Tullius, Stefan Günther: Die chronische Transplantatschädigung -Mechanismen, Risikofaktoren, Therapie-

Kapitel 3. Diskussion

3.1 Analyse des Modells der chronischen Transplantatabstossung

Zur Untersuchung der chronischen Transplantatdysfunktion der Niere wurde ein Rattenmodell in einer Spender-, Empfängerkombination von Fischer 344 (F-344, RT1v1) nach LEWIS (LEW, RT1) benutzt. Die männlichen Tiere waren zum Zeitpunkt der Operation ca. 3 Monate alt und 200-250 g schwer. In Nierenallotransplanten dieser Stammkombination finden sich, der humanen Situation vergleichbare, funktionelle und strukturelle Langzeitschäden. Dieses Modell wurde erstmals 1968 von White und


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Hildemann beschrieben ( 108 ). In der initialen Beschreibung wurden die Histokompatibilitätsdifferenzen als ‚schwach' klassifiziert. Es ist mittlerweile bekannt, dass sich diese Spender-/Empfängerkombination in 2 MHC Klasse I Loci (RT1.C) und verschiedenen nicht MHC assoziierten Genen (RT6) unterscheidet. Hierbei zeigen sich Unterschiede der RT1.C Klasse I, die mit chronischen, jedoch nicht akuten Abstossungsreaktionen assoziiert sind ( 109 ). RT6, mit der früher üblichen Bezeichnung Ag-F, ist ein Non-MHC Antigen Marker für die meisten peripheren T-Zellen und entspricht der Thy- 1 Klassifizierung in der Maus ( 110 ). F-344 Ratten exprimieren RT1, während LEW RT6.2 exprimieren. Sowohl RT6+ als auch RT6- T-Zellen zeigen eine Alloreaktivität in vitro. Sie können zytotoxische Effektor Aktivitäten zeigen und IL-2 exprimieren, während RT6+ Zellen eine ausgeprägte Graft-versus-Host Antwort demonstrieren. Sowohl RT6+ als auch RT6- CD4+ T-Zellen, jedoch nicht CD8+ Zellen proliferieren in der gemischten Lymphozyten Reaktion.

Eine kurzfristige ‚low-dose' Immunsuppression ist bei Verwendung dieser Spender/ Empfängerkonstellation zur Unterdrückung einer frühen akuten Abstossungsreaktion notwendig. Während in früheren Untersuchungen in diesem Modell Cyclosporin A in einer Dosis von 5 mg/kg/KG verabreicht wurde, haben wir, wie auch andere Untersucher in jüngsten Untersuchungen eine Dosierung von 1.5 mg/kg/KG verwandt ( 39 , 111 ). Hierbei zeigt sich bei einer Gabe von CyA in einer Dosierung von 5 mg/kg/KG eine ausgeprägte Manifestation des chronischen Transplantatschadens nach ca. 24 Wochen, während bei einer Gabe von 1.5 mg/kg/Kg diese Zeichen bereits nach 12-16 Wochen zu beobachten sind. In einer Untersuchung in Kontrolltieren konnten wir zeigen, dass Tiere dieser Spender/-Empfängerkombination nach einem Zeitraum von 16 ( 3 Tagen post transplantationem in der Niereninsuffizenz verstarben, wenn auf eine Immunsuppression verzichtet wurde. Morphologische Untersuchungen zeigten hierbei die charakteristischen Kriterien einer akuten Abstossungsreaktion.

In unserem Modell der chronischen Transplantatabstossung zeigten sich innerhalb von 2 Wochen nach der Transplantation eine Deposition von Immunglobulinen, Komplement sowie Fibrin, insbesondere im Bereich des Gefässendothels. Hierbei blieb es unklar, ob es sich um eine spezifische Reaktion gegen das Endothel im Sinne einer vaskulären Abstossung oder um eine unspezifische Reaktion, bedingt durch eine veränderte Gefässpermeabilität handelte. Immunglobulin Titer waren zum Zeitpunkt der morphologischen Veränderungen, in unserem Modell nach 12-16 Wochen, nur noch gering ausgeprägt. Schon zu einem frühen Zeitpunkt zeigten sich in unserem Modell, wie auch in der humanen Situation, ausgeprägte Rundzellinfiltrate ( 41 ). Ebenso zeigten Isotransplantate zelluläre Infiltrate, wobei in Allotransplantaten zum Zeitpunkt des Auftretens morphologischer Veränderungen ausgeprägt aktivierte Monozyten/Makrophagen zu beobachten waren. IL-2+ Monozyten/Makrophagen sowie T-Zellen konnten in anderen Untersuchungen mit einer weiteren Zytokin Expression assoziiert werden ( 112 ). In unserem Modell erschien insbesondere die Expression von IL-6 mit einer Lokalisation im Bereich mesangialer Zellen von Bedeutung. Es ist bekannt, daß IL-6 mit der Entwicklung einer Fibrose sowie der Entwicklung einer mesangialen proliferativen Glomerulosklerose vergesellschaftet ist ( 113 , 114 ). Andere Untersucher berichteten von einer Assoziation zwischen einer glomerulären Monozyten/Makrophagen Infiltration und der Produktion pro-inflammatorischer Mediatoren ( 115 , 116 ). In in-vitro Versuchen konnte gezeigt werden, dass diese Vorgänge eine erhöhte Produktion von Mesangium-Zellen verursachen können ( 117 ). Weiterhin wurde in unserem Modell eine Expression von TNF(, IL-1 und IL-6 im Bereich des Gefässendothels, bzw. der Media


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gefunden. Diese Zytokine könnten eine bedeutende Rolle bei der Entstehung einer Mediaproliferation haben ( 118 ).

Zusammenfassend zeigte unsere Untersuchung die Pathogenese der chronischen Transplantatabstossung in 3 Phasen: Nach einer initialen Phase mit Immunglobulin Ablagerungen im Bereich von Glomeruli und Gefässen konnte eine Rundzellinfiltration mit einer nachfolgenden Expression verschiedener Zytokine und Wachstumsfaktoren beobachtet werden. Nachfolgend waren die charakteristischen morphologischen Veränderungen zu beobachten.

3.2 Zellmigrations und -adhäsionsvorgänge in akuten und chronischen Abstossungsmodellen

Wie bereits in der vorangehenden Arbeit, zeigte diese Untersuchung die bedeutende Rolle infiltrierender Monozyten/Makrophagen sowie Lymphozyten in unserem Modell der chronischen Transplantatabstossung. Die Infiltration dieser Zellpopulationen erreichte ihren Gipfel kurz vor, bzw. zum Zeitpunkt ausgeprägter morphologischer Veränderungen. In einem in-vitro Assay wurden die Zelladhäsionsvorgänge in Allotransplantaten sowie unbehandelten Kontrolltieren verfolgt. Diese Untersuchungen konnten die immunhistologischen Quantitäten der zellulären Infiltrate zu den jeweiligen Untersuchungszeitpunkten nicht bestätigen. Jedoch waren die adhärenten Zellen in Schnittpräparaten von Allotransplantaten signifikant im Vergleich zu denen in Kontrolltieren erhöht. Möglicherweise konnte unser in-vitro Assay nicht die Vorgänge in-vivo wiedergeben oder aber, Zelladhäsionen und -migrationen sind nicht in erster Linie für die hohen Zellzahlen im Transplantat verantwortlich. Es ist denkbar, daß lokale Zellproliferationen für die immunhistologisch nachgewiesen Quantitäten der zellulären Infiltrate verantwortlich sind. Diese Mechanismen konnten von Untersuchern in anderen Modellen gezeigt werden ( 119 , 120 ). Es ist bekannt, daß Adhäsionsmoleküle eine entscheidende Rolle bei der Infiltration von Zellen und deren Aktivierung spielen ( 121 ). In einem Maus Modell konnte nach Blockierung der Adhäsionsmoleküle ICAM-1 und LFA-1 eine Akzeptanz von Herztransplantaten erzielt werden ( 122 ). In unserem in-vitro Assay konnten wir durch monoklonale Antikörper gerichtet gegen ICAM-1, LFA-1 und L-Selectin eine signifikante Reduzierung der Adhäsion von Lymphozyten an Strukturen der chronisch abgestossenen Nierentransplantate erzielen. Diese Ergebnisse bestätigen die auch von anderen Untersuchern beschriebene Bedeutung von Adhäsionsmolekülen bei der Pathogenese der chronischen Transplantatabstossung.

