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Die Patientenstudie wurde mit Genehmigung der Ethikkommission des Universitätsklinikums Charité Berlin durchgeführt. Sie war als prospektive, beobachtende Studie angelegt.
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52 Patienten, die zwischen Juni 2001 und Mai 2002 in der Charité, Campus Virchow, nierentransplantiert wurden, wurden in die Studie eingeschlossen.
Wenn organisatorisch möglich, wurden im Rahmen eines stationären Aufenthaltes in der Charité oder zu Routineuntersuchungszeitpunkten in der Transplantationsambulanz der Charité direkt vor der Nierentransplantation und vor Anfang einer Immunsuppression, am Tag 1, danach wöchentlich bis Woche 12 von jedem Patienten (in Einzelfällen auch etwa 6-7 Monate post-Tx) 20 ml venöses Vollblut unter Verwendung von Zitratmonovetten abgenommen und am gleichen Tag PBMZ präpariert.
Spenderzellen bei Kadaverspenden wurden am Tag der Transplantation aus einem Stück Milz des Spenders, welches vom HLA-Labor der Charité zur Verfügung gestellt wurde, und bei Lebendspenden aus 500 ml venösem Spenderblut eine Woche vor der Transplantation präpariert. Einige Spenderzellen wurden daraufhin im ELISpot-Assay eingesetzt, die anderen wurden kryo-konserviert, um bei späteren Messzeitpunkten zur Verfügung zu stehen.
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PBMZ der Empfänger wurden zu den genannten Zeitpunkten mit frischpräparierten oder kryokonservierten Spenderzellen im ELISpot-Assay stimuliert und die Anzahl resultierender IFNγ-Spots gemessen, welche als Ausdruck aktivierter, spenderreaktiver T-Zellen des Patienten gewertet wurden. Da das Spenderzellmaterial limitiert war, konnte nicht bei allen 52 Patienten zu jedem genannten Zeitpunkt eine Messung durchgeführt werden.
Immunologisch sensibilisierende Charakteristika der Patienten wurden vor Transplantation, eine verzögerte Funktionsaufnahme des Organs sowie akute Rejektionsepisoden innerhalb der ersten sechs Monate post-Tx wurden nach Transplantation erfasst. Etwa sechs und 12 Monate nach Transplantation wurde mit Hilfe der MDRD-Formel und der zu diesen beiden Zeitpunkten im klinischen Labor ermittelten Werte für Serumkreatinin, Serumharnstoff und Albumin die GFR der Spenderniere der Patienten abgeschätzt, da die GFR die Nierenfunktion besser widerspiegelt als das schneller zu bestimmende Serumkreatinin. Die GFR eines gesunden Menschen mit zwei funktionstüchtigen Nieren beträgt etwa 85-135 ml/min/1,73m2 (altersabhängig). Ein Anstieg des Serumkreatinins aus dem Normbereich (0,5-1,2 mg/dl, abhängig von Muskelmasse, Stoffwechsel, Labor) ist jedoch erst bei einer pathologischen Verminderung der GFR um mindestens 50 % zu erwarten.
| Abbildung 1 Studiendesign | ||
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Für methodische Untersuchungen wurde gesunden Probanden venöses Vollblut abgenommen.
Präparation mononukleärer Zellen aus Zitratblut
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Präparation mononukleärer Zellen aus Spendermilzanteilen
Zählen von frisch präparierten, vitalen Zellen :
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Erythrozyten werden bei dieser Methode durch Essigsäure lysiert. Nichtvitale Zellen leuchten zwar auch hell, durch die Präparation werden jedoch zuvor die meisten nichtvitalen Zellen aus der Zellsuspension entfernt.
Die Zellzahl pro ml ergibt sich aus: Mittelwert*20*104 = Zellen/ml
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Zählen von aufgetauten, potentiell nichtvitalen Zellen :
Statt Essigsäure wurde 1 % Trypanblau verwendet.
Nichtvitale Zellen werden bei dieser Methode blau. Erythrozyten leuchten zwar auch hell, durch die Kryokonservierung werden jedoch die meisten Erythrozyten zerstört.
