SZERV, SZÖVET, SEJT ÁTÜLTETÉS CÉL: Beteg, kóros, károsodott vagy elhasznált szervek pótlása Életmentő lehet Ugyanakkor immunválaszt válthat ki KÖVETELMÉNYEK A transzplantátum bevitele úgy, hogy a normál működés biztosítva legyen A gazdaszervezet (HOST) és a transzplantátum (GRAFT) egészséges működésének védelme A befogadó szervezet immunrendszerének gátlása annak megelőzésére, hogy a beültetett szövet (graft) ellen kialakuló immunválasz következtében kilökődési reakció induljon el  a recipiens immunfolyamatainak gátlása

SZERV, SZÖVET VAGY SEJT TRANSZPLANTÁTUM ALLOGÉN Vese, cornea, máj, szív, tüdő Csontvelő eredetű hematopoetikus őssejt (HSC) allograft AUTOLÓG isograft SZINGÉN autograft Bőr, izom, őssejt, dendritikus sejt, porc VÉRÁTÖMLESZTÉS Csontvelő eredetű hematopoetikus őssejt (HSC)

TRANSZPLANTÁCIÓS IMMUNOLÓGIA AZ ALLO-REAKTÍV IMMUNVÁLASZ A TRANSZPLANTÁCIÓS ANTIGÉNEK ELLEN IRÁNYUL A fő transzplantációs antigéneket a klasszikus MHC gének kódolják A minor transzplantációs antigéneket bármely polimorf gén kódolhatja A vércsoport antigének szövet specifikus transzplantációs antigének A T SEJTEK A SAJÁT MHC ALLOTÍPUSOK JELENLÉTÉBEN NEVELŐDNEK A NEM SAJÁT, IDEGEN MHC ALLOTÍPUSOKAT A T LIMFOCITÁK IDEGENKÉNT ISMERIK FEL A NEM KOMPATIBILIS SZÖVET KILÖKŐDÉSÉT ELSŐSORBAN A T SEJTES IMMUNVÁLASZ VÁLTJA KI AZ NK SEJTEK ÉS AZ ELLENANYAGOK ÁLTAL KÖZVETÍTETT EFFEKTOR FUNKCIÓK IS RÉSZT VESZNEK A KILÖKŐDÉSI REAKCIÓBAN

A GRAFT KILÖKŐDÉS SPECIFIKUS IMMUNREAKCIÓ EREDMÉNYE Elsődleges kilökődés egér törzs 10 nap Limfocita transzfer immunizált egérből 6 hónap Másodlagos kilökődés egér törzs 3 nap - MEMÓRIA Naív egér Elsődleges kilökődés egér törzs 10 nap A transzplantátum gyors kilökődése antigén-specifikus memória válasz eredménye

A hiperakut kilökődést az előzetesen jelenlévő ellenanyagok grafthoz való kötődése okozza Graft elszíneződés, bevérzés Vércsoport ellenes donor ellenanyagok Érfali endotéliumhoz kötődve gyulladást, érelzáródást okoz

A SZÖVET KILÖKŐDÉS MECHANIZMUSAI HIPERAKUT KILÖKŐDÉS – első órák Xenograft vagy AB0 inkompatibilis graft esetén Természetes szénhidrát specifikus IgM ellenanyagok Gal-α1-3Gal a xenograft endothel sejtjein Ellenanyagok, amelyek előzetes vérátömlesztés, terhesség vagy transzplantáció során képződtek – anti-MHC Komplement és véralvadási rendszer NK sejt – közvetítette IgG-függő ADCC Nekrotikus szövet károsodás KORAI AKUT REAKCIÓ – 2 – 5 nap A citotoxikus T limfociták előzetes szenzitizálódása esetén - memória IgG-közvetítette ADCC KÉSŐI AKUT ÉS KRÓNIKUS REAKCIÓ – 7 – 21 nap Th1 – mediált sejtes immunválasz Késői túlérzékenységi reakció - DTH Fibrozis Simaizomsejtek proliferációja Atherosclerosis Citotoxikus T limfociták aktivációja