Die Lymphozyten Migration wurde in einer weiteren in-vitro Studie an Nierentransplantaten im Rahmen der akuten Abstossungsreaktion verfolgt. In dieser Untersuchung wurde die Adhäsion von Lymphozyten eines transplantierten Tieres mit denen eines unbehandelten Kontrolltieres an Strukturen eines Nierentransplantatpräparates verglichen. Hierbei zeigte sich die Adhärenz unabhängig vom Aktivierungsgrad der Zellen. Schnittpräparate von Isotransplantaten oder unbehandelten Kontrollen zeigten nur eine geringe Zellbindung unabhängig davon, ob aktivierte oder unbehandelte Zellen untersucht wurden. Allotransplantate hingegen zeigten eine dynamische Adhäsion der Lymphozyten parallel zur Progression des akuten Abstossungsprozesses. Diese Beobachtung war unabhängig vom Aktivierungsgrad der Zellen. Über vergleichbare Ergebnisse wurde von anderen Untersuchern in einem Herztransplantationsmodell berichtet ( 123 ). Einhergehend mit einer zunehmenden Zelladhäsion war eine steigende Expression von Adhäsionsmolekülen mit einem Fortschreiten des Abstossungsprozesses in unserem Modell zu beobachten.


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Andere Untersucher berichteten von einer zunehmenden Expression von ICAM-1 auf Endothelzellen nach unspezifischer Aktivierung ( 124 - 126 ) oder im Rahmen akuter Transplantatabstossungen ( 127 - 131 ). Monoklonale Antikörper gerichtet gegen die Adhäsionsmoleküle ICAM-1 und LFA-1 konnten die Adhäsion von Lymphozyten 'nur' um ca. 40 % reduzieren. Diese Beobachtung sprach für die Rolle verschiedener Adhäsionsmoleküle, die in diesen Prozess involviert sind. In unserer Untersuchung fanden wir eine initiale Expression von ICAM-1 auf Gefässendothelien. Mit Fortschreiten des Abstossungsprozesses war eine zunehmende Anfärbung im Bereich der Tubuli und auf infiltrierenden Zellen zu finden. Diese Dynamik deutet auf die Rolle von ICAM-1 bei einer initialen Adhärenz von Lymphozyten an Gefässen des Transplantates zur Einleitung des Abstossungsprozesses hin. Die Bedeutung von Adhäsionsmolekülen bei der Transplantatabstossung zeigte sich nach Einsatz von monoklonalen Antikörpern in Nagermodellen sowie in Untersuchungen an Primaten ( 122 , 132 ). Jedoch konnten die hohen Erwartungen nach den initialen experimentellen Ergebnissen in klinischen Untersuchungen nicht ganz erfüllt werden ( 133 ).

Die Ergebnisse unserer in-vitro Untersuchungen zeigten, daß die Migration von Lymphozyten im Rahmen akuter Abstossungen durch die Alloreaktivität des Transplantates und weniger durch den Aktivierungsgrad der Zellen bedingt sind. Adhäsionsmoleküle scheinen eine zentrale Rolle bei der Vermittlung der Migration zu spielen

3.3 Zusammenhänge zwischen Alloantigen-abhängigen und -unabhängigen Faktoren

Von besonderer Bedeutung bei der Untersuchung der chronischen Transplantatabstossung erscheint die Beantwortung der Frage, ob dieser Prozess in erster Linie durch Alloantigen-abhängige- oder unabhängige Faktoren beeinflusst wird.

Die Möglichkeit einer Reversibilität der chronischen Transplantatdysfunktion wurde experimentell durch Rücktransplantationen in ein Tier des Spenderstammes während fortgeschrittener Stadien des chronischen Schadens untersucht. Hierbei zeigte sich, dass die chronischen Veränderungen bis zu einem kritischen Zeitpunkt des Prozesses (in unserem Modell nach einem Zeitintervall < 12 Wochen nach der Transplantation) durch eine syngene Rücktransplantation komplett reversibel waren. Wurde die Rücktransplantation nach 12 Wochen oder zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt, waren die bereits fortgeschrittenen Veränderungen nicht mehr reversibel. Eine weitere Progression des Prozesses konnte in einem Tier des Spenderstammes beobachtet werden. Gleichzeitig zeigte sich jedoch auch in retransplantierten Iso- und Allotransplantaten, bei denen zunächst nach syngener Rücktransplantation eine komplette Reversibilität beobachtet wurde, eine persistierende zelluläre Infiltration mit der Expression zahlreicher Zytokine und Wachstumsfaktoren sowie eine gering fortschreitende Glomerulo- und Arteriosklerose nach einem langen Beobachtungszeitraum.

Zu erwähnen ist, dass in unserem experimentellen Modell der Einfluss einer Graft-versus-Host Reaktion nach syngener Rücktransplantation nicht überprüft wurde. Jedoch erscheint die potentielle Rolle sogenannter 'Passenger Leukozyten' nicht von wesentlicher Bedeutung in diesem Zusammenhang, da die Veränderungen in rücktransplantierten Allotransplantaten und Isotransplantaten vergleichbar waren.


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Zu berücksichtigen ist weiterhin, dass die Rücktransplantation in ein unilateral nephrektomiertes Empfängertier durchgeführt wurde. Ziel unserer Untersuchungen war es, die morphologischen und immunhistologischen Veränderungen nach einer Rücktransplantation zu analysieren. Es ist möglich, dass den Rücktransplantaten durch diese Art des Vorgehens die 'Erholung' durch die Anwesenheit einer kontralateralen nativen Niere erleichtert wurde. In einer experimentellen Untersuchung in einem Rattenmodell konnte hingegen gezeigt werden, dass eine bilaterale Nephrektomie des Empfängertieres die Funktion von Isotransplantaten verbessern konnte ( 134 ). Bei gleichen Bedingungen für alle Versuchstiere zu jedem Zeitpunkt der Rücktransplantation kann jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass das experimentelle Design die Reversibilität der chronischen Schädigung entscheidend beeinflusst hat.

