Transzplantációs immunológia 2019. 05. 02.

Transzplantációs törvények: Transzplantáció: szövet, szerv átültetése egyik egyedből a másikba MHC allotípusok kombinációja és az általuk bemutatott peptidek mintázata  az egyedre jellemző saját környezet - tolerancia Eltérő MHC: nem saját  immunválasz, kilökődési reakció „MHC antigének” ellen Donor= adó szervezet, Recipiens= aki kapja a szervet, szövetet Graft: beültetett szerv, szövet: Kilökődési reakció: MHC és más alloantigének ellen irányuló válasz, (~autoimmun folyamat) TH, TC, NK, ellenanyagok, komplement közvetített Transzplantációs törvények: Eltérő fajok egyedei között az átültetés mindig sikertelen Azonos faj nem rokon egyedei között az átültetés rendszerint sikertelen Saját szövet visszaültetése mindig sikeres A primer graft lelökődése időben késleltetett A szekunder graft lelökődése gyors A vérrokonság távolsága összefügg a sikeres átültetés valószínűségével

Az emberi fő hisztokompatibilitási génkomplex (HLA) vázlatos térképe lókuszok 6. kromoszóma

Peter Medawar, Orvostudományi Nóbel díj 1960 Bőrátültetés égési sérülteken – kilökődés immunológiai reakció Beltenyésztett egerek: kilökődésért a limfociták felelősek Figure 16-2 First- and second-set allograft rejection. Results of the experiments shown indicate that graft rejection displays the features of adaptive immune responses, namely, memory and mediation by lymphocytes. An inbred strain B mouse will reject a graft from an inbred strain A mouse with first-set kinetics (left panel). An inbred strain B mouse sensitized by a previous graft from an inbred strain A mouse will reject a second graft from an inbred strain A mouse with second-set kinetics (middle panel), demonstrating memory. An inbred strain B mouse injected with lymphocytes from another strain B mouse that has rejected a graft from a strain A mouse will reject a graft from a strain A mouse with second-set kinetics (right panel), demonstrating the role of lymphocytes in mediating rejection and memory. An inbred strain B mouse sensitized by a previous graft from a strain A mouse will reject a graft from a third unrelated strain with first-set kinetics, thus demonstrating another feature of adaptive immunity, specificity (not shown). Syngeneic grafts are never rejected (not shown).

A kilökődési reakciók genetikai és immunológiai háttere T sejt hiányos egérben nincs kilökődés! TCR antigénfelismerése: MHC+peptid Memória!

Ortotopikus átültetés: eredeti helyre Heterotopikus átültetés: pl. bőr, hasnyálmirigy β sejtek májba

Transzplantátummal élők száma (USA) Figure 16-1 People in the United States living with functioning organ grafts, 1999-2007. (Data from OPTN/SRTR Annual Report 2009. Available at: http://www.ustransplant.org/csr/current/fastfacts.aspx. Accessed April 2010.) Data from OPTN/SRTR Annual Report 2009. http://www.ustransplant.org/csr/current/fastfacts.aspx. Accessed April 2010.)

Transzplantációs antigének: Hisztokompatibilitás: összeférhetőség Hiszto-inkompatibilitás: összeférhetetlenség kilökődés Fő hisztokompatibilitási génkomplex (MHC) termékei MHCI, MHCII : kodomináns mendeli öröklődés Emberben: HLA (Human Leukocyte Antigen), egér: H2 Minor hisztokompatibilitási antigének (minor-H antigének) Vércsoport antigének A, B, AB, O

Az emberi MHC-I (HLA-B,-C és A) és az MHC-II (HLA-DQ A1B1, A2B2) lókuszok alléljei által kódolt fehérje- termékek sejtfelszíni megjelenése heterozigóta egyedben MHC-I MHC-II Kilökődésért felelős molekulák nagyfokú polimorfizmust mutatnak, kodomináns öröklődésűek. T sejtek antigénfelismerésének következménye a kilökődés

Az MHC-allotípusok kombinálódásának elve az egyedben és a populációban

Vércsoport antigének: sejtfelszíni glikoszfingolipidek 9. kromoszóma O: nincs enzimaktivitás A: n-acetil glükózamin, B: terminal galactose transzfer Rh antigén 1. kromoszóma