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Einfrieren von Spenderzellen :
Auftauen von kryokonservierten Spenderzellen
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Prinzip: Für dieses Assay werden 96-Well Platten mit einer synthetischen, weißen Membran am Boden der Wells benutzt. Die Membran wird mit Primärantikörpern gegen das interessierende sezernierte Zytokin (z.B. IFNγ) beschichtet (a). Dann wird eine definierte Anzahl von Immunzellen (z.B. PBMZ der Transplantatmpfänger) zusammen mit einem Antigenstimulus (z.B. inhibierte Leukozyten des Transplantatspenders) in die einzelnen Wells pipettiert (b). Wenn die Immunzellen auf den Stimulus reagieren, produzieren sie Zytokine, die direkt neben ihnen vom Primärantikörper festgehalten werden bevor sie sich im Well verteilen oder von anderen Zellen absorbiert werden können (c). Nach einer bestimmten Zeit (z.B. 24 h) werden die Zellen und das Antigen aus den Wells herausgewaschen (d) und ein biotinylierter Sekundärantikörper gegen das interessierende Zytokin hinzugefügt, der nur an Stellen, an denen das Zytokin gebunden wurde, haften bleibt (e). Der überschüssige Rest wird ausgewaschen. Streptavidin, welches eng an Biotin bindet, führt nach Zugabe über eine enzymatische Reaktion zur Ausfällung eines Chromogens (3-Amino-9-Ethyl-Carbazol) an den Stellen, an denen Zellen das interessierende Zytokin gebildet haben (f). Kleine Flecken, die sogenannten „Spots“, werden dort sichtbar.
| Abbildung 2 Schema zum Mechanismus des ELISpot-Assays | ||
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Ein spezielles computergestütztes Gerät (Bioreader) zählt die Anzahl der Spots über eine Kamera, die der Anzahl der zytokinsezernierenden Zellen entspricht.
| Abbildung 3 Kamerablick auf IFNγ-Spots spenderreaktiver Zellen im ELISpot-Assay | ||
Als Antigene für die Aktivierung von T-Zellen kommen sowohl spezifische als auch unspezifische Substanzen in Frage:
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Während die zweite Möglichkeit, z.B. die Stimulation der Leukozyten mit PHA (PHA aktiviert T-Zellen unspezifisch über die Kreuzvernetzung ihrer CD3-Moleküle. Die resultierende IFNγ-Sekretion dient somit als Kontrolle der Messbarkeit aktivierter T-Zellen im Assay.) als Positivkontrolle des Assays fungieren kann, eignet sich das letzte Verfahren z.B dazu, die Frequenz CMV-spezifischer Effektor-T-Zellen anhand der Reaktion auf die Präsentation verschiedener Peptide des pp65-Proteins, welches von CMV gebildet wird, zu messen.
Durchführung: Die Behandlung aller Zellen, die im ELISpot-Assay eingesetzt wurden, erfolgte vor bzw. während der Inkubation im Assay unter sterilen Bedingungen.
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Tag 1:
Tag 2:
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Die Stimulationsansätze auf der Platte wurden immer als Doppelansatz geführt mit einem Gesamtvolumen von 200 µl/Well. Es wurden pro untersuchter Person und Untersuchungstag:
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angesetzt. Dabei wurden die Ansätze pro Well jeweils mit einer neuen, sterilen Pipettenspitze vorsichtig durchmischt um später eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Zellen auf dem Boden des Wells zu erzielen.
5. Die Platte wurde nun mit Frischhaltefolie umwickelt und im Brutschrank bei 37 °C und
5 % CO2 inkubiert. Die Inkubationszeit lag beim IFNγ-ELISpot-Assay bei 24 h.
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Tag 3:
Tag 4:
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Unter Einwirkung des AECs entwickelten sich in den Wells rosafarbene Punkte (Spots) an den Stellen, an denen sich zuvor eine IFNγ-produzierende Zelle befand. Die Entwicklung dauerte
1-5 min. Bevor sich der Hintergrund des Wells ebenfalls rosa färbte, wurde die Reaktion durch Spülung mit Aqua dest. gestoppt.
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Die Unterseite der Platte wurde entfernt, damit die Bodenmembran der Wells an der Luft trocknen konnte. Anschließend wurde die Platte mit Hilfe des BIOreaders ausgewertet, der die Punkte (Spots) pro Well zählte. Aus jedem Doppelansatz wurde der Mittelwert errechnet.
***Nur für methodische Untersuchungen wurden PBMZ von Probanden oder Spendermilzzellen vor Stimulationsbeginn wie folgt behandelt:
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Um den Einfluss dieser Maßnahmen auf die IFNγ-Sekretion der Zellen zu überprüfen, wurden sie mit 1 µg/Well pp65-Gesamtpeptidmischung, 10 µg/Well PHA oder ebenso behandelten Leukozyten anderer Probanden stimuliert. Näheres Abschnitt 6.5.