Über Rücktransplantationen in ein Tier des ursprünglichen Spenderstammes wurde bereits in früheren Untersuchungen berichtet. Ziel dieser Studien war es, die Reversibilität akuter Abstossungsreaktionen durch eine syngene Rücktransplantation zu verfolgen. Diese Untersuchungen wurden in Hunde- und Rattenmodellen durchgeführt und zeigten eine komplette Reversibilität der akuten Abstossung, wenn bis zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der initialen Transplantation rücktransplantiert wurde ( 135 - 137 ). Aussagekräftige Ergebnisse zur Reversibilität des chronischen Transplantatversagens lagen zum Zeitpunkt unserer Untersuchung nicht vor.

In weiteren Rücktransplantationsexperimenten wurde im Anschluss an unsere Untersuchungen der initiale Alloantigen-abhängige Einfluss auf die chronische Schädigung bestätigt.

In einem Aorten- und einem Herztransplantationsmodell wurde ein Fortschreiten der chronischen Transplantatdysfunktion beschrieben, wenn die Rücktransplantation nicht zu einem frühen Zeitpunkt durchgeführt wurde ( 138 , 139 ). Ein weiteres Fortschreiten der chronischen Transplantatdysfunktion nach Rücktransplantation konnte mit einer Antikörpergabe gerichtet gegen CD4 und CD8+ T-Zellen erfolgreich therapiert werden ( 140 ).

Zusammengefasst zeigten die eigenen Untersuchungen sowie die weiteren Studien in vergleichbaren Modellen, dass sowohl Alloantigen-abhängige, als auch -unabhängige Faktoren eine Rolle bei der Entstehung des chronischen Transplantatschadens spielen. In der frühen Phase scheinen reversible, immunologisch spezifische Prozesse eine Bedeutung zu haben, während zu einem späteren Zeitpunkt irreversible immunologisch unspezifische Faktoren an Einfluss zunehmen.

Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurde in weiteren Untersuchungen der Einfluss Alloantigen-abhängiger und -unabhängiger Faktoren betrachtet.

3.4 Alloantigen-unabhängige Einflüsse

3.4.1 Beobachtungen in Isotransplantaten

Der Einfluss Alloantigen-unabhängiger Faktoren wurde initial in unseren experimentellen Untersuchungen in Isotransplantaten untersucht.

Eine kurzfristige, gering dosierte Immunsuppression (CyA 1.5 mg/kg/KG über 10 Tage) trug in unserer experimentellen Studie nicht zu einer weiteren Schädigung bei. Während


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die nephrotoxischen Effekte von CyA einschliesslich fibrotischer Langzeitveränderungen Einflüsse auf die Entwicklung einer arteriellen Hypertension, die Entstehung einer Transplantatvaskulopathie sowie einer Glomerulosklerose bekannt sind ( 84 , 141 , 142 ), wird diesen Mechanismen jedoch ein Dosis-abhängiger Effekt zugeschrieben ( 143 , 144 ).

Unsere Untersuchungen in Isotransplantaten zeigten die charakteristischen Kriterien der chronischen Transplantatdysfunktion in Abwesenheit einer immunologischen Disparität, wenngleich die Veränderungen zeitlich verzögert und in ihrer Ausprägung reduziert im Vergleich zu Allotransplantaten zu beobachten waren.

Neben funktionellen und strukturellen Veränderungen in unserem Modell liess sich ebenso eine Infiltration von Monozyten/Makrophagen und T-Zellen mit einem Aktivierungsmuster zahlreicher Zytokine und Wachstumsfaktoren finden, vergleichbar mit Vorgängen in Allotransplantaten zu einem früheren Zeitpunkt.

Weiterführende Untersuchungen in diesem Modell zeigten eine ausgeprägte Expression von ICAM-1 nach 24 Wochen und von MCP-1 (Monocyte Chemotactic Protein 1) nach einem Beobachtungszeitraum von einem Jahr ( 145 ). Die zu diesem Zeitpunkt auftretende ausgeprägte Infiltration von Monozyten/Makrophagen sowie die Expression von IL-6 deutet auf eine entscheidende Rolle dieser Zellen als Vermittler der späten Schäden in Isotransplantaten hin.

Auch in der klinischen Situation wurde über eine eingeschränkte Langzeitfunktion bei Isotransplantaten berichtet. Wurden Nierentransplantationen zwischen eineiigen Zwillingen durchgeführt, kam es bei 40% nach einem Zeitraum von 10 Jahren zum Transplantatversagen. Nach einem Zeitraum von 2 Monaten bis 16 Jahren zeigten diese Transplantate eine ansteigende Proteinurie mit einer zunehmenden Funktionseinschränkung. Morphologisch zeigte sich eine frühe zelluläre Infiltration, Immunglobulin-Ablagerungen im Bereich der Glomeruli sowie spät auftretende glomerulo- und arteriosklerotische Veränderungen ( 40 - 42 ).

Unsere experimentellen Ergebnisse zeigen Parallelen zu den klinischen Berichten und unterstützen die Hypothese des Einflusses Allantigen-unabhängiger Faktoren.

Verantwortliche Risikofaktoren für die Beobachtungen in Isotransplantaten wurden in weiteren Untersuchungen isoliert oder im Zusammenhang mit Alloantigen-abhängigen Einflüssen untersucht.

3.4.2 Einfluss des Ischämie/Reperfusionsschadens

In den eigenen Untersuchungen zeigte eine ischämische Schädigung von Nieren unbehandelter Kontrolltiere Langzeitveränderungen, die denen in Isotransplantaten entsprachen. Der Einfluss des Ischämie-/Reperfusionsschadens zeigte sich insbesondere dann ausgeprägt, wenn gleichzeitig die kontralaterale Niere entfernt wurde, d.h. die Masse des funktionierenden Nierenparenchyms reduziert wurde. Der Ischämie-/Reperfusionsschaden per se sowie die Dauer der ischämischen Schädigung zeigten in zahlreichen experimentellen und klinischen Untersuchungen einen Einfluss sowohl auf den Verlauf der frühen wie der späten Transplantatfunktion ( 43 , 49 , 50 , 53 , 80 , 81 , 145 ).

In einer klinischen Untersuchungsserie zeigte sich eine 1-Jahresfunktionsrate von 40% bei einer warmen Ischämie von > 50 min. Bei einer warmen Ischämiezeit von < 50 min reduzierte sich die 1-Jahresfunktionsrate um je 1%, wenn die warme Ischämiezeit um je 1


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Minute verlängert wurde. Gleichzeitig zeigte sich eine Korrelation zwischen ischämischer Schädigung und dem Auftreten akuter reversibler Abstossungsreaktionen ( 146 ).

In experimentellen Modellen konnte eine signifikante Reduzierung glomerulo- und arteriosklerotischer Veränderungen durch eine Verkürzung der kalten Ischämiezeit gezeigt werden ( 147 ).

Zusammenhänge zwischen Ischämie, initialer Nicht- oder verzögerter Funktion deuten darüber hinaus eine Korrelation zwischen Alloantigen-abhängigen und -unabhängigen Faktoren an ( 97 - 99 ).

In einer eigenen aktuellen Untersuchung konnten wir zeigen, dass insbesondere vorgeschädigte Organe, wie die von marginalen Spendern, eine erhöhte Sensibilität für eine ischämische Schädigung aufweisen ( 148 ).

Pathophysiologisch kommt es in Folge des Ischämie-/Reperfusionsschadens zu einer verstärkten Expression von Adhäsionsmolekülen sowie pro-inflammatorischen Zytokinen mit der Folge einer Infiltration von Granulozyten, Monozyten/Makrophagen sowie T-Lymphozyten. An diese Vorgänge schliessen sich die Generierung zahlreicher vasoaktiver und toxischer Metabolite an ( 75 , 77 , 78 , 149 ).

