Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Einfluss der Leukozytenmigration und anderer Faktoren auf die chronische Abstoßung von Lungentransplantaten

Amen, Eva Maria

Lung transplantation has become a successful therapeutic option in the treatment of lung failure for various diseases. In lung transplanted patients, Bronchiolitis obliterans (BO) and its clinical counterpart, Bronchiolitis obliterans syndrome (BOS) represent the most common complication and cause of death. This clinical entity is regarded to be the expression of a chronic rejection. However, the exact factors causing and/or influencing this process are so far not explicitly defined. In the present study, several factors possibly playing a role in the development of BOS have been investigated using a mouse model of heterotopic trachea transplantation. Animals from the strains C3H/HeJ (C3H) and C57BL/6J. were used. In some experiments, CCR7-/- and plt/plt-mice, both of the genetic background of the C57BL/6-strain, served as recipients. Methods employed for analysis include histology, immunohistochemistry and immuno-fluorescent microscopy. In this model, exposure to a pre-operative ischemia does not seem to have any influence on the development or severity of BOS-like lesions in the tracheal grafts. Efficient immune responses are thought to require the migration of naïve lymphocytes into the secondary lymphoid organs. The chemokine receptor CCR7 and its ligands, CCL19 andCCL21, play an essential role in this lymphocyte homing. In this study, mice from different strains deficient either for CCR7 or its ligands were used to determine the importance of unimpaired T cell homing for the development of BOS-like lesions in the mouse model. When analyzing tracheal allografts transplanted into C56BL/6 wild type (wt), CCR7 deficient (CCR7-/-) and plt/plt recipients and explanted on post-operative day (POD) 21, CCR7-/- mice in comparison to wt recipients showed a significantly reduced damage to the epithelium, which, at the same time, was accompanied by a strong infiltration with T cells. In contrast, control isografts in CCR7-/- recipients displayed a significantly decreased T cell infiltration, but a similar overall appearance as seen in wt recipients. Interactions of chemokine receptor CCR7 and its ligands are possibly less important for migration of lymphocytes into peripheral tissue than for their regulated exit from the periphery. It still has to be investigated whether CCR7-/- immune cells lack a distinct, so far not determined factor enabling them to produce tissue damage in terms of allograft rejection. Tracheal grafts in plt/plt recipients lacking both CCL19 and the lymphoid tissue-expressed isoform of CCL21 in both allo- and isografts exhibited an overall appearance very much resembling the situation in wt recipients. Lymphocytes of the recipient may not be dependent on an interaction with CCL19 or CCL21-ser for the induction of graft rejection. In order to confirm this theory, further investigation is required. Partly because of the current rather strict standard donor lung criteria, including the recommendation of a maximum age of 55 years for lung donors, there is a great disparity between the demand and the supply of donor organs in the field of lung transplantation. As a potential correlation between donor age and the incidence of BOS has so far not been published, the investigation of this possibly influencing factor in the mouse model has been one of the main features of this study. In comparative transplantations performed with organs originating either from old or from young adult donor mice, no significant differences between the grafts could be observed in any of the assessed rejection parameters. This holds true for both allografts and isogenic control grafts. In the murine model of heterotopic trachea transplantation, advanced donor age could therefore not be identified as a factor influencing the development nor the severity of BOS-like lesions. These results should encourage further investigation on this possible correlation, which, after thorough examination, eventually could lead to a modification of the donor criteria and to an expansion of the potential donor pool.