A transzfúziós reakciót ellenanyagok közvetítik A VÉRCSOPORT ANTIGÉNEK ÉS A HLA-SPECIFIKUS ELLENANYAGOK A KOMPLEMENT AKTIVÁLÁS RÉVÉN HIPERAKUT KILÖKŐDÉSI REAKCIÓT VÁLTANAK KI A transzfúziós reakciót ellenanyagok közvetítik A vörösvérsejtek nem fejeznek ki MHC-I és -II fehérjéket Számuk lényegesen magasabb, mint a limfocitáké Az A, B, 0 antigeneket az erek endotél sejtjei is kifejezik (vaszkularizált szervek) Az endotél sejtek vércsoport antigénjeihez kötődő ellenanyagok aktiválják a komplement rendszert II típusú túlérzékenységi reakció (hiperszenzitivitás) Hiperakut rejekció – megfordíthatatlan, elkerülendő Anti – HLA ellenanyagok Ismételt terhesség, vérátömlesztés, előzetes transzplantáció Cross match: a recipiens szérumának vizsgálata a donor limfocitákkal Panel reaktív ellenanyag (PRA) – a pozitív reakció % Komplement aktiváció Áramlási citometria – érzékenyebb Szeparált T és B sejtek az MHC-I és MHC-II specifikus ellenanyagok vizsgálatára class II specific antibodies Anti – MHC-I B és T limfocitákkal is reagál Anti – MHC-II csak B-limfocitákkal reagál

SZERV, SZÖVET VAGY SEJT TRANSZPLANTÁCIÓ Szerv kilökődés Host versus graft HVG ALLOGÉN Késői akut kilökődés: A betegben és a szervben is szövet károsodás történik, veszély jelek hatására gyulladást vált ki és növeli az MHC kifejeződést. Az immunválaszt CD4 and CD8 T-sejtek közvetítik. Az effektor mechanismusok hasonlóak a IV típusú túlérzékenységi reakcióhoz. A szervátültetés előtt a betegeket immunoszupresszív kezelés vagy T-sejt ellenes ellenanyagokkal készítik fel a szerv átültetésre.

Vese graft kilökődés direkt allo-felismerés következtében Vese graft dendritikus sejtekkel DC-k a lépben T-sejteket aktiválnak T-sejtek a vérből a graftba vándorolnak Effektor T sejtek a graftot károsítják Donor dendritic cells in the graft (in this case a kidney) carry complexes of donor HLA molecules and donor peptides on their surfaces. The dendritic cells are carried to a draining secondary lymphoid organ (the spleen is illustrated here), where they move to the T-cell areas. Here, they activate the recipient's T lymphocytes whose receptors can bind specifically to the complexes of allogeneic donor HLA (both class I and class II) in combination with donor peptides. After activation, the effector T cells travel in the blood to the grafted organ, where they attack cells that display the peptide:HLA-molecule complexes for which the T cells are specific. Az akut kilökődés napok alatt alakul ki A kilökődő graft megduzzad, mély vörös bevérzések és szürke területek jelzik a nekrotizáló szövetet

A recipiens vagy a donor alloreaktív T sejtjei kevert limfocita reakcióval (MLR) mutathatók ki Peripheral blood mononuclear cells, which include lymphocytes and monocytes, are isolated from the two individuals to be tested. The cells from the person who serves as the stimulator (yellow) are first irradiated to prevent their proliferation. Then they are mixed with the cells from the other person who serves as the responder (blue) and cultured for five days (top panel). In the culture, responder lymphocytes are stimulated by allogeneic HLA class I and II molecules expressed by the stimulator's monocytes and the dendritic cells that differentiate from the monocytes. The stimulated lymphocytes proliferate and differentiate into effector cells. Five days after mixing, the culture is assessed for T-cell proliferation (bottom left panel), which is due to CD4 T cells recognizing HLA class II differences, and for cytotoxic T cells (bottom right panel) produced in response to HLA class I differences. The mixed lymphocyte reaction was instrumental in distinguishing MHC class II from MHC class I.