Prinzip: Zellen mit bestimmtem Oberflächenmolekülen können durch dafür spezifische magnetische Antikörper markiert werden. Nur diese markierten Zellen werden dann in einer aus Eisenkügelchen bestehenden Säule in einem Magnetfeld festgehalten, während alle Zellen ohne diese entsprechenden Oberflächenmoleküle mit Hilfe eines Fließmediums (MACS-Puffer, PBS) ungehindert hindurchgelangen. CD2 ist ein Oberflächenmolekül, welches sich auf T-Lymphozyten, Thymozyten und Natürlichen Killerzellen befindet. Durch die Depletion CD2pos Leukozyten können alle IFN-produzierenden Zellen aus einem Leukozytengemisch entfernt werden.
Durchführung:
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Prinzip: Die Durchflusszytometrie ermöglicht die Charakterisierung von Zellen anhand spezifischer Antigene, die durch die Markierung mit fluoreszierenden Antikörpern erfasst werden können. Die zu messenden Zellen werden in den Strahlengang eines Lasers gebracht. Haben Zellen mit den zu untersuchenden Antigenen den Antikörper gebunden, so absorbiert der Fluoreszenzfarbstoff die Energie des Lasers und emittiert ein Licht mit der für den Farbstoff spezifischen Wellenlänge, welches gemessen wird. Gleichzeitig erfährt der Laserstrahl durch Größe und Granularität der Zelle eine charakteristische Streuung, deren Erfassung Informationen über diese Eigenschaften liefert. Zur Messung des Anteils der T-Zellen wurden die Oberflächenantigene CD45 und CD3 mit Hilfe der Farbstoffe Peridinin Chlorophyll-Protein (PerCP) und Allophycocyanin (APC) markiert. Da CD45 auf allen Leukozyten und CD3 nur auf T-Zellen exprimiert wird, konnten somit Leukozyten von Verunreinigungen getrennt und der prozentuale Anteil der T-Zellen bestimmt werden.
Durchführung:
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HLA-Typisierung : HLA-Antigene HLA-A, HLA-B und HLA-DR der Spender und Empfänger wurden mittels Standard-Lymphozytentoxizitätstests und PCR-SSP und/oder PCR-SSO durch das Institut für Transfusionsmedizin der Charité Campus Virchow identifiziert.
Bestimmung panelreaktiver Antikörper :Ein Screening zur Bestimmung von panelreaktiven Antikörpern (PRA) wurde mithilfe eines komplementabhängigen Zytotoxizitätstest bei Patienten auf der Warteliste für eine Nierentransplantation routinemäßig alle drei Monate durch das Institut für Transfusionsmedizin der Charité Campus Virchow durchgeführt. Daraus ergaben sich die historisch maximal gemessenen Werte für PRA max. Eine Bestimmung der panelreaktiven Antikörper kurz vor der Transplantation ergab die aktuellen Werte PRA akt.
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Diagnose der akuten Rejektion :Eine akute Rejektion des Nierentransplantates wurde durch die histologische Beurteilung eines Transplantatbiopsates nach den Kriterien der Banff-Klassifikation von 1997 durch die Pathologie der Charité gesichert. Eine erfolgreiche, dass heißt kreatininsenkende Rejektionstherapie durch einen Kortikosteroidbolus (3*500 mg Methylprednisolon) zu einem Zeitpunkt, zu dem aus klinischen Gründen keine Biopsie möglich war, wurde ebenfalls als Beweis für eine akute Rejektion angesehen.
Bestimmung der Nierenfunktion :Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR in ml/min/1,73m2) wurde für sechs und 12 Monate nach Transplantation nach der MDRD-Formel berechnet [96].
GFR =
(Albumin (g/dl) 0,318 *1,180 (falls schwarze Hautfarbe) * 0,762 (falls weiblich))/
(170 * Serumkreatinin (mg/dl)0,999 * Alter (Jahre)0,176 * (Serumharnstoff (mg/dl) *0,467) 0,170
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Die Daten wurden statistisch mit Hilfe von SPSS 11.5 für Windows ausgewertet. Da bei den Datensätzen nicht von einer Normalverteilung ausgegangen und durch die üblichen Tests (Kolmogorov-Smirnov, Shapiro-Wilk) auch meist ausgeschlossen werden konnte, wurden alle statistischen Analysen mit parameterfreien, das heißt rangbasierten Tests durchgeführt. Für Vergleiche zwischen zwei Gruppen wurde der Mann-Whitney-U Test verwendet, zwischen mehreren Gruppen der Kruska-Wallis-Test. Zusammenhänge zwischen zwei Parametern wurden auf Korrelationen nach Spearman-Rho untersucht.
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