Insbesondere den Wachstumsfaktoren PDGF und TGF-b scheint eine Rolle als Vermittler durch ihre mitogene bzw. aktivierende Wirkung auf Proteine der extrazellulären Matrix zu zukommen ( 150 ).

In unserer eigenen Studie sowie in Untersuchungen anderer ( 151 ) zeigte sich eine erhöhte MHC II Expression als Folge der ischämischen Schädigung. Möglicherweise kommt es durch diese Vorgänge zu einer Steigerung der Immunogenität des Transplantates.

Daneben zeigte die erhöhte Expression von ICAM-1, 52 Wochen nach initialer Schädigung, in einseitig nephrektomierten unbehandelten Kontrolltieren, den Einfluss von Ischämie und reduzierter Nierenmasse. In weiterführenden Untersuchungen in diesem Modell zeigte sich eine frühe Expression von ICAM-1, Endothelin und MHC Klasse II Molekülen. Zu einem späten Zeitpunkt der Untersuchung (24 Monate) zeigten sich morphologische Veränderungen einer chronischen Transplantat-dysfunktion sowie eine erhöhte Infiltration von Monozyten/ Makrophagen einschliesslich assoziierter Zytokine wie IL-1, TNF-( TGF-(, iINOS sowie MCP-1. Diese Veränderungen waren nicht nach einer ischämischen Schädigung zu beobachten, wenn gleichzeitig eine kontralaterale native Niere verblieb ( 77 ).

Über verschiedene Therapieoptionen der Folgen des Ischämieschadens wurde berichtet.

In einer Studie unter Verwendung des von uns untersuchten experimentellen Modells konnte nach einer Therapie mit Bioflavonoiden (z.B. Cumarin) eine verbesserte Funktionsrate bei reduzierten strukturellen und zellulären Schäden beobachtet werden ( 152 ). Antikörper gegen ICAM-1 konnten den Ischämieschaden in nicht transplantierten Nieren reduzieren ( 153 ). In eigenen Untersuchungen (siehe dort) konnte die Funktion von Auto- und Isotransplantaten nach Gabe eines Antisense-Oligonukleotides, gerichtet gegen ICAM-1, verbessert werden ( 154 , 155 ).

Möglicherweise lässt sich durch eine Reduzierung des Ischämie-/Reperfusionsschadens eine verbesserte Langzeitfunktion nach Organtransplantation erzielen. In diesem


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Zusammenhang bietet sich als mögliches Therapiekonzept auch eine Spendervorbehandlung an. Eigene aktuelle Untersuchungen überprüfen dieses Konzept.

3.4.3 Einfluss des Verhältnisses Transplantatmasse/Körpergewicht

Neben dem Ischämie-/Reperfusionsschaden scheint vor allen Dingen die Masse des funktionierenden Nierenparenchyms eine Rolle bei der Betrachtung der Langzeitfunktion zu spielen.

Der Einfluss der Anzahl funktionierender Nephrone wurde von uns in zwei experimentellen Modellen verfolgt. In nativen Tieren wurden die Folgen einer ischämischen Schädigung in An- und Abwesenheit einer kontralateralen nativen Niere untersucht. Die Folgen auf die chronische Transplantatdysfunktion wurden in einer weiteren Untersuchung in Allotransplantaten bi- und unilateral nephrektomierter Empfängertiere verfolgt.

In diesen Untersuchungen zeigte sich eine signifikant verbesserte Transplantatfunktion bei reduzierten morphologischen Veränderungen, wenn das Allotransplantat durch eine kontralaterale Niere 'unterstützt' wurde.

Untersuchungen zum Einfluss der Nierenmasse wurden in einem weiteren Modell fortgeführt. In dieser Untersuchungsreihe wurden Parenchym-reduzierte Allo- oder Isotransplantate sowie unbehandelte Kontrollen untersucht. Hierbei zeigte sich eine reduzierte Funktionseinschränkung in Relation zur Grösse des Transplantates und zwar unabhängig davon, ob es sich um ein Allo- oder Isotransplantat oder eine native Kontrollniere handelte. Ebenso zeigten sich morphologische Veränderungen und zelluläre Infiltrate abhängig von der Anzahl funktionierender Nephrone.

Umgekehrt konnte bei einer Erhöhung der transplantierten Nierenmasse eine Normalisierung von Funktion und Morphologie bei einer reduzierten Anzahl infiltrierender Monozyten/Makrophagen sowie T-Zellen und deren Zellprodukte beobachtet werden ( 76 ).

Pathophysiologisch von Bedeutung erscheint die Hyperfiltrationstheorie zur Erklärung des Einflusses der Nierenmasse auf die Transplantatfunktion ( 156 ). Nach dieser Theorie führt eine 'Arbeitsüberlastung' als Folge einer reduzierten Nephronenzahl zu einer Adaptation im Sinne einer eingeschränkten Funktion und der Folge einer fokalen und segmentalen Glomerulosklerose.

Vor diesem Hintergrund wurde ebenso das Auftreten charakteristischer Veränderungen des chronischen Transplantatversagens bei Erkrankungen, die mit einer Reduktion der Organmasse einhergehen, erklärt. Spenderalter, -geschlecht und -rasse stellen weitere Risikofaktoren für einen reduzierten Langzeitverlauf dar ( 56 , 157 ). Als Konsequenz wurde neben einer möglichst hohen immunologischen Übereinstimmung ein 'physiologisches Matching' gefordert. Dieser Anspruch erscheint bei Schwankungen zwischen 300.000 und 1.200.000 funktionierender Nephrone bei 'normalen Spendern' ( 158 ) sowie weiteren potentiellen additiven Schäden durch Ischämie und Abstossungsreaktionen nachvollziehbar. Bei einem aktuell ausgeprägten Organmangel ist diese Forderung jedoch nur begrenzt zu erfüllen.

Der Einfluss der transplantierten Organmasse scheint auch bei anderen Organen eine Rolle zu spielen. Wenngleich die Leber auf Grund ihrer hochgradigen Regenerationsfähigkeit eine ausgeprägte Toleranz bei der Betrachtung der Ratio Körper-/Transplantatgewicht besitzt, zeigt sich auch hier bei einem extremen Missverhältnis


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(Transplantat < 1% des Empfängergewichtes) eine reduzierte Transplantatfunktion, möglicherweise als Folge eines gesteigerten Parenchym-schadens und einer reduzierten metabolischen Kapazität ( 159 , 160 ).

Die Langzeitschäden können durch eine arterielle Hypertension weiter gesteigert werden. Wurden die Folgen einer reduzierten Nierenmasse untersucht, so konnte bei gleichzeitig vorhandener arterieller Hypertension eine Steigerung der morphologischen Schäden beobachtet werden ( 161 , 162 ).

Problematisch erscheint bei der Betrachtung der Einflussgrösse arterielle Hypertonie allerdings, ob diese als Folge der chronischen Schädigung anzusehen ist oder selbst zu den chronischen Veränderungen beiträgt. Klinisch wurde eine arterielle Hypertonie, die bereits vor der Transplantation besteht oder nach der Transplantation wiederauftritt als Risikofaktor nachgewiesen ( 59 ). Experimentell konnte eine Beschleunigung der chronischen Transplantatdysfunktion nach Nierentransplantation in ein spontan hypertensives Empfängertier gezeigt werden (163).

