Typy rejekce

Transplantace
Tomas Kalina

Témata transplantační imunologie
Jak se imunitní systém vypořádá s transplantátem
(štěpem)? Jak jej odmítne? (Rejekce)
Jaké jsou strategie zabránění rejekci štěpu?
Jaké jsou budoucí strategie k potlačení specifické
imunity?
Jaká je role xenostrasplantace?
Co je graft versus host disease (GvHD)?
In vivo imaging

Obsah
Mechanismy
Typy rejekce
Hyperakutní
Akutní
Chronická
Laboratorní testy
Léčba rejekce
Tx kostní dřeně, GvHD a GvL efekt
In vivo imaging – obrázky pro trpělivé

ANTIGEN INDEPENDENTNÍ
MECHANISMY
PERITRANSPLANTAČNÍ ISCHEMIE
MECHANICKÉ TRAUMA
REPERFUSION INJURY

Peritransplant injury induces chemokines
that increase inflammation and immunity
Devries, 2003,
Sem in Imm
15:33-48

Peritransplant injury as a risk factor for Acute
Rejection
Early inflammatory injury to graft promotes continued chemokine
expression that recruits lymphocytes and macrophages

Peritransplant injury as a risk factor for Chronic
Rejection
Early inflammatory injury to graft promotes continued chemokine
expression that persists and contributes to and chronic rejection

ŠTĚP A IMUNITNÍ SYSTÉM
Diskriminace vlastní/cizí
Brání přijetí štěpu
První transplantace byly krevní převody
Jiné štěpy končily špatně
Proč jsou krevní transfúze tolerovány?

Imunitní mechanismy
Transplantace kůže geneticky odlišnému
jedinci

Štěp

Transplantace v medicíně
•Jsou doprovázeny hrozbou rejekce štěpu a imunosupresivní terapií
•Rejekce nebyla eliminována, pouze redukována
Nejčastější transplantace
1. Srdce
2. Plíce
3. Cornea
4. Játra
5. Kostní dřeň (HSCT)

Allograft
1. Studium místa rejekce ukazuje infiltraci
lymfocyty a monocyty, která připomíná
reakci oddáleného typu
2. Experimantální zvířata bez T lymfocytů
neodhojí štěp
3. Rejekce nenastává v plně míře u
imunosuprimovaných

•Nastává během minut či i hodin
Hyperakutní Rejekce
•Destrukce štěpu preformovanými protilátkami (cytoxic antibodies)
•Produkovány příjemcem – eg. přirozené protilátky, proti Ag střevní flóry atd.
•Produkovány po předchozí transplantaci, po krevních transfuzích a po těhotenství
•Protilátky aktivují komplementový systém a aktivaci destiček a jejich ukládání v
cévách vede ke srážení a otoku.

Akutní Rejekce
U příjemců, kteří nebyli senzitizováni štěpem
V hlavní roli T lymfocyty, výlsedek rozpoznání alloantigenů
Velmi často u „mismatched“ tkání a při nedostatečné imunosupresi
Léčena imunosupresí

Chronická rejekce
Protilátky i buněčná imunita
Objevuje se měsíce ce či i roky po transplantaci i při
normální funkci štěpu
Liší se forma, závažnost i průběh podle
převládajících mechanismů
Cirkulace, lymfatická drenáž, exprese MHC a další
faktory ovlivňují stupeň rejekce
Projevuje se jako Zánět, proliferace hladkého
svalstva, fibróza
Ischemie tkáně

Histologie rejekce štěpu

MHC molekuly
Setkáni T buněk s cizími buňkami
(rozpoznání non-self MHC) spustí aktivaci -
jejich TCR vážou cizí MHC-peptid complex
T buňky reagují přímo s APC buňkami dárce
exprimujícími cizí MHC v kombinaci s
peptidem. APC dárce mohou mít i
kostimulační aktivitu a předat druhý signál
Minor H antigeny jsou kódovány mimo
lokusy pro MHC alely

T buňky a cytokiny
CD4+ and CD8+
DTH

Nepřímá stimulace –APC dárce uvolňují MHC který
je prezentován jako antigen skrz APC příjemce a
stimuluje rejekci

Laboratorní Testy
ABO typizace krve
Typizace MHC (HLA Matching)
(Lymfocytotoxické testy)
(Mixed leukocyte reaction)
Screening for Presence of Preformed
Antibodies to allogeneic HLA
Crossmatching

Prodloužení přihojení štěpu
Protizánětlivé látky
Cytotoxické léky
Látky zabraňující cytokinové signalizaci
Imunosupresivní léky
Nové Imunosupresivní strategie

Prodloužení přihojení štěpu
Cyclosporine and Tacrolimus (FK-506)
Azathioprine
Mycophenolate Mofetil
Rapamycine
Corticosteroids
Anti-CD3, Anti-CD52, Anti-IL-2, Anti–CD25