A GRAFT EREDETŰ PEPTIDEK BEMUTATÁSA A RECIPIENS T SEJTJEI SZÁMÁRA DonorGraft APC Recipiens T Donor peptid Recipiens peptid DIREKT PREZENTÁCIÓ Recipient Host APC Recipiens T Donor peptid INDIREKT PREZENTÁCIÓ Elhalt szöveti sejtek és oldott fehérjék felvétele (MHC) Host Versus Graft reakció HVG A GRAFT EREDETŰ APC ELTÁVOLÍTÁSA CSÖKKENTI A KILÖKŐDÉSI REAKCIÓT

Indirekt prezentáció DC B Allo-ellenanyagok krónikus kilökődést okoznak amit az indirekt útvonal közvetít DC B The processing and presentation of allogeneic HLA class I by a dendritic cell (DC) of the recipient is shown. The dendritic cell activates helper CD4 T cells, which in turn activate B cells that have bound and internalized allogeneic donor HLA molecules. Shown here is a cognate interaction that leads to the production of an anti-HLA class I antibody. Anti-HLA class II antibodies can be produced similarly. Because activated endothelium expresses both HLA class I and II molecules, antibodies against both classes of HLA molecule can contribute to chronic rejection.

AZ ALLOTÍPUS SPECIFIKUS IMMUNVÁLASZ MOLEKULÁRIS HÁTTERE AZ ALLOGRAFT ÉS A SAJÁT APC ÁLTAL BEMUTATOTT ANTIGÉNEK RECIPIENS T SEJTEK Idegen MHC + bármely peptid Idegen MHC + saját peptid Idegen MHC + saját peptid Saját MHC + idegen peptid Saját MHC + idegen MHC-eredetű peptid A BEFOGADÓ SZERVEZET T SEJTJEINEK NAGY HÁNYADA AKTIVÁLÓDIK

AKUT KILÖKŐDÉS T sejtek Plazma sejtek VESE TRANSZPLANTÁCIÓ SZÍV TRANSZPLANTÁCIÓ T sejtek Plazma sejtek T limfociták a miokardiumban jelölt anti-CD3 ellenanyaggal festve. Limfociták és plazmasejtek a vese tubulusok körül. Az immunszuppresszió (CSA) felfüggesztésekor léphet fel. AZ ÁTÜLTETETT SZÖVET KILÖKŐDÉSÉT ELSŐSORBAN AZ MHC-SPECIFIKUS T LIMFOCITÁK KÖZVETÍTIK, DE A PLAZMASEJTEK IS JELEN VANNAK

Krónikus kilökődés – hónapok alatt A transzplantált szövet erei ellen irányul. Érfal vastagodáshoz és a lumen szűküléséhez vezet. Left-hand panel: chronic rejection is initiated by the interaction of anti-HLA class I alloantibodies with blood vessels of the transplanted organ. Antibodies bound to endothelial cells (E) recruit Fc receptor-bearing monocytes and neutrophils. EL, internal elastic lamina; SMC, smooth muscle cells. Right-hand panel: accumulating damage leads to EL thickening and to infiltration of the underlying intimas with SMCs, macrophages (M), granulocytes (G), alloreactive T cells (T), and antibodies. The net effect is to narrow the lumen of the blood vessel and create a chronic inflammation that intensifies tissue remodeling. Eventually the vessel becomes obstructed, ischemic, and fibrotic. M: makrofág G: granulocita T: alloreaktív T E: endotél EL: elastikus lamina SMC: sima izom

KRÓNIKUS KILÖKŐDÉS Intersticiális fibrózis és krónikus gyulladás. A vese artériák a krónikus vaszkuláris rejekció miatt megvastagodtak és fibrotikusak. Az akut kilökődéssel szemben nem kezelhető, hónapokkal, évekkel az átültetés után jelenik meg. Vese intersticiális fibrózis krónikus vaszkuláris kilökődést követően

CYCLOSPORIN A (CSA) ÉS TACROLIMUS (FK506) CSA és FK506 gátolja INAKTIV AKTÍV Defoszforiláció NF-AT transzlokáció a sejtmagba CSA és FK506 gátolja Gén aktiváció Citokinek és aktivációs molekulák IL-2