In jüngster Zeit kommt es als Folge des Organmangels zu einer vermehrten Transplantation sogenannter 'marginaler Spenderorgane'. Wenn gleich dieser Terminus nicht ausreichend definiert ist, sind es vor allen Dingen die Risikofaktoren Spenderalter, Vorerkrankungen und die Ischämiedauer, die in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen und zu einer reduzierten Transplantatfunkion beitragen (43- 46 , 49 , 50 , 53 ,80- 82 ). Spendervorbehandlungen, eine Erhöhung der Nierenmasse (Transplantation von 2 Nieren) oder eine Transplantation in ältere Empfänger könnten in diesem Zusammenhang neue Therapiekonzepte darstellen.

Interessant erscheint, dass nach einer klinischen Studie Transplantate älterer Spender in älteren Empfängern eine bessere Funktion zeigten. Nach einem Beobachtungszeitraum von 3 Jahren zeigten ältere Empfänger nach der Transplantation einer Niere eines älteren Spenders (> 50 Jahre) eine bessere Funktion im Vergleich zu jüngeren Empfängern, die ein Organ aus dem gleichen Donor-Pool erhielten ( 43 ). Eine Erklärung für diese Beobachtung gibt es bisher nicht. Möglicherweise ist die immunologische Reaktionsbereitschaft des älteren Empfängers reduziert. So scheinen ältere Empfänger weniger häufig ein Transplantat als Folge einer irreversiblen Abstossung zu verlieren ( 55 ). Diese Altersgruppe zeigte ebenso eine höhere Sterberate mit funktionierendem Transplantat ( 164 ).

Die Langzeitfunktion von marginalen Spenderorganen ist Inhalt eigener aktueller Untersuchungen, die nicht Teil dieser Habilitationsschrift sind.

3.4.4 Alloantigen-unabhängige Schädigungen nach der Transplantation

Während der Einfluss der funktionierenden Transplantatmasse sowie des Ischämie-/ Reperfusionsschadens Alloantigen-unabhängige Risikofaktoren darstellen, die bereits vor oder zum Zeitpunkt der Organentnahme eine Rolle spielen, repräsentieren Infektionen Alloantigen-unabhängige Einflüsse, die nach der Transplantation zu einer möglichen Akzeleration des chronischen Transplantatschadens führen können. Diese Konstellation wurde von uns experimentell in dem zuvor verwandten, etablierten Nierentransplantations-modell in der Ratte simuliert, in dem den Versuchstieren 8 Wochen nach der Transplantation eine nicht lethale Applikation des Endotoxins Lipopolysaccharid (LPS) verabreicht wurde. Tatsächlich führte diese unspezifische Zellaktivierung zu einer


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beschleunigten chronischen Abstossung. Die morphologischen, funktionellen sowie zellulären Analysen in Tieren nach LPS Applikation waren 16 Wochen nach der Transplantation mit denen in nicht weiter geschädigten Tieren nach einem Zeitraum von 24 Wochen vergleichbar.

Es ist bekannt, dass LPS die Aktivierung einer Reihe von Zytokinen wie IL-1ß, MCP-1 und TNF-( bewirken kann. Gleichzeitig kann in Folge einer LPS Applikation eine verstärkte Expression von MHC Klasse I und II Molekülen beobachtet werden. Weiterhin ist eine Aktivierung von Monozyten/Makrophagen sowie Endothelzellen bekannt ( 165 ). In unserer eigenen Untersuchung sahen wir diese Vorgänge bestätigt. Diese Mechanismen sind möglicherweise für die beobachtete Akzeleration der chronischen Transplantatabstossung nach LPS Gabe verantwortlich. Gleichzeitig zeigte diese Arbeit, dass Alloantigen-unabhängige Schädigungen auch nach der Transplantation zu den chronischen Schäden beitragen können. In aktuellen Untersuchungen, die nicht Teil der hier vorgestellten Arbeiten sind, wurde der Einfluss spezifischer und unspezifischer T-Zellaktivierungen nach der Organtransplantation, simuliert durch Hauttransplantationen oder ischämische Schädigungen des Transplantates, weiter verfolgt. Vorläufige Ergebnisse dieser Arbeiten zeigen eine signifikante Steigerung des chronischen Transplantatversagens durch eine donor-spezifische T-Zellaktivierung ( 166 ).

3.5 Alloantigen-abhängige Einflüsse

3.5.1 Die Rolle akuter Abstossungsreaktionen

Alloantigen-unabhängige Faktoren spielen zweifelsfrei eine bedeutende Rolle bei der Entstehung der chronischen Transplantdysfunktion.

Die charakteristischen Zeichen des chronischen Transplantatschadens sind bei Allotransplantaten im Vergleich zu Isotransplantaten zu einem früheren Zeitpunkt und in stärkerer Ausprägung zu beobachten.

Zahlreiche klinische Untersuchungen zeigen den Einfluss der HLA-Kompatibilität auf die Langzeitfunktion nach Nierentransplantation ( 52 , 95 , 167 , 168 ). Jedoch könnte in diesem Zusammenhang auch ein optimiertes perioperatives Management und eine Reduzierung der Ischämiezeit eine Rolle spielen ( 82 ). In einer anderen Untersuchung wurde jedoch auch der Einfluss der HLA-Inkompatibilität in der Situation der Verwandten-Nierentransplantation gezeigt ( 169 ).

Weniger klar ist der Einfluss der HLA-Inkompatibilität für Herz- oder Lebertransplantationen.

Eine prospektive HLA-Typisierung ist im Rahmen der Herztransplantation wegen der Limitierung der Ischämiezeit aktuell nicht möglich. Retrospektive Analysen zeigten jedoch einen Einfluss der HLA-Inkompatibilität auf die Entwicklung akuter und chronischer Abstossungsreaktionen. So korrelierte eine HLA-B sowie HLA-DR Inkompatibilität mit dem Auftreten akuter und chronischer Abstossungen. Ebenso korrelierte der Nachweis von anti-HLA Antikörpern im Serum von Herz- und Nierentransplantatempfängern mit einer erhöhten Inzidenz chronischer Abstossungen ( 38 , 170 - 174 ).

Während Patienten mit einer Transplantat-Arteriosklerose eine ausgeprägte Expression HLA-DR+ Endothelzellen aufwiesen, die in-vitro die Proliferation von T-Lymphozyten und


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deren IL-2 Sekretion stimulierte, wiesen die Endothelzellen bei Patienten mit konventioneller Arteriosklerose nur eine geringe Expression HLA-DR+ Zellen auf ( 175 ).

Andere Untersucher konnten jedoch keine verbesserte Langzeitfunktion nach Herztransplantationen in Abhängigkeit von der HLA-Kompatibilität beobachten ( 176 ).

Ebenso konnten bisher keine Nachweise für einen Einfluss der HLA-Kompatibilität auf die Langzeitfunktion nach Lebertransplantation erbracht werden ( 177 - 179 ).

In der Situation der Nierentransplantation zeigten zahlreiche klinische Studien eine Korrelation akuter Abstossungsreaktionen mit dem Auftreten eines chronischen Transplantatversagens (83,180-182). In diesem Zusammenhang scheint jedoch der spezifischen histologischen Veränderung, dem Zeitpunkt, der Ausprägung und dem Erfolg der Therapie eine besondere Rolle bei der Bewertung dieser Zusammenhänge zu zukommen.

