Untersuchung alternativer zytoreaktiver Protokolle in der Induktion von Transplantationstoleranz bei porziner allogener Lungentransplantation

Die Transplantation von soliden Organen ist mittlerweile chirurgisch und perioperativ hoch entwickelt, die chronischen Komplikationen der lebenslangen Immunsuppression bleiben aber eine schwere Limitation. Seit langer Zeit gilt es daher als „heiliger Gral“ der Transplantationsmedizin Protokolle zu entwickeln, die in Abwesenheit von pharmakologischer Immunsuppression in einer dauerhaften Toleranz allogenener Transplantate münden. Hierfür gibt es inzwischen einige, überwiegend im Nagermodell getestete, hoffnungsvolle Ansätze, welche vor ihrem Einsatz in der Klinik jedoch in einem präklinischen Großtiermodell evaluiert werden müssten. Die experimentelle Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie der Medizinischen Hochschule Hannover verfügt über ein solches, schon seit 1999 etabliertes Modell, bei dem linksseitige Einzellungentransplantationen im Miniaturschwein durchgeführt werden. Aus diesem Modell sind durch ein zytoreaktives Protokoll, welches eine nicht-myeoloablative Bestrahlung (IRR) kurz vor der Transplantation, gefolgt von einer spenderspezifischen Splenozyteninfusion (SpTx) im direkten perioperativen Zeitraum beinhaltet, bereits einige langzeitüberlebende Tiere hervorgegangen. Jedoch stellen Bestrahlungen, selbst bei gering gewählten Strahlendosen, durch ihre zum Teil schwer vorhersehbaren und auch spät auftretenden Nebenwirkungen eine hohe Belastung für den Patienten dar. Deshalb sollte im Rahmen dieser Arbeit, in Anlehnung an ein vielversprechendes Nagermodell, der Erfolg des Einsatzes von anti-Lymphozyten-Antikörpern als Alternative zu einer induktiven Bestrahlung untersucht werden. Zudem wurde der Versuch diese beiden Arten der Induktionstherapie schon 28 Tage vor der Transplantation durchzuführen, um die Mehrbelastungen im perioperativen Zeitraum zu minimieren und die Lunge in eine bereits tolerogene Umwelt zu verpflanzen, verglichen mit dem Erfolg einer perioperativen Induktion. In 34 weiblichen Minipigs wurde eine linksseitige Einzellungentransplantation von MHC I- und Geschlechts-inkompatibel ausgewählten Spendern durchgeführt. Die Toleranzinduktion erfolgte in allen Tieren durch eine zytoreduktive Induktionstherapie entweder in Form einer IRR oder durch anti-Lymphozyten-Antikörper (mAb), gefolgt von einer SpTx. Die Hälfte der Tiere wurde schon 28 Tage vor der Transplantation mit dieser Therapie behandelt (SpTx POD -28, n=17), der andere Teil erhielt seine Behandlung im direkten perioperativen Zeitraum (SpTx POD 0, n=17). In beiden Gruppen wurde jeweils eine Kontrollgruppe mitgeführt, welche zwar eine SpTx, nicht aber eine vorangegangene zytoreduktive Induktion erhielt. Alle Tiere erhielten infolge der Transplantation eine 28-tägige pharmakologische Immunsuppression bestehend aus Tacrolimus und Methylprednisolon. Das Transplantatüberleben wurde anhand von regelmäßigen Thoraxröntgenkontrollen und Bronchoskopien überwacht. Zu diesen Kontrollzeitpunkten wurde das periphere Blut der Tiere differentialdiagnostisch sowie durchflusszytometrisch untersucht, Serum diente zur Messung der Zytokinexpression. Außerdem wurde zur Quantifizierung des Spenderzellchimärismus DNA aus den PBMC isoliert und eine Real Time PCR durchgeführt. Des Weiteren wurden die klinischen Beobachtungen in den Schweinen in einem porzinisierten trans vivo Mausmodell verifiziert. Es stellte sich heraus, dass die Administration von anti-Lymphozyten-Antikörpern in den Experimenten nicht in einem verlängerten Transplantatüberleben resultierte. Im Gegenteil, Tiere aus den Gruppen mAb+SpTx POD -28, sowie mAb+SpTx POD0 zeigten sogar ein niedrigeres medianes Überleben als die jeweiligen Kontrollgruppen. Die durchflusszytometrischen Analysen ließen auf eine Aktivierung des Effektor- anstatt des Regulatorarms des adaptiven Immunsystems in diesen Gruppen schließen. Dieses Phänomen könnte allerdings auch auf Verunreinigungen der Antikörper mit LPS beeinflusst sein. Außerdem zeigte sich, dass eine Spenderantigen beinhaltende Induktionstherapie schon 28 Tage vor der Transplantation die Gefahr einer Präsensibilisierung barg. Dies führte in sieben von 17 Tieren zu einer hyperakuten Abstoßungsreaktion, das Transplantatüberleben der übergeordneten Gruppe SpTx POD -28 war signifikant schlechter als in der Gruppe SpTx POD 0 (p*=0,02). Dieses Ergebnis konnte gut im hohen Rejection Score der entsprechenden Gruppe des trans vivo Modells nachvollzogen werden. Der Spenderzellchimärismus, welcher positiv mit dem Transplantatüberleben korreliert, war am höchsten in den bestrahlten Tieren. In der Gruppe IRR+SpTx POD 0 konnte sogar ein langanhaltender Makrochimärismus gemessen werden, während in den mAB-Gruppen, ähnlich wie in den Kontrollgruppen, schon wenige Tage nach der SpTx bzw. der LTx keine Spenderzellen mehr im peripheren Blut zu finden waren. Die Wirkung der in diesen Experimenten verwendeten anti-Lymphozyten-Antikörper schien nicht suffizient genug, um eine Nische für das Spenderantigen zu schaffen und regulatorische Mechanismen aktivieren zu können. Somit stellten sie keine Alternative zur Bestrahlung dar. Auch die Idee einer vorgezogenen Induktionstherapie erwies sich nicht als Erfolg, sondern führte in einigen Fällen sogar zu einer HAR. Folglich bleibt die nicht-myeloablative IRR in Kombination mit einer SpTx im perioperativen Zeitraum zunächst die sicherste und erfolgreichste Toleranzinduktionstherapie in diesem Modell.