AZ ÁTÜLTETHETŐ SZERVEK KORLÁTOZOTT HOZZÁFÉRÉSE Állati szervek – Xenogén transzplantáció Xenograft FŐEMLŐSÖK – vírus fertőzések átadása Sertés – azonos szerv méretek – hiperakut kilökődés „Természetes” anti-pig ellenanyagok az emberi vérben Szénhidrátokat ismernek fel a sertés endotél sejteken Galactosyl α-1,3-galactosyl β-1,4-N- acetylglucosaminyl (Gal) Aktiválja a komplement rendszert – sejt pusztulás Human decay acceleration factor (DAF) transzgénikus mini-sertés KO - α-1,3-galactosyl transferase – 6 months survival

SZERV, SZÖVET VAGY SEJT TRANSZPLANTÁCIÓ Deficiencia korrekció Előkezelés ALLOGÉN Csontvelő Tumor terápia Deficiencia korrekció Autoimmun betegségek Graft versus Host GVH GVHD Transplant rejection Host versus graft HVG

A CSONTVELŐ ÁTÜLTETÉS A TRANSZPLANTÁCIÓ KÜLÖNLEGES ESETE A donor hematopoietikus és immunrendszerét ültetik át a befogadó szervezetbe A recipiens immunrendszerét gátolják γ-besugárzás, gyógyszeres Nincs kilökődási reakció, HVG A donor csontvelői érett T limfocitái felismerik a befogadó szervezet szöveteit Graft versus host reakció, GVH – minden szövet ellen Akut autoimmun reakció, végzetes lehet Az érett T limfociták eltávolítása megakadályozza a GVH reakciót Methotrexate és cyclosporin A gátolja a GVHD Az érett T limfociták eltávolítása kedvezőtlenül hat a graft megtapadására és gátolja a leukémia ellenes hatást valamint fokozza a kilökődési reakció elindulását

A HEMATOPOETIKUS SEJTEK HIBÁIT CSONTVELŐ ÁTÜLTETÉSSEL KORRIGÁLNI LEHET A donor és recipiens HLA allotípusainak minél jobb egyezése meghatározza az átültetés sikerét Csökkenti az allo-reakció intenzitását és csökken a HVG  Csökkenti a GVH reakciót  A tímuszban biztosítja a graft antigének bemutatását a graft eredetű APC közvetítésével – közös MHC A befogadó tímusz epitél sejtjei pozitív szelekció révén graft eredetű T limfociták képződését teszik lehetővé. A befogadó szervezet immunrendszerét a donor eredetű limfociták telepítik be

A transzplantátum kilökődésének egyéb lehetőségei FTY720 (Fingolimod): Myriocin gomba toxin szintetikus analógja Sphingosin-szerű szerkezet Az S1P receptor agonistája, módosítja a T-sejtek vándorlását, Megrekednek a nyirokcsomókban A perifériás T sejtek száma csökken, de nem okoz jelentős T-sejt károsodást

CSONTVELŐ ÁTÜLTETÉS Graft versus host reaction GVH Graft versus host disease – GVHD Krónikus és szisztémás A csontvelői érett T sejtek reagálnak a recipiens sejtjeivel A donor T sejtek eltávolítása megelőzi a GVHD A donor T sejtek eltávolítása csökkenti az anti–leukémia hatást Ilyen probléma nem merül fel a SCID betegek korrekciós átültetésekor Graft-donor T Recipiens peptid Recipiens APC Graft-donor T Recipienspeptid Graft versus Host reakció

A GVHD-ra jellemző bőrelváltozás gyakran az arcon kezdődik. Also involves palms and soles Panel a: early GVHD in the skin. Lymphocytes are emerging from blood vessels (lower arrow) and adhering to the basal layer of the epidermis (upper arrow). Panel b: the basal cells of the epidermis begin to swell and vacuolate. Their nuclei become condensed (dark staining) as these cells die (arrow). Panel c: advanced destruction of the skin by GVHD, with sloughing of the epidermis (arrow). Photographs kindly provided by Robert Sackstein. Panel a: Korai GVHD a bőrben. A limfociták a vérerekből (alsó nyíl) az epidermmis Bazális régegéhez kötődnek (felső nyíl). Panel b: Az epidermis bazális sejtjei megduzzadnak és vakualizálódnak

GVHD in the colon. Inflammatory cells have invaded the crypts of the intestine and destroyed the normal architecture (arrow). Photograph kindly provided by Mark Shlomchik.