Erstaunlicherweise zeigte sich bei Herztransplantaten in den meisten Berichten keine Korrelation akuter Abstossungsreaktionen mit einer erhöhten Inzidenz einer Transplantations-assoziierten Arteriosklerose ( 15 , 16 , 183 - 185 ).

Die Zusammenhänge zwischen akuten Abstossungen und chronischen Transplantatschäden wurde von uns in einem experimentellen Nierentransplantationsmodell in der Ratte untersucht.

In dieser Studie wurden Allotransplantate in einer Spender-/Empfängerkombination mit ausgeprägter Histoinkompatibilität zu unterschiedlichen Zeitpunkten des akuten Abstossungsprozesses in ein Tier des ursprünglichen Spenderstammes rücktransplantiert. Rücktransplantierte Isotransplantate dienten hierbei als Kontrollen zur Überprüfung des Einflusses Alloantigen-unabhängiger Schäden. Ziel dieser Untersuchung war es, eine komplette Reversibilität der akuten Abstossungsreaktion zu erreichen und anschliessend eine Langzeitbeobachtung zur Überprüfung der Entwicklung eines chronischen Transplantatversagens durchzuführen. Hierbei wurde durch die syngenen Rücktransplan-tationen eine 'optimale Therapie' der akuten Abstossungsreaktion simuliert.

Eine Rücktransplantation zu einem frühen Zeitpunkt (in unserem Modell nach 3 Tagen), führte bei allen Tieren zu einer kompletten Reversibilität der akuten Abstossungsreaktion. Nach einem Beobachtungszeitraum von 6 Monaten waren die funktionellen und morphologischen Schäden nicht von rücktransplantierten Isotransplantaten zu unterscheiden und zeigten bei einer geringen Glomeruloskleroserate (ca. 15%) keine Charakteristika eines chronischen Transplantatschadens. Vergleichbare Ergebnisse wurden bei ca. der Hälfte der Allotransplantate, die nach 4 Tagen rücktransplantiert wurden, beobachtet. Die übrigen Tiere, die zu diesem oder einem späteren Zeitpunkt rücktransplantiert wurden, zeigten entweder keine Funktionsaufnahme des Nierentransplantates nach Rücktransplantation oder verstarben nach ca. 2-3 Wochen mit ausgeprägten Zeichen einer akuten Abstossungsreaktion.

Diese Ergebnisse zeigten, dass frühe akute Abstossungsreaktionen nach einer syngenen Rücktransplantation komplett reversibel waren und nach dieser 'optimalen Therapie' nicht zu den chronischen Langzeitschäden beitrugen.

Die Ergebnisse bestätigten klinische Beobachtungen, die den Einfluss von akuten Abstossungsreaktionen auf chronische Schäden mit dem Erfolg der Therapie, gemessen durch die Verbesserung der Nierenfunktionsparameter, assoziierten ( 100 ).


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Im Gegensatz zur klinischen Situation wurde weder zum Zeitpunkt der Allotransplantation, noch zum Zeitpunkt der Rücktransplantation eine Immunsuppression verwandt. Das Ziel unseres Modells war vielmehr die bereits erwähnte 'optimale Therapie' der akuten Abstossungsreaktion durch Rückführung in ein syngenes Wirtstier.

Wie bereits in unserem früheren Rücktransplantationsversuch, wurde auch in diesem Modell nicht die Auswirkung einer Graft-versus-Host Reaktion überprüft. Gleichzeitig wurden jedoch rücktransplantierte Isotransplantate als Kontrollen mitgeführt. Die Beobachtungen in diesen Gruppen unterschieden sich nicht von denen in 'erfolgreich' rücktransplantierten Allotransplantaten.

In früheren Rücktransplantationsexperimenten anderer Autoren hatte die Beantwortung der Frage nach einer Reversibilität akuter Abstossungsreaktionen Priorität vor einer Langzeitbeobachtung ( 135 - 137 ). Eines dieser frühen Experimente beschreibt das Auftreten einer Arteriosklerose nach syngener Rücktransplantation in einem Hundemodell ( 136 ). Die Frage nach Zusammenhängen zwischen akuten Abstossungsreaktionen und chronischen Transplantatschäden wurde in weiteren aktuellen experimentellen Studien anderer Untersucher verfolgt.

In einem Aortentransplantationsmodell wurde eine komplette Reversibilität akuter Abstossungsreaktionen bei Rücktransplantationen zu einem frühen, jedoch nicht zu einem späten Zeitpunkt beschrieben ( 186 ). In einem Herztransplantionsmodell waren nur sehr frühe akute Abstossungsreaktionen nach Rücktransplantation reversibel, während bei Rücktransplantationen zu einem späteren Zeitpunkt über das Auftreten einer Transplantatvaskulopathie berichtet wurde ( 139 ).

Die Unterschiede der Beobachtungen in anderen Modellen, im Vergleich zu den eigenen Untersuchungen, lassen sich möglicherweise durch die Verwendung differenter Rattenstämme oder die verabreichte Immunsuppression in diesen Systemen erklären.

Ebenso könnten organspezifische Unterschiede eine Erklärung für die unterschiedlichen experimentellen und klinischen Berichte bei der Betrachtung der Zusammenhänge zwischen akuten Abstossungsreaktionen und chronischen Transplantatschäden liefern.

Insgesamt erscheint eine frühzeitige und erfolgreiche Therapie akuter Abstossungsreaktionen von Bedeutung zur Verbesserung der Langzeitfunktion.

Die Immunantwort nach Reversibilität akuter Abstossungsreaktionen wurde in einem weiteren Untersuchungsschritt von uns untersucht.

Hierbei wurde die Gen-Expression in Allotransplantaten, zum Zeitpunkt der akuten Abstossung, mit der nach syngener Rücktransplantation und kompletter Reversibilität der akuten Abstossungsreaktion, durch RT-PCR Analysen verglichen.

Während ein zunehmender Anstieg der cDNA CD3+ T-Zellen in Allotransplantaten mit einer Progression der akuten Abstossungsreaktion assoziiert war, zeigte sich nach Rücktransplantation nur ein geringer Nachweis der cDNA Expression für CD3+ T-Zellen.

Gleichzeitig kam es zu einem Anstieg der Expression von IL-1, IFN-g und IL-2R mit einem Fortschreiten der akuten Abstossung, während die cDNA Expression für diese TH1 assoziierten Zytokine nach erfolgreicher Rücktransplantation gering war. Ein umgekehrter Verlauf zeigte sich für das TH2 assoziierte Zytokin IL-4. Hier war ein cDNA Abfall parallel zu einer Progression der akuten Abstossungsreaktion nachweisbar, während


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rücktransplantierte Allotransplantate nach einem Beobachtunsgzeitraum von 32 Wochen einen ausgeprägten cDNA Anstieg für IL-4 zeigten.

Der erfolgreiche Langzeitverlauf nach Rücktransplantation und Reversibilität der akuten Abstossungsreaktion lässt sich möglicherweise durch eine reduzierte Immunaktivierung erklären.

