Immunologia transplantacyjna
Żeby była pełna jasność i harmonia sfer – opis MHC był przy prezentacji antygenów, a opis immuosupresji przy środkach immunomodulujących ;)
Wyróżniamy następujące rodzaje przeszczepów:
Autogeniczny (autologiczny) – dawcą jest ten sam osobnik,
Izogeniczny (syngeniczny) – dawcą jest identyczny genetycznie osobnik (np. bliźniak jednojajowy),
Allogeniczny – dawcą jest inny, nieidentyczny genetycznie osobnik tego samego gatunku,
Ksenogeniczny – dawcą jest osobnik innego gatunku.
Antygeny odmienne od naszych własnych są rozpoznawane jako obce i uruchamiana jest odpowiedź odpornościowa – ta sama zasada tyczy się tkanek przeszczepianych. W odpowiedzi na przeszczep uruchamiane są przede wszystkim LTh oraz LB, poza tym LTc, makrofagi i k. NK.
Wyróżniamy dwa mechanizmy prezentacji antygenów przeszczepu:
Prezentacja bezpośrednia – dochodzi do niej w regionalnych węzłach chłonnych lub śledzionie, a odpowiedzialne za nią są APC dawcy – czyli APC przeszczepione razem z narządem. Prezentują one antygeny w kontekście obcych cząsteczek MHC I i II, przez co aktywują wiele populacji limfocytów. Ten typ prezentacji jest istotny w początkowym okresie po transplantacji, kiedy w narządzie są jeszcze obecne APC dawcy – potem wymieniane są one na APC biorcy.
Prezentacja pośrednia – odpowiedzialne za nią są APC biorcy, które prezentują antygeny przeszczepu w kontekście prawidłowych MHC (tj. MHC biorcy). Najczęściej prezentowane są antygeny pochodzące z MHC dawcy (to jest pokomplikowane – APC biorcy migrują do przeszczepu, gdzie wiążą fragmenty MHC dawcy i prezentują je w kontekście MHC biorcy...). Ten mechanizm ma większe znaczenie w przewlekłym odrzucaniu.
Odrzucanie można podzielić pod kątem jego intensywności i czasu trwania na:
Odrzucanie nadostre – rozwija się w ciągu minut po przeszczepieniu.
Jest uwarunkowane przez obecność w krążeniu biorcy (w momencie przeszczepienia) przeciwciał przeciwko MHC, AB0 lub antygenom śródbłonka dawcy. Powstają kompleksy immunologiczne na powierzchni śródbłonka, co z kolei aktywuje dopełniacz, krzepnięcie i czynniki chemotaktyczne w małych tętniczkach i kapilarach. Dochodzi do wykrzepiania wewnątrznaczyniowego i nacieku neutrofili, a po pewnym czasie – do martwicy krwotocznej tkanki. Wątroba jest trochę oporna na nadostre odrzucanie.
Odrzucanie ostre przyspieszone (ostre naczyniowe) – rozwija się w ciągu 24h, prowadzi do odrzucenia w ciągu 1-6 miesięcy.
Jest uwarunkowane przez obecność przeciwciał przeciwko przeszczepowi, ale w zbyt małym stężeniu, aby dało się je wykryć testem cytotoksycznym. Przypomina odrzucanie nadostre, ale zachodzi w tętnicach. W naczyniach obserwuje się martwicę błony wewnętrznej i złogi włóknika. W tkance śródmiąższowej – obrzęk, ogniska martwicy i nacieki zapalne.
Odrzucanie ostre (ostre śródmiąższowe) – rozwija się w ciągu kilku dni do kilku miesięcy. Poddaje się zwykle leczeniu GKS lub surowicą antylimfocytarną.
Dominują nacieki z komórek jednojądrzastych, głównie LTc i makrofagi, poza tym LTh (zwłaszcza LTh1), LB i NK (z receptorami KIR). Limfocyty B wytwarzają pewną ilość przeciwciał, które są przede wszystkim odpowiedzialne za uszkodzenie naczyń. Znaczenie mają tu także chemokiny, które wpływają na mikrokrążenie w narządzie i cyrkulację leukocytów. Cytokiny wydzielane przez komórki odpornościowe w odrzucaniu przeszczepu:
aktywują LTc, LB i APC,
uszkadzają komórki przeszczepu (np. TNF),
działają prozapalnie,
przyciągają leukocyty do przeszczepu,
hamują angiogenezę (CXCL9 i CXCL10),
inicjują nadwrażliwość typu późnego,
Odrzucanie przewlekłe (przewlekła niewydolność przeszczepu) – rozwija się nie wcześniej niż po roku. Udział układu odpornościowego jest tu tylko częściowy. Polega na patologicznej przebudowie naczyń średniego kalibru, z rozplemem błony wewnętrznej, infiltracją miocytów do niej i zwężeniem światła – prowadzi to do przewlekłego niedokrwienia i włóknienia narządu.
Czynniki ryzyka:
przebyte epizody ostrego odrzucania,
mała zgodność HLA,
niedostateczna immunosupresja,
nadciśnienie tętnicze,
CMV,
długie przechowywanie narządu przed transplantacją,
palenie tytoniu,
hiperlipidemia,
Przewlekłe odrzucanie opiera się na aktywacji śródbłonka, która prowadzi do ekspresji nietypowych cząsteczek adhezyjnych i czynników zapalnych, które z kolei podtrzymują patologiczną aktywację komórek układu odpornościowego. Prowadzi to do długotrwałego uszkodzenia naczyń, które zachodzi bardzo podobnie jak w miażdżycy.