Die Lungentransplantation wird als äußerst wirksame Therapie verschiedener Atemwegserkrankungen im Endstadium angewendet. Eine der häufigsten Komplikationen und Todesursachen nach erfolgter Lungentransplantation stellen die Bronchiolitis obliterans (BO) und ihre klinische Manifestation als Bronchiolitis obliterans Syndrom (BOS) dar. Dieses Krankheitsbild wird als Ausdruck einer chronischen Abstoßung angesehen. Die genauen Ursachen und beeinflussenden Faktoren, die hierbei eine Rolle spielen, sind bislang noch nicht eindeutig geklärt. In dieser Arbeit wurden verschiedene Faktoren, die bei der Entwicklung von BOS eine Rolle spielen könnten, anhand eines heterotopen Trachea-Transplantations-Modells an der Maus untersucht. Hierfür wurden Tiere der Stämme C3H/HeJ (C3H) und C57BL/6J, sowie in einigen Experimenten CCR7-/- Mäuse und plt/plt-Tiere, jeweils auf dem genetischen Hintergrund des C57BL/6- Stammes, verwendet. Die Untersuchungen wurden größtenteils anhand histologischer und immunhistochemischer Färbungen sowie mit Hilfe der Immunfluoreszenzmikroskopie durchgeführt. In dem in dieser Arbeit verwendeten Modell scheint eine präoperative Ischämie keinen Einfluss auf die Entwicklung und/oder den Schweregrad von BOS-ähnlichen Läsionen zu haben. Effektive Immunantworten bedürfen einer zielgerichteten Wanderung von Immunzellen. Hierfür spielen der Chemokinrezeptor CCR7 und seine Liganden, CCL19 und CCL21, eine wichtige Rolle. Die Verwendung von Mäusen unterschiedlicher Stämme, die entweder für CCR7 oder seine Liganden defizient sind, ermöglichte Untersuchungen zur Bedeutung einer ungestörten Lymphozytenmigration für die Entwicklung BOS-ähnlicher Läsionen im Mausmodell. Beim Vergleich von 21 Tage post OP entnommenen Allotransplantaten in C56BL/6-Wildtyp (Wt)-, CCR7-defizienten (CCR7-/-) und plt/plt-Empfängern fiel in der Gruppe der CCR7-/- Mäuse eine signifikant geringere Epithelschädigung bei einer gleichzeitig auftretenden massiven Infiltration mit T-Zellen auf. In zur Kontrolle transplantierten isogenen Tracheen zeigten CCR7-/- Mäuse hingegen eine signifikant geringere T-Zell-Infiltration als Wt-Empfänger bei ansonsten ähnlichen Gewebeveränderungen. Möglicherweise sind Interaktionen von CCR7 und seinen Liganden weniger wichtig für die Einwanderung in das periphere Gewebe als für die Auswanderung aus demselben. Es bleibt auch zu untersuchen, ob CCR7-defizienten Immunzellen ein bislang nicht identifizierter Faktor fehlt, der zu einer Gewebeschädigung im Sinne einer Transplantatabstoßung benötigt würde Bei der Transplantation in plt/plt-Empfänger, denen sowohl CCL19 als auch die im lymphatischen Gewebe vorkommende Isoform des CCL21 fehlt, waren sowohl in allogenen als auch in isogenen Trachea-Transplantaten Gewebeveränderungen zu beobachten, die sehr den in Wt-Empfängern auftretenden ähnelten. Möglicherweise sind im Falle einer Transplantatabstoßung die Lymphozyten des Empfängerorganismus nicht auf eine Wechselwirkung mit CCL19 und/oder der lymphatischen Isoform des CCL21 angewiesen. Auch diese Theorie bedarf jedoch einer weitergehenden Überprüfung. Zum Teil aufgrund der gegenwärtig geltenden strikten Auswahlkriterien für potentielle Lungenspender, die unter anderem ein Höchstalter von 55 Jahren empfehlen, herrscht auf dem Feld der Lungentransplantation ein massiver Mangel an verfügbaren Spenderorganen. Da bisher in keiner Studie ein Zusammenhang zwischen dem Alter der Organspender und der Wahrscheinlichkeit seitens des Empfängers, BOS zu entwickeln, untersucht wurde, war es eines der Hauptanliegen der vorliegenden Arbeit, diese Einflussgröße im Mausmodell zu überprüfen. Nach vergleichenden Transplantationen aus alten sowie aus jungen adulten Spendertieren stammender Tracheen konnte für keinen der in dieser Arbeit untersuchten Abstoßungsparameter ein signifikanter Unterschied in den Transplantaten der beiden Gruppen festgestellt werden. Dies galt sowohl für allogene als auch für jeweils zur Kontrolle transplantierte isogene Trachea-Transplantate. In dem als Modell für BOS genutzten murinen heterotopen Transplantationsmodell konnte somit ein fortgeschrittenes Alter der Organspender weder als Ursache für das Krankheitsbild noch als eine dessen Schweregrad beeinflussende Größe identifiziert werden. Diese Ergebnisse sind dazu geeignet, weiterführende Untersuchungen in diesem Zusammenhang anzuregen, die nach eingehender Überprüfung gegebenenfalls zu einer Auflockerung der aktuellen Auswahlkriterien und damit zu einer Erweiterung des potentiellen Spenderpools führen könnten.

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Amen, Eva Maria: Einfluss der Leukozytenmigration und anderer Faktoren auf die chronische Abstoßung von Lungentransplantaten. Hannover 2008. Tierärztliche Hochschule.

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