Obwohl Allotransplantate bereits zu einem frühen Zeitpunkt einen ausgeprägten Nachweis zellulärer Infiltrate und Aktivierungsmarker zeigten, waren diese Vorgänge nicht ausreichend, um den Abstossungsprozess nach syngener Rücktransplantation aufrecht zu erhalten. Für diesen Prozess scheint eine weitere Aktivierung durch den Wirt, zumindest zu einem frühen Zeitpunkt, notwendig.

Unklar bleibt das Schicksal der aktivierten Zellen nach Rücktransplantation. Eine Migration dieser Zellen aus dem Transplantat oder der Verlust durch Apoptose sind mögliche Erklärungen. Während ein drastischer Rückgang infiltrierender T-Zellen in rücktrans-plantierten Allotransplantaten beobachtet wurde, zeigten rücktransplantierte Isotransplantate eine gering ansteigende cDNA Expression für CD3+ T-Zellen. Diese Vorgänge lassen eine Aktivations-induzierte Apoptose als wahrscheinlichere Erklärung zu.

Parallel zu den beobachteten Veränderungen der Zellinfiltration zeigte sich eine Immundeviation im Sinne eines TH1/TH2 'Shiftes' bei der Betrachtung der untersuchten Zytokine. Dieses Phänomen wird in der Literatur kontrovers diskutiert.

Nach akuten Abstossungsreaktionen, die mit einer spontanen Funktionsverbesserung einhergingen, liess sich in Lebertransplantaten eine hohe IL-4, jedoch keine IL-2 Expression nachweisen ( 187 ). Gleichzeitig zeigte eine erfolgreiche Therapie akuter Abstossungs-reaktionen nach OKT3 Gabe in Nierentransplantaten einen TH1/TH2 Shift ( 188 , 189 ). Es ist bekannt, dass TH2 assoziierte T-Zellen eine höhere Resistenz gegenüber einer Aktivations-assoziierten Apoptose haben. So ist es auch vorstellbar, dass TH2 assoziierte T-Zellen nach einer Rücktransplantation einen Überlebensvorteil haben. Andere Untersucher lehnen jedoch eine direkte Assoziation von TH1 oder TH2 assoziierten Zytokinen mit der Entwicklung einer Toleranz oder Abstossung ab ( 190 ). Während Pankreasinselzellen mit einer konstitutiven Expression von IL-10, einem TH2 assoziierten Zytokin, akut abgestossen wurden, zeigte sich ebenso eine akute Abstossung in IL-2, bzw. IFN-g knock-out Mäusen ( 191 ,192).

Wenige Berichte liegen bisher über den Einfluss TH1 oder TH2 assoziierter Zytokine auf die Entwicklung eines chronischen Transplantatschadens vor. Während eine frühe IFN-g Produktion einen Beitrag zu der Entwicklung einer Transplantatvaskulopathie liefern soll ( 193 ), gibt es Berichte, die eine hohe IL-4 Expression mit einem chronischen Transplantatschaden assoziieren ( 194 ). In unserem Modell war ein hoher IL-4 Nachweis mit dem Ausbleiben einer chronischen Schädigung verbunden.

Zusammengefasst zeigen sich jedoch Evidenzen, die dafür sprechen, dass ein kontinuierlicher TH1/TH2 'Shift' einen Beitrag zu einem günstigen Langzeitverlauf liefern kann.


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3.6 Therapeutische Interventionen

3.6.1 Prävention der chronischen Transplantatabstossung durch Toleranz-Induktion

Einen weiteren Ansatz zur Untersuchung der Mechanismen sowie der Therapie des chronischen Transplantschadens bieten Toleranzmodelle. Darüberhinaus ist in diesen Modellen eine Unterscheidung des Einflusses Alloantigen-abhängiger und -unabhängiger Faktoren möglich.

Durch eine Therapie mit einer einmaligen Gabe von CTLA4Ig, einem Fusionsprotein, das die CD28-B7 vermittelte Ko-Stimulation Antigen-präsentierender Zellen blockiert, konnte in einem Rattenmodell die Ausbildung einer chronischen Transplantatdysfunktion verhindert werden ( 105 ). Diese Ergebnisse zeigen die bedeutende Rolle der Antigenerkennung zur Entwicklung der chronischen Schäden. Im gleichen Modell konnte durch eine späte Gabe von CTLA4Ig ein weiteres Fortschreiten des chronischen Transplantatschadens verhindert werden ( 107 ). Über vergleichbare Ergebnisse nach experimentellen Herztransplantationen im Rattenmodell wurde berichtet ( 106 ). Nach Induktion einer donor-spezifischen Toleranz durch einen hämatopoetischen Chimerismus zeigten Herztransplantate in einem Rattenmodell weder Anzeichen einer akuten Abstossungsreaktion noch eines chronischen Transplantatschadens ( 195 ). Eine intrathymale Injektion von Knochenmarkszellen im F-344 nach LEW Modell konnte eine uneingeschränkte Langzeitfunktion von Nierentransplantaten bei einem Chimerismus < 0.1% bewirken ( 196 ). Eine anti-CD4 Therapie mit einem nicht depletierenden Antikörper konnte akute Abstossungsreaktionen verhindern, während ein chronischer Transplantschaden reduziert werden konnte ( 197 ).

Diese Untersuchungen zeigen einmal mehr die Rolle Alloantigen-abhängiger Prozesse bei der Entstehung der chronischen Schäden. Unklar bleibt hierbei, ob diese Faktoren nur in der initialen Phase eine Rolle spielen.

In einer eigenen Untersuchung konnten wir in einem Rattenmodell, unter Verwendung der Spender-/Empfängerkombination von F-344 und LEW Tieren, durch eine erste Nierentransplantation eine Langzeitakzeptanz für ein zweites donor-spezifisches Nierentransplantat erzielen. Dieser Vorgang war unabhängig von einer Immunsuppression während der Zweittransplantation und konnte nach einem zeitlichen Intervall von 2 Wochen nach der Ersttransplantation beobachtet werden. Während die ersten Nierentransplantate nach einem Zeitraum von 12 Wochen die charakteristischen Zeichen einer chronischen Transplantatdysfunktion zeigten, war in Nierenzweittransplantaten nur ein geringer Anstieg der Proteinurie zu beobachten. Morphologisch zeigte sich nur eine geringgradige Glomerulosklerose (< 10%) bei reduzierten Zellinfiltraten und sonst unauffälliger Histologie. Weitere Untersuchungen in diesem Modell zeigten die Entwicklung einer durch das initiale Nierentransplantat induzierten donor-spezifischen, übertragbaren Toleranz.

Diese Beobachtungen stehen im Gegensatz zu den Ergebnisse in Modellen einer gesteigerten Abstossung nach vorangehender Sensibilisierung. Jedoch ist bei diesen Modellen zu berücksichtigen, dass die Organtransplantation zu einem Zeitpunkt einer ausgeprägten humoralen Antwort durchgeführt wird ( 198 ). In anderen Untersuchungen konnte durch ein sogenanntes Enhancement, d.h. durch einen der Transplantation vorangehenden donor-spezifischen Serum-Transfer, eine verlängerte Funktion des


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Allotransplantates erzielt werden ( 199 , 200 , 201 ). Zahlreiche klinische und experimentelle Untersuchungen beschreiben die günstigen Effekte einer der Transplantation vorausgehenden donor-spezifischen oder Fremdbluttransfusion, wenn gleich diese Einflüsse nach wie vor kontrovers diskutiert werden ( 202 - 204 ).

