adventitia von Blutgefäßen exprimiert, aber nicht von Endothel oder zirkulierenden Blutzellen (61). Nach entzündlicher Stimulation, z. B. durch Endothelschädigung, TNF-α oder IL-1, kommt es jedoch zur Induktion von [Seite 16↓]TF auf Endothelzellen, Monozyten und glatten Gefäßmuskelzellen (62). Über Komplexbildung mit dem Gerinnungsfaktor VΙΙ / Faktor VΙΙa löst TF den extrinsischen Weg der Blutgerinnungskaskade aus. So kommt es zur schnellen Aktivierung der Koagulation, wenn die Integrität der Intima zerstört ist oder stimulierte Endothelzellen TF exprimieren (63).

In vitro konnte gezeigt werden, dass TF auch in die Adhäsion und Transmigration von Monozyten an Endothel involviert ist (64). Die Bindung von Monozyten an Endothelzellen über VLA-4 kann dabei eine direkte Induktion von TF an der Oberfläche der Monozyten bewirken (65). Tierexperimentelle Studien konnten die Bedeutung von TF nach IR in Ratten nachweisen (66, 67). Untersuchungen an Biopsien aus normalen Nieren und nach Transplantation konnten ebenfalls einen Einfluss von TF aufzeigen (68).

1.4 T-Zell-vermittelte spezifische Abstoßungsmechanismen

Wie bedeutend spezifische alloreaktive Abstoßungsvorgänge sind, zeigen klinische Daten zum Transplantatüberleben in Abhängigkeit vom HLA-Matching („human leukocyte antigen“). Dabei steigt die Rate an Organversagen mit abnehmender HLA-Kompatibilität sowohl bei kadaverischer wie auch bei lebend-verwandter Organspende (6). Untersuchungen an Gen-Knockout-Mäusen konnten zeigen, dass CD4+-T-Helferzellen bei Auslösung und Ablauf der spezifischen Abstoßungsreaktion eine zentrale Stellung einnehmen (69).

Entscheidend für die Auslösung der alloreaktiven Rejektion ist die Erkennung allogener Fremdantigene – MHC-Oberflächenmoleküle der Klasse Ι und ΙΙ - auf Zellen des Transplantats. Bisher sind im Wesentlichen zwei unterschiedliche Wege der Alloantigen-Erkennung bekannt: der „direkte“ und der „indirekte Weg“ der Antigenpräsentation (70). Bei beiden Formen der Aktivierung von CD4+-T-Zellen haben die Antigen-präsentierenden Zellen (APC) wie z. B. dendritische Zellen oder aktivierte Makrophagen eine wichtige Funktion (71). Beim „direkten Weg“ migrieren APCs des Spenders, die vor der Organentnahme in das Transplantat eingewandert waren, unmittelbar nach der Reperfusion in Milz und benachbarte Lymphknoten, wo sie über den fremden MHC-ΙΙ-Komplex CD4+-T-Lymphozyten des Empfängers direkt stimulieren. Beim „indirekten Weg“ wandern zunächst APCs des Empfängers in das Transplantat ein (72). Dort phagozytieren [Seite 17↓]sie fremdes Antigen im beispielsweise durch IR geschädigten, entzündlich stimulierten Transplantat. Anschließend rezirkulieren diese Zellen in benachbarte Lymphknotenstationen und die Milz, wo sie prozessierte Anteile fremder MHC-Moleküle an der Zelloberfläche zusammen mit eigenem MHC-ΙΙ und kostimulatorischen Signalen wie dem B7-Molekül den CD4+-T-Zellen präsentieren. Dabei erkennen die CD4+-T-Zellen über ihren T-Zell-Rezeptor (TcR) den MHC-ΙΙ-Antigen-Komplex und über CD28 interagieren sie mit B7 auf APCs (73). Aktivierte CD4+-T-Zellen wandern in das Transplantat ein und sind in der Lage, die Rejektion über Aktivierung zytotoxischer T-Lymphozyten (CD8+, CTL) und Makrophagen bzw. Stimulation von B-Lymphozyten zur Produktion alloreaktiver Antikörper gegen HLA-Antigene der Klassen Ι und ΙΙ voranzutreiben (74, 75).

Wann direkte bzw. indirekte Mechanismen der Antigenpräsentation in den Phasen der akuten und chronischen allogenen Abstoßung vorherrschen ist noch nicht ausreichend geklärt. Vermutlich herrscht in der frühen Phase nach der Transplantation der direkte Weg vor, weil zu diesem Zeitpunkt noch ausreichend APCs des Spenders im Tansplantat vorhanden sind, die eine hohe Dichte an MHC-Molekülen an der Zelloberfläche exprimieren und mit den nötigen kostimulatorischen Signalen zur T-Zell-Aktivierung ausgestattet sind. Im weiteren Verlauf nimmt die Zahl der vom Spender stammenden APCs ab, so dass im Rahmen der chronischen Abstoßung zunehmend indirekte Mechanismen der T-Zellaktivierung in den Vordergrund treten (70). Unterstützt wird diese Theorie durch Untersuchungen an Lymphozyten aus dem peripheren Blut von Patienten mit chronischer Rejektion nach Nierentransplantation und mindestens einem HLA-Mismatch für einen der drei DR-Loci (76). 82% der T-Zellen dieser Patienten proliferierten spezifisch bei Kokultivierung mit den nicht übereinstimmenden HLA-DR-Peptiden im Vergleich zu 6 % bei Kontrollpatienten. Diese Ergebnisse konnten erstmals zeigen, dass T-Zellen bei Patienten mit chronischer Abstoßung durch Alloantigenpräsentation aktiviert wurden und spezifisch auf die MHC-Moleküle des Spenders reagieren.