SITES OF ACTION OF MAJOR
IMMUNOSUPPRESSIVE DRUGS
OKT3

ANTIGEN SPECIFICKÁ TOLERANCE
(vs všeobecná IMUNOSUPRESE)
Sníží riziko infekce a sekundárních malignit
Posílí stimulaci allospecifických T regulačních lymfocytů
Monoklonální protilátky nebo proteinové blokátory
kostimulačních molekul
Myeloablace s rekonstitucí chimérické dřeně – T lymfocyty
zrající ve dřeni v kontaku s dárcovskými APC obnoví
imunitní systém - tolerantní
Snížit immunogenicitu štěpu
Transplantace do privilegovaných míst
Injektovat thymus alloantigenem – indukovat klonální deleci s
tolerancí k dárci

T -regulatory cell function
Wood Nature Reviews Immunology 3; 199-210 (2003)

Induction of tolerance – Enhance allospecific
T regulatory cell activity
If T reg cells can
be induced to
recognize the
indirect antigen
presentation, they
exert a powerful
suppressive effect
on both indirect
and direct CD4
and CD8 cell
activity through
the secretion of
IL-10 and TGF-β
Wood, 2003, Nature
Reviews Immunology
3:199-210

How to manipulate T reg activity to
induce transplant tolerance?
Wood, 2003, Nature Reviews Immunology 3:199-210

Kostní dřeň
Pokusy s těmito buňkami již 60 let, intenzivně
zkoumány od WWII
Použití v léčbě hematologických onemocnění,
SCID, leukémie a dalších
Úspěšný způsob genové terapie u člověka

Typy Transplantací
Autologní Transplantace
Pacientovy vlastní vlastn kmenové buňky
Allogenní Transplantace
Kmenové buňky od cizího dárce (příbuzný nebo z
registru dárců)
In 2004, there were 22 216 hematopoetic stem cells (HSCT), 7407
allogeneic (33%), 14 809 autologous (67%) and 4378 additional reor
multiple transplants reported from 592 centres in 38 European and
five affiliated countries. Bone Marrow Transplant. 2006 Jun;37(12):1069-85.

Časné Allogenní Transplantace
Toxicita zaznamenaná při prvních transplantacích:
“2° průjmy, nekróza jater a kůže”
Tzv. Graft Versus Host Disease (GVHD)
Nyní dobře známá komplikace u alloBMT
ALE
Pacienti s GVHD mají méně relapsů leukemie
in 1968, of
in
14
1968,
AlloBMT
of 14 AlloBMT
patients
patients
10/20
10/20
died
died
of
of
GVHD
GVHD
w/o
w/o
evidence
evidence
of
of
leukemia
leukemia
4/20
4/20
had
had
no
no
GVHD,
GVHD,
died
died
of
of
recurrent
recurrent
leukemia
leukemia
Stejné buňky způsobující toxicitu byly anti leukemické
Tzv. Graft Vs Leukemic Effect (GVL)

GVL & GVHD je imunitní reakce
Donor Immune cells recognize Recipient cells
as non-self
T-cell & NK cell response
Attack host cells: malignant and normal host cells
Balance of this immune response:
Minimize GVHD + Maximize GVL
1) Immunosuppressive Therapy with BMT
2) HLA-Match Donor & Recipient
Match major antigens to decrease GVHD
Mismatch of minor antigens results in GVL

Types of Transplants
Peripheral Blood Stem Cells (PBSCT)
Stem cells collected peripherally using apheresis (cell
separator machine)
Less invasive; less discomfort; less morbidity than BM
Outpatient procedure
PBSCT results in more rapid hematopoietic recovery than
BM
No difference in treatment outcome
Quickly replacing traditional BM
Using cytokine stimulation (G-CSF injections)
BM releases large number CD34 stem cells into circulation
Stem cells harvested via peripheral line

Complications
Infections
Early:
Potentially life threatening
Main complication in first 30 days
CMV infections have high mortality (so prophylaxis and early
intervention important)
Late:
Immune function takes 1 year (autologous) to 2 years
(allogeneic) to fully recover
Later opportunistic infections common, including pneumocystis
carinii (PCP) and herpes zoster
Prophylaxis required for 6-12 months

Complications (Con’d)
GVHD
Allogeneic complication
Donor T cell response against recipient tissue cells
Prophylaxis against GVHD begins day +1 with
immunosuppressive agents
Cyclosporine, methotrexate, mycophenelate
Acute GVHD first 3-6 months:
Skin, GI (especially diarrhea) or obstructive Liver dysfunction
>60% develop
Chronic GVHD develops 12-18 months post transplant:
Autoimmune manifestations of Skin especially, as well as GI, Liver
and Lung
30-40% develop

Complications (Con’d)
Veno-Occlusive Disease (VOD)
Obstructive liver disease due to microthrombi in liver
venules
Patients with previous liver disease at greater risk
No good treatments
Graft Rejection
Rare in present day (

Xenogenic Transplantation
>50,000 people that need organs die while waiting for a donor
Studies are underway involving nonhuman organs
Attention has been focused on the pig but the problem is the
existence of natural or preformed antibodies to carbohydrate
moieties expressed in the grafts endothelial cells
As a consequence activation of the compliment cascade occurs
rapidly and hyperacute rejection ensues
Concern has given to debate about the safe use of xenografts
and animal tissues that the tissues might harbor germs