Przewlekłe odrzucanie nieuchronnie prowadzi do niewydolności narządu, ale proces ten może trwać latami.
Dobór dawcy i biorcy określa się jako typowanie tkankowe. Mają w nim znaczenie przede wszystkim antygeny MHC, których maksymalna możliwa zgodność koreluje z większą trwałością przeszczepu. Antygeny AB0 są coraz częściej omijane, a inne układy grupowe zazwyczaj nie są brane pod uwagę.
Test cytotoksyczny – miesza się surowicę biorcy z limfocytami dawcy, żeby sprawdzić, czy w surowicy nie ma przeciwciał anty-HLA. Robi się także takie testy u osób oczekujących na przeszczep ze standardowym panelem limfocytarnym – odsetek reaktywności surowicy z panelem to PRA. Im wyższe, tym trudniej znaleźć dawcę i tym gorsze rokowanie.
Aby uniknąć nadostrego odrzucania, eliminuje się u biorcy przeciwciała poprzez np. plazmaferezę lub przeciwciała przeciw limfocytom B (anty-CD25, anty-CD20).
W typowaniu tkankowym największe znaczenie ma zgodność pod względem HLA-DR i HLA-B. Niewielkie znaczenie ma także zgodność HLA-A – pozostałe mają marginalne znaczenie. Zasada jest prosta – im więcej zgodnych antygenów, tym większa trwałość przeszczepu.
Allele genów MHC można grupować w większe grupy, wewnątrz których allele za bardzo nie różnią się między sobą – dobrze jest dobierać przeszczepy tak, żeby zgadzały się też pod względem tych drobnych różnic, ale wymaga to zastosowania bardziej czułych metod badania.
CREG (cross-reacting groups) są to niezgodne ze sobą, ale specyficznie wpływające na losy przeszczepu kombinacje antygenów HLA. Jedne kombinacje mogą być silnie immunogenne (kombinacje "zabronione"), inne mogą mieć znikomy wpływ ("dopuszczalne") – mimo, że w obu przypadkach mamy do czynienia z dwoma różnymi antygenami HLA.
Nawet jeżeli wszystko ślicznie dobierzemy, nawet wtedy przeszczep mogą nam skopać tzw. słabe antygeny zgodności tkankowej.
W przypadku przeszczepu serca i wątroby czasami pomija się HLA, ale przestrzega się AB0 – w przypadku serca z powodu presji czasowej, a w przypadku wątroby z powodu jej wybitnej wytrzymałości na odrzucanie.
Przeszczepianie komórek krwiotwórczych może mieć charakter przeszczepu szpiku lub przeszczepu komórek macierzystych izolowanych z krwi obwodowej po odpowiedniej stymulacji. Ta druga opcja jest coraz częściej stosowana, ponieważ jest skuteczniejsza i mniej obciążająca dla organizmu.
Ponad połowa przeszczepów szpiku jest stosowana w terapii ostrych białaczek.
Przeszczep szpiku może być:
autogeniczny – od chorego pobiera się szpik (można go odpowiednio spreparować np. w celu usunięcia komórek nowotworowych), potem chorego poddaje się terapii (głównie przeciwnowotworowej) i po jej zakończeniu otrzymuje on swój własny szpik.
allogeniczny – stosuje się go w:
nowotworach,
pierwotnych niedoborach odporności,
anemii aplastycznej,
anemii Fanconiego,
anemii sierpowatej,
talasemiach,
wrodzonych chorobach spichrzeniowych,
osteopetrozie.
Poza pierwotnymi niedoborami odporności, biorca zawsze wymaga przygotowania, aby zapobiec odrzuceniu przeszczepu i stworzyć mikrośrodowisko dla jego przyjęcia. Do tego celu stosuje się leki mielotoksyczne, immunosupresyjne i napromieniowanie ciała. Aktualnie preferuje się zostawienie resztek komórek gospodarza, ponieważ może to prowadzić do wykształcenia tolerancji transplantacyjnej.
Jeżeli po przeszczepieniu szpiku przewagę będzie miał układ odpornościowy gospodarza – dojdzie do odrzucenia. Jeżeli odwrotnie – dojdzie do choroby przeszczep przeciw gospodarzowi (GVH).
GVH – limfocyty T dawcy naciekają tkanki gospodarza i robią sajgon. Zachodzi to przy obecności burzy cytokinowej (potężnego wydzielania cytokin), która pochodzi zarówno od komórek dawcy, jak i jest efektem przygotowania do przeszczepu. U osób z obniżoną odpornością (immunosupresja, niedobory odporności) GVH może wystąpić także po przetoczeniu krwi (dlatego się ją napromieniowuje dla tych chorych) i po przeszczepie narządów litych.
Usunięcie limfocytów T z przeszczepianego szpiku zmniejsza ryzyko GVH, ale zwiększa ryzyko odrzucenia. Poza tym LT są odpowiedzialne ze niszczenie przetrwałych