Eltérő veszélyek és esélyek Immunológiailag kiváltságos helyek (szaruhártya) csontvelő bőr máj Vér (transzfúzió) tüdő, szív, vese, hasnyálmirigy Starlz TE; 2001, J Am College Surgeons 192:431

Komplement aktiválódás Az átültetett szövet megtapadása vagy lelökődése és a lelökődésben szerepet játszó mechanizmusok Komplement aktiválódás „kadaver” (halott) donor esetén a sérült szövet maga aktiválja a komplement rendszert Baldwin, 2001, Immunity 14:369

Az emberben lezajló kilökődési reakciók típusainak mechanizmusa Percek 2-5 nap: korai akut 2-20 nap: késői akut 6 hónap vagy több IFNγ, TNF

Histopathology of different forms of graft rejection Histopathology of different forms of graft rejection. A, Hyperacute rejection of a kidney allograft with endothelial damage, platelet and thrombin thrombi, and early neutrophil infiltration in a glomerulus. B, Acute rejection of a kidney with inflammatory cells in the connective tissue around the tubules and between epithelial cells of the tubules. C, Acute antibody-mediated rejection of a kidney allograft with destructive inflammatory reaction destroying the endothelial layer of an artery. D, Complement C4d deposition in vessels in acute antibody-mediated rejection. E, Chronic rejection in a kidney allograft with graft arteriosclerosis. The vascular lumen is replaced by an accumulation of smooth muscle cells and connective tissue in the vessel intima. (Courtesy of Dr. Helmut Rennke, Department of Pathology, Brigham and Women's Hospital and Harvard Medical School, Boston, Massachusetts.) Figure 16-9 Histopathology of different forms of graft rejection. A, Hyperacute rejection of a kidney allograft with endothelial damage, platelet and thrombin thrombi, and early neutrophil infiltration in a glomerulus. B, Acute rejection of a kidney with inflammatory cells in the connective tissue around the tubules and between epithelial cells of the tubules. C, Acute antibody-mediated rejection of a kidney allograft with destructive inflammatory reaction destroying the endothelial layer of an artery. D, Complement C4d deposition in vessels in acute antibody-mediated rejection. E, Chronic rejection in a kidney allograft with graft arteriosclerosis. The vascular lumen is replaced by an accumulation of smooth muscle cells and connective tissue in the vessel intima. (Courtesy of Dr. Helmut Rennke, Department of Pathology, Brigham and Women's Hospital and Harvard Medical School, Boston, Massachusetts.)

Alloantigének direkt és indirekt prezentációja

Direkt és indirekt alloantigén felimerés Alloreaktiv T sejtek felismerik a graft APC MHC antigénjét Prezentált allogén MHC-peptid felismerése az alloreaktív T sejt által (1-2 %!) Figure 16-4 Direct and indirect alloantigen recognition. A, Direct alloantigen recognition occurs when T cells bind directly to an intact allogeneic MHC molecule on a graft (donor) antigen-presenting cell (APC). B, Indirect alloantigen recognition occurs when allogeneic MHC molecules from graft cells are taken up and processed by recipient APCs and peptide fragments of the allogeneic MHC molecules containing polymorphic amino acid residues are bound and presented by recipient (self) MHC molecules. Figure 16-5 Molecular basis of direct recognition of allogeneic MHC molecules. Direct recognition of allogeneic MHC molecules may be thought of as a cross-reaction in which a T cell specific for a self MHC molecule-foreign peptide complex (A) also recognizes an allogeneic MHC molecule (B, C). Nonpolymorphic donor peptides, labeled "self peptide," may not contribute to allorecognition (B) or they may (C).

Alloreaktív T sejtek aktiválása Figure 16-6 Activation of alloreactive T cells. A, In the case of direct allorecognition, donor dendritic cells in the allograft migrate to secondary lymphoid tissues, where they present allogeneic MHC molecules to host T cells. B, In the case of indirect allorecognition, recipient dendritic cells that have entered the allograft transport donor MHC proteins to secondary lymphoid tissues and present peptides derived from these MHC proteins to alloreactive host T cells. In both cases, the T cells become activated and differentiate into effector cells. The alloreactive effector T cells migrate into the allograft, become reactivated by alloantigen, and mediate damage. Lymphatic drainage of grafted organs is not well described, and therefore the location of the relevant lymph nodes is uncertain

A kevert limfocita reakció Figure 16-7 The mixed lymphocyte reaction (MLR). In a one-way primary MLR, stimulator cells (from donor Y) activate and cause the expansion of two types of responder T cells (from donor X). CD4+ T cells from donor X react to donor Y class II molecules, and CD8+ T lymphocytes from donor X react to donor Y class I MHC molecules. The CD4+ T cells differentiate into cytokine-secreting helper T cells, and the CD8+ T cells differentiate into CTLs. APC, antigen-presenting cell.