Nach einer initialen Lebertransplantation zeigten nachfolgende donor-spezifische Aortentransplantate eine selbst-limitierende zelluläre Infiltration bei Ausbleiben einer Arteriosklerose ( 205 ). Die Eigenschaften eines Lebertransplantates bezüglich seiner reduzierten Immunogenität, bzw. immunsupprimierenden Eigenschaft sind aus klinischen und experimentellen Untersuchungen bekannt, wenn auch nicht komplett verstanden.

In einem weiteren experimentellen Modell konnte nach einer initialen Herztransplantation ebenso eine reduzierte Schädigung in Aortentransplantaten beobachtet werden ( 206 ). Gleichzeitig wurde eine reduzierte Anzahl apoptotischer Zellen bei reduzierter Fas/FasL Expression gefunden.

Diese Untersuchungen zeigen gemeinsam mit unseren eigenen Arbeiten, dass Alloantigen-spezifische Faktoren eine bedeutende Rolle für die Entstehung von Langzeitschäden spielen.

Die Mechanismen der Toleranz-Induktion in unserem Modell sind bisher noch unklar. Erste noch unveröffentlichte Ergebnisse deuten auf eine Rolle regulatorischer T-Zellen hin. Alternative Erklärungen einer Allotransplant-induzierten Toleranz favorisieren einen Mechanismus einer T-Zelldeletion/-erschöpfung ( 207 ).

Untersuchungen der Mechanismen einer Allotransplantat-induzierten Toleranz werden in aktuellen experimentellen Projekten fortgeführt.

3.6.2 Therapie akuter und chronischer Abstossungsreaktion / Therapie des Ischämie-/ Reperfusionsschadens

Die hohe Inzidenz des chronischen Transplantatversagens trotz Therapie der aktuell zur Verfügung stehenden Immunsuppressiva zeigt, dass zur Zeit keine erfolgreiche Prophylaxe oder Behandlungsmöglichkeit zur Verfügung steht. Aktuell erscheint ein Konzept sinnvoll, welches die Auswirkungen der bisher bekannten Risikofaktoren reduzieren kann. Dieses Konzept schließt eine Reduzierung der Ischämiezeit sowie ein physiologisches Matching zur Verminderung der Schäden als Folge einer Arbeitsüberlastung des zur Verfügung stehenden Transplantatparenchyms ein. Experimentelle Toleranzprotokolle stellen alternative, wenn gleich zum jetzigen Zeitpunkt nicht klinisch applizierbare Optionen dar.

In Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen wurden Möglichkeiten zur Therapie des chronischen Transplantatversagens, akuter Abstossungsreaktionen sowie der Schäden als Folge von Ischämie-/Reperfusion untersucht.

In dem von uns verwandten chronischen Abstossungsmodell in der Ratte wurde eine Therapie mit Mycophenolat Mofetil (RS 61443/CellCept) zur Prophylaxe sowie zur Therapie des chronischen Transplantatschadens durchgeführt. Beide Therapiegruppen zeigten eine normale Funktion des Transplantates bei nur geringen morphologischen Schäden. Als immunsuppressiver Wirkungsmechanismus von Mycophenolat Mofetil ist die reversible Blockade der de-novo DNA Synthese beschrieben. Weiterhin erscheint eine Reduzierung der Expression von Adhäsionsmolekülen sowie der Antikörperproduktion


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insbesondere für die Vorgänge des chronischen Transplantatversagens von Bedeutung ( 208 - 211 ). Für Mycophenolat Mofetil wurde sowohl die Beeinflusung Alloantigen-abhängiger, als auch Alloantigen-unabhängiger Faktoren beschrieben. So konnte bei einer bereits vor der Transplantation beginnenden Therapie des Empfängers eine Reduzierung arteriosklerotischer Veränderungen sowohl als Folge des Abstossungsprozesses, als auch einer mechanischen Schädigung beobachtet werden. Bei der Analyse der Mechanismen der chronischen Transplantatdysfunktion in unserem Modell (siehe dort) wurde bereits auf die bedeutende Rolle der Antikörper und Komplement vermittelten Schäden der chronischen Transplantatabstossung hingewiesen. Nach einer Therapie mit Mycophenolat Mofetil zeigte sich eine signifikant reduzierte Deposition von Immunglobulinen und Komplement in unserem Modell.

Klinische Studien zeigen sowohl nach einem, aber auch nach drei Jahren, eine signifikant reduzierte Anzahl akuter Abstossungsreaktionen unter einer Triple-Immunsuppression mit Cyclosporin A, Cortison und MMF. Möglicherweise spielt die Behandlung (subklinischer) akuter Abstossungsreaktionen auch in unserem Modell eine Rolle und beeinflusst die verbesserte Langzeitfunktion ( 212 - 214 ).

Diese Ergebnisse zeigten, zumindest in einem experimentellen Modell in der Ratte, die erfolgreiche Therapie chronischer Transplantatschäden.

Die erfolgreiche Therapie akuter Abstossungsreaktionen bietet eine weitere Möglickeit chronische Schäden zu beeinflussen.

Durch Differential Display RT-PCR Analysen wurde von Kooperationspartnern ein neues T-Zell Membran Protein (TIRC7) gefunden. Dieses Protein zeigte sich in der frühen Phase nach Antigenstimulation exprimiert. In-vitro Untersuchungen belegten eine Beeinflussung der TH1 assoziierten Immunantwort, während die TH2 assoziierte Immunantwort unbeeinflusst blieb. Akute Abstossungsreaktionen wurden von uns durch eine Antikörper-Therapie gegen dieses T-Zell Membran Protein behandelt. Hierbei zeigte sich eine signifikant verlängerte Transplantatfunktion bei einer weitestgehend normalen Morphologie nach einem frühen Beobachtungszeitraum. Neben einer Reduzierung der Schäden Alloantigen-unabhängiger Mechanismen könnten neue Therapiekonzepte der akuten Abstossungsreaktion zu einer verbesserten Langzeitfunktion beitragen.

Auf die bedeutende Rolle des Ischämie-/Reperfusionsschadens für die Entwicklung der chronischen Schäden wurde bereits hingewiesen. Eine erhöhte Anzahl verzögerter Transplantatfunktionen wurde als Folge dieser initialen Schäden beschrieben. Als Folge scheint es ebenso zu einer erhöhten Anzahl akuter Abstossungsreaktionen zu kommen ( 97 ). Schäden, die als Folge des Ischämie-/Reperfusionsschadens entstehen, scheinen zumindest teilweise durch Adhäsionsmoleküle vermittelt zu sein ( 215 , 216 ). Eine Antikörpertherapie gerichtet gegen Adhäsionsmoleküle konnte eine Reduzierung des Ischämie-/ Reperfusionsschadens belegen ( 153 , 217 , 218 ). In Kooperation führten wir eine Spenderbehandlung mit einer Anti-Sense Therapie, gerichtet gegen ICAM-1, durch. Der Einfluss dieser Therapie wurde in Auto- bzw. Isotransplanten verfolgt. In beiden Untersuchungen zeigte sich eine Reduzierung der Alloantigen-unabhängigen Schäden. Dieses Therapiekonzept bietet die Möglichkeit einer klinischen Anwendung durch eine Spendervorbehandlung.

In eigenen aktuellen Untersuchungen verfolgen wir ein Konzept einer immun-suppressiven Spendervorbehandlung bei der Verwendung von sogenannten marginalen Spenderorganen.


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