Akute Abstoßung experimenteller Lungentransplantate : Zeitverlauf der Infiltration durch Makrophagen, T- und B-Lymphozyten

Abstract

Monozyten/Makrophagen übernehmen wichtige Funktionen bei der Regulationder unspezifischen und spezifischen Immunantwort. Sie verfügen überproinflammatorische und zytotoxische Eigenschaften, die zurTransplantatzerstörung beitragen können. Monozyten/Makrophagen wirkenandererseits auch antiinflammatorisch sowie immunregulierend und erfüllenwichtige Funktionen bei der Reorganisation geschädigter Gewebe. Damit bietensie einen vielversprechenden Ansatzpunkt zur Entwicklung neuer Therapien derTransplantatabstoßung.In der vorliegenden Studie wird der Zeitverlauf der Histopathologie sowie derInfiltration allogener und isogener Rattenlungentransplantate durchmononukleäre Leukozyten untersucht. Die Untersuchungen basieren auforthotopen Lungentransplantationen von männlichen Inzuchtratten desStammes Dark Agouti auf Lewis-Ratten. Zur Kontrolle werden Lewis-Lungenisogen transplantiert, um die durch die Operation ausgelösten Veränderungenvon den abstoßungsbedingten Veränderungen der allogenen Gruppe zuunterscheiden. Untersucht werden Lungentransplantate, die in den ersten 6postoperativen Tagen in Tagesabständen entnommen wurden. Hämatoxylin-Eosin gefärbte Paraffinschnitte werden nach einem etabliertenhistopathologischen Klassifikationssystem ausgewertet. Zudem wirdimmunhistologisch die Transplantatinfiltration durch mononukleäre Leukozytenuntersucht. Dazu wird densitometrisch der prozentuale Anteil derimmunpositiven Fläche in zufällig ausgewählten Bereichen der Lungenschnittegemessen.Die histopathologischen Veränderungen sind initial moderat und aufgrund derReversibilität in der isogenen Kontrollgruppe vermutlich auf die Operationzurückzuführen. Weitere Veränderungen, wie die stetige Zunahmeperivaskulärer/-bronchialer Leukozyteninfiltrate oder die Becherzellhyperplasiedes respiratorischen Epithels, sind auf allogene Transplantate beschränkt. AbTag 4 kommt es zu einer fokalen Leukozyteninfiltration der Alveolarräume, diean Tag 5 ihr Maximum erreicht. Es bestimmen massive Leukozyteninfiltrate,Nekrosen und Einblutungen das Aussehen der allogenen Transplantate.Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen zeigen für den gesamtenVerlauf der akuten Transplantatabstoßung allogener Rattenlungen einequantitative Dominanz von Gewebe- und Alveolarmakrophagen gegenüber TundB-Lymphozyten. Neben der quantitativen Dominanz kommt es während derAbstoßungsreaktion zu einer Änderung des Differenzierungszustandes vonGewebe- und Alveolarmakrophagen. In gesunden Rattenlungen exprimieren diemeisten Gewebemakrophagen kein CD68-artiges Antigen (ED1-) wohl aberCD163 (ED2+). Alveolarmakrophagen hingegen sind ED1+/ED2-.Perivaskuläre/-bronchiale Gewebsmakrophagen werden ab Tag 3 zunehmendED1+. Dies führt zum Anstieg des immunpositiven Flächenanteils bis auf> 13% ab d 4. Zeitlich verzögert exprimieren Alveolarmakrophagen ab Tag 5zunehmend CD163 (ED2+). Es resultiert ein Anstieg des immunpositivenFlächenanteils bis Tag 6 auf 14%. Der CD163-Expression von Makrophagenwird eine Bedeutung bei antiinflammatorischen Prozessen zugeschrieben. DieFunktion der veränderten Antigenexpression von Makrophagen inLungentransplantaten ist jedoch noch unbekannt. Im Gegensatz zu denMakrophagen erreicht der immunpositive Flächenanteil der T-Lymphozyten(a/ß-TZR/R73+) am Tag 5 nur 3%. B-Lymphozyten (CD45RA/Ox33+) sind nochin geringer Zahl nachweisbar.Die vorliegende Studie schafft eine Grundlage für die histopathologischeBeurteilung experimenteller Lungentransplantate und dient damit als Vorarbeitfür zukünftige Untersuchungen. Diese können der Entwicklung neuertherapeutischer Ansätze, zur Prävention oder Heilung der akuten Abstoßungvon Lungentransplantaten dienen. Monocytes/macrophages play an important role in the regulation of unspecificand specific immune responses. Their pro-inflammatory and cytotoxicproperties may contribute to the destruction of allografts. However,monocytes/macrophages also exert anti-inflammatory and regulating functionsand are involved in the reorganisation of damaged tissue. Therefore, they maybe a promising target for the development of new therapies preventingtransplant rejection. The present study investigates the time course of grafthistopathology and infiltration by mononuclear leukocytes in experimental lungallografts and isografts.Dark Agouti lungs are orthotopically grafted to Lewis recipients. As a control,isogenic lung transplantations between Lewis- rats are performed, in order todifferentiate between tissue alterations caused by surgery and those byrejection in the allogenic group. Grafts were removed daily until day 6 posttransplantation.Hematoxylin-Eosin stained paraffin sections are assessedaccording to an established histopathological classification. In addition,transplant infiltration by mononuclear leukocytes is investigated byimmunohistological methods, followed by densitometry to measure theimmunopositive area in randomly chosen parts of the sections.Initially, the histopathological changes were moderate, reversibel in isograftsand, probably induced by surgery. Further changes like increased perivascular/-bronchial leukocyte infiltrates or goblet cell hyperplasia of respiratory epitheliumwere limited to allografts. On day 4, focal intraalveolar infiltration is seen, whichpeaks on day 5. At that time, allografts exhibit massive leukocytic infiltrates,patches of necrotic lesions and hemorrhage.This study reveals a quantitative dominance of macrophages in comparison toT- and B-lymphocytes during all phases of acute transplant rejection.Furthermore, changes in the differentiation of tissue and alveolar macrophagesare noticed. In healthy rat lungs, most interstitial macrophages are negative forthe CD68-like antigen (ED1-) but express CD163 (ED2+). From day 3 onwards,perivascular/-bronchial tissue macrophages progressively become ED1+ andthe ED1-immunpositive area attains > 13% by day 4. Starting on day 5, alveolarmacrophages increasingly express CD163 (ED2+), and the ED2-immunopositive area reaches up to 14% by day 6. The expression of CD163 isknown to be involved in anti-inflammatory processes, but the functionalrelevance of the observed changes in the expression patterns after lungtransplantation remain to be established. In comparison, T-lymphocytes (R73+)make up only 3% of the area on allograft sections by day 5 post-transplantation.The abundance of B-lymphocytes (CD45RA/Ox33+) even remains below thislevel.The present study provides a basis for the histopathological evaluation ofexperimental lung allografts and will be useful for future investigations aiming atthe development of novel therapeutic strategies to prevent or cure acute lungallograft rejection.