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1.5  Einflußfaktoren auf die chronische Abstoßungsreaktion

Die akute Abstoßung des Nierentransplantats ist dank immunologischer Vordiagnostik und potenter immunsuppressiver Regime heutzutage beherrschbar. Die chronische Rejektion ist hingegen medikamentös kaum beeinflussbar. Dabei wirken sich Prozesse vor und in den ersten Wochen nach der Transplantation auf den Verlauf der chronischen Abstoßung aus.

1.5.1 Delayed Graft Function

Eine häufige Komplikation in den ersten Tagen postoperativ ist das Auftreten von verzögerter Transplantatfunktion (= „delayed graft function“, DGF) (9, 77, 78). DGF ist definiert über einen verzögerten Abfall des Serumkreatinins bis hin zur Oligurie/Anurie und der Notwendigkeit von Dialysemaßnahmen bis zu 10 Tage nach der Transplantation. Die Inzidenz liegt bei etwa 20-30 % (77). Zu den Hauptursachen für das Auftreten einer DGF zählen die Schädigung durch Ischämie/Reperfusion und der Hirntod des Spenders. In der Mehrzahl der Fälle zeigt sich histologisch das Bild der akuten Tubulusnekrose (ATN) (78). DGF wird mit einer erhöhten Inzidenz akuter Rejektionsereignisse assoziiert. Das kombinierte Auftreten von DGF und akuter Rejektion impliziert deutlich schlechtere Überlebensraten des Transplantats (9, 77).

1.5.2 Chronische Allograft Nephropathie

Das histologische und klinische Bild der chronischen Rejektion zeigt deutliche Ähnlichkeiten mit den physiologischen Alterungsprozessen in der Niere. Dabei stehen die fortschreitende tubuläre Atrophie, interstitielle Fibrose sowie die Verdickung und Fibrosierung der Intima in den Arterien entsprechend den Kriterien der Banff-Klassifikation (Banff, Kanada, August 1991) im Vordergrund (79) (siehe auch http://tpis.upmc.edu/tpis/schema/index.html). Weil der Begriff „Rejektion“ diesen Vorgängen nur unzureichend gerecht wird und die Vorgänge bei der chronischen Abstoßung eher einem beschleunigten Alterungsprozess ähneln, löst zunehmend der Begriff „chronic allograft nephropathy“ (CAN) den Terminus „chronische Rejektion“ ab (10). Wie groß der Anteil unspezifischer Schädigung im Vergleich zu spezifischer immunologischer Abstoßung bei der Progression von CAN ist, lässt sich nur schwer abschätzen. Im Tierexperiment ist es jedoch [Seite 19↓]möglich, mittels syngener und allogener Transplantationsmodelle Aussagen über den Einfluss immunologischer Faktoren zu treffen (80). In einer neueren Studie konnte beim Vergleich von syngen und allogen transplantierten Ratten gezeigt werden, dass IR und immonologische Faktoren zu unterschiedlichen Läsionen im Transplantat führen und bei gemeinsamem Auftreten Progression und Schweregrad von CAN verstärken (81). Ebenfalls im Tiermodell konnte ein deutlicher Einfluss des Hirntods beim Spender auf die Entwicklung von CAN nach Nierentransplantation gezeigt werden (82). Unter den unspezifischen Faktoren für die Entstehung der chronischen Transplantatnephropathie ist insbesondere das Alter des Spenders von zunehmender Bedeutung. Wegen des hohen Bedarfs und der geringen Verfügbarkeit an Organen ist das Durchschnittsalter der Spender in den letzten Jahren deutlich angestiegen (83). Viele der Organe älterer Spender weisen schon zum Zeitpunkt der Organübertragung histologische Merkmale von CAN auf (84). Zahlreiche klinische Studien konnten zeigen, dass sowohl immunologische wie auch unspezifische Faktoren das Langzeitüberleben des Transplantats entscheidend beeinflussen. Dabei gelten unter den immunologischen Parametern an erster Stelle das Auftreten akuter Rejektionen, und das Vorhandensein hochreaktiver lymphozytotoxischer Antikörper (= „panel reactive antibodies“, PRA) als prognostisch ungünstig (85, 86). Außerdem beeinflusst eine schlechte HLA-Kompatibilität zwischen Spender und Empfänger die Prognose negativ (87). Unter den nicht immunologischen Faktoren führen lange kalte Ischämiezeiten und hohes Spenderalter zu deutlich schlechteren Langzeitprognosen (88, 89).

Die große Bedeutung unspezifischer Faktoren für die Langzeitprognose des transplantierten Organs wird besonders an der bereits erwähnten klinischen Vergleichsstudie zwischen unverwandter Lebendspende und kadaverischer Nierenspende deutlich (7): Trotz schlechterer HLA-Kompatibilität war das Transplantatüberleben nach Lebendspende höher im Vergleich zu kadaverischer Organspende. Diese Unterschiede lassen sich nur durch Auswirkungen unspezifischer Schädigung des Organs nach kadaverischer Spende infolge längerer kalter Ischämiezeiten bzw. durch Auswirkungen des Hirntods beim Spender erklären.

Ausmaß und Wechselwirkung von Alloantigen-abhängigen und –unabhängigen Einflüssen in der akuten Phase nach der Transplantation sind bisher allerdings [Seite 20↓]noch weitgehend ungeklärt, weil Protokollbiopsien während der ersten Woche nicht standardmäßig durchgeführt werden, um das Organ und den Empfänger nicht zu gefährden. Die bislang im Tierexperiment gewonnenen Daten sind für eine genaue Einschätzung der beteiligten Faktoren während der Frühphase nach dem Eingriff nicht ausreichend.


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17.05.2005