Akute Transplantatabstoßung : Möglichkeiten der immunmodulatorischen Therapie mit 3-Deazaadenosin (c3Ado) sowie Einsatz der ODN-Decoy-Technologie
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Zusammenfassung
Für Patienten im Endstadium des Herzversagens hat sich die Transplantation als Therapie der Wahl etabliert und stellt sowohl eine Erhöhung der Lebensqualität als auch eine Verbesserung der Prognose dar. Um die akute Transplantatabstoßung, aber auch die chronische Transplantatdysfunktion zu verhindern, müssen die Organe so früh wie möglich vor der Schädigung durch das Immunsystem des Empfängers geschützt werden. Daher war das Ziel der Studie, Transplantat protektive Strategien zu evaluieren, welche die akute Abstoßung verhindern oder abschwächen sollen. Die Versuche wurden an einem vollständig allogenen heterotopen Ratten-Herztransplantationsmodell vorgenommen. In diesem Modell werden WF-Spenderherzen an die großen Bauchgefäße von LEW-Ratten anastomisiert und ohne Immunsuppression werden die Transplantate innerhalb 5,7±0,5 Tagen abgestoßen. In der Frühphase der akuten Abstoßung kommt es histologisch zur Expression von Adhäsionsmolekülen (ICAM-1 und VCAM-1) und in der Folge zur Infiltration der Transplantate mit immunkompetenten Zellen, wie T-Zellen und Monozyten/Makro-phagen. Diese Abstoßungskaskade wird amplifiziert durch die Expression von Mediatoren wie IL-2 und MCP-1 auf mRNA- und Protein-Ebene. In den beiden Therapiearten der Untersuchung wurden unbehandelte Tieren den behandelten gegenüber gestellt und die Transplantate wurden an den Tagen 1,3 und 6 post Transplantationem für die weiteren histologischen, immunhistochemischen und molekularbiologischen Untersuchungen entnommen (n=4, bzw. n=5/Tag/Gruppe).In dem ersten Teil der Untersuchungen wurden die Tiere mit der immun-modulatorischen Substanz c3Ado behandelt (2xtäglich 2,5 mg/kg KGW s.c.). Hier zeigte sich, dass durch c3Ado die Expression der beiden Adhäsionsmoleküle ICAM-1 und VCAM-1 an den Tagen 1 und 3 hoch signifikant reduziert werden konnte. Durch diese Reduktion konnte auch die Infiltration mit mononukleären Zellen (MHC II positiv) und ganz spezifisch auch die Zahl an Monozyten/Makrophagen (ED-1 positiv) und T-Zellen (R73 positiv), die in das Organ einwandern, vermindert werden. Auch die Anzahl der Zellen, die iNOS positiv waren und die damit eine erhöhte Produktion von NO vermitteln, konnte durch die c3Ado-Gabe an den Tagen 1,3 und 6 reduziert werden. Auf molekularer Ebene zeigte sich, dass die mRNA-Konzentration der Adhäsions-moleküle nicht durch c3Ado beeinflusst wird. Daraus resultiert, dass c3Ado vermutlich posttranskriptionell die Expression der Adhäsionsmoleküle reguliert. Danach konnte demonstriert werden, dass trotz der Reduktion der Infiltration zwei zentrale Botenstoffe der akuten Abstoßung, nämlich IL-2 und MCP-1, auf mRNA-Ebene durch c3Ado nicht moduliert wird. Trotz der Verminderung der Infiltration durch immunkompetente Zellen konnte keine Verlängerung des Transplantatüberlebens erzielt werden. Dies könnte darin begründet sein, dass ein spezifischer Mechanismus des Zelluntergangs, die Apoptose durch c3Ado nicht unterdrückt werden konnte. Im Gegensatz zu einem immunmodulatorischem Ansatz, der die Immunantwort des Transplantat-Empfängers reduziert, war das Ziel der zweiten Versuchsreihe, noch früher in die Mechanismen der akuten Transplantatabstoßung einzugreifen und die Antigenität des Transplantates peri-operativ zu verringern. Durch die Inhibition zweier zentraler Transkriptionsfaktoren, AP-1 und STAT-1, sollte die intrazelluläre Signaltransduktion so moduliert werden, dass es in Folge zu einer verminderten Aktivierung der Mechanismen der akuten Transplantatabstoßung kommt. Um diese zentralen Botenstoffe, die Transkriptionsfaktoren zu inhibieren, wurde die Decoy-Technologie verwandt, indem die Transplantate in der Ischämiephase intra-operativ mit STAT-1, bzw. AP-1 Decoy-ODN-Lösung perfundierten. Diesen zwei Gruppen stellten wir wieder unbehandelte, d.h. nur mit der Perfusionslösung behandelte, akut abstoßende Tiere entgegen (n=5/Tag/Gruppe). Durch die Inhibition sowohl von AP-1 als auch STAT-1 konnte das Transplantatüberleben trotz nur einmaliger lokaler Anwendung der Decoys in der Ischämiephase des Transplantates signifikant verlängert werden. Dieser Effekt ist auf die spezifische Wirkung der beiden Decoys zurückzuführen, da es nachweislich mit mutierten ODN-Strängen zu keinerlei überlebensverlängerndem Effekt kam (n=5/Tag/Gruppe). Durch Fluoreszenzmarkierung konnten wir nachweisen, dass es zu einer Anreicherung der Decoys in den Endothelzellen der Transplantate kommt. In beiden Gruppen konnte durch den Einsatz sowohl von STAT-1 als auch AP-1-Decoys die Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1 am Tag 1und am Tag 3 reduziert werden. Bei dem Adhäsionsmolekül VCAM-1 kam es am Tag 1 zu einer nahezu kompletten Inhibition der Expression. Auf mRNA-Ebene zeigte sich, dass auch in dieser Studie die verminderte Expression der Adhäsionsmoleküle nicht mit einer reduzierten mRNA-Konzentration im Gesamtlysat einhergeht. Durch die Inhibition von AP-1 als auch STAT-1 konnte zusätzlich die Anzahl der das Transplantat infiltrierenden, immunkompetenten Zellen am Tag 3 vermindert werden. Ganz spezifisch reduzierte sich die Infiltration mit Monozyten und T-Zellen signifikant am Tag 3 post Transplantationem. Obwohl die Decoys nur einmalig perioperativ eingesetzt wurden, konnte die Infiltration mit T-Zellen bis zum 6. Tag post Trans-plantationem signifikant reduziert werden. In beiden Versuchsreihen zeigte sich, dass durch die unterschiedlichen Strategien zentrale histologische Zeichen der akuten Transplantatabstoßung wie die Expression von Adhäsionsmolekülen und die folgende zelluläre Infiltration deutlich vermindert werden konnte. Diese Modulation der Mechanismen der Transplantatabstoßung in der Frühphase wurde in der zweiten Versuchsreihe durch einer Verlängerung des Transplantatüberlebens dokumentiert. Daher könnten beide Ansätze dazu dienen, neue therapeutische Ansätze zu liefern, um die kritische Zeit nach der Transplantation bis zum vollständigen Greifen der Immunsuppression zu überbrücken.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2006