A kilökődési reakciók megelőzése: Alloreaktív B sejtek gátlása: plazmaferezis, IVIG terápia, anti-CD20 Gyulladás gátlás: TNF, IL1 gátlás, kortikoszteroidok, migráció gátlás Figure 16-10 Mechanisms of action of immunosuppressive drugs. Each major category of drugs used to prevent or to treat allograft rejection is shown along with the molecular targets of the drugs. NFAT Immunszuppresszált állapot, átmenti immunhiány virus reaktiváció, tumor, fertőzésekre érzékeny! Metabolikus szerek:osztódó sejteket pusztít

Az allograft immunogenicitásának csökkentése -vércsoport meghatározás -HLA tipizálás (HLA matching): Szerológiai tipizálás (SD) Kevert limfocita kultúra (LD) Szilárd fázisú ELISA ill. Lumineszcenciás módszerek Áramlási citometria RFLP – restricted fragment lenght polymorphism haplotípus meghatározás: PCR PCR - SSP (szekvencia specifikus primer) reverz SSO (szekvencia specifikus oligo) -   Figure 16-12 Influence of MHC matching on graft survival. Matching of MHC alleles between the donor and recipient significantly improves renal allograft survival. The data shown are for deceased donor (cadaver) grafts. HLA matching has less of an impact on survival of renal allografts from live donors, and some MHC alleles are more important than others in determining outcome. (Data from Organ Procurement and Transplantation Network/Scientific Registry annual report, 2010.)

Kahan BD; 2003, NRI 3:831

A regulátor T sejtekkel való terápiás manipulációk lehetséges útjai A gazdaszervezet toleránssá tétele a grafttal szemben Karim M; 2002, Curr Op Immun, 14:584 Sakaguchi S, 2005 NI 6:345

Wood KJ; 2003, NRI 3:199

CSONTVELŐÁTÜLTETÉS genetikai eredetű betegségek korrekciója (elsődleges immunhiányok, enzim hiányok) tumorterápia szervátültetés során a tolerancia létrehozása: Összes MHC lokusz egyeztetése fontos Recipiens immunrendszerének elpusztítása - besugárzás Őssejt: minden olyan klonogén sejt, mely önfenntartásra és egy vagy több differenciálódott sejttípus létrehozására képes. Megtermékenyített petesejt: zygota – totipotens őssejt: intra-, extraembrionalis szövetek kialakítására képes. Blastocysta: pluripotens embrionális őssejt Multipotens szöveti őssejtek: Progenitor/elkötelezett elődsejt – korlátozott önfenntartó képesség, gyors osztódás –differenciálódás Hemopoetikus őssejt források: Csontvelő, perifériás vér, köldökzsinór vér, magzati szervek: máj, csontvelő, szíktasak Általános tulajdonságok: önmegújítás proliferáció differenciálódás – aktiváció - apoptózis

T-sejt populációk BMT után Brink van den MRM; 2004, NRI 4:856

Alloreaktív NK sejtek (vétó sejtek) GVHD betegséget kivédő hatása Parham P; 2003, NRI 3:108

Reappearance of T cells after BMT Moss P; 2005, NRI 5:9

A BMT utáni immundeficiencia okai Előzetes kemoterápia (alapbetegség, kondicionálás) Késő T-sejt regeneráció CD4 deficiencia és következményei Normális B-sejt visszatérés, de: sejtszegény nyirokcsomók, oligoklonális Ig-ok, IgA hiány, hibás B-memória funkció, hiányzó T-sejtek Stróma-károsodás Krónikus allo-Ag stimulus Tartós ISU kezelés

Xenotranszplantáció előny : korlátlan hozzáférés Hátrány: hiperakut kilökődést okozó természetes ellenanyagok jelenléte, vírusok Preferált faj: disznó Terápiás lehetőségek a xenograft kilökődésének megakadályozására: Cascalho M; 2001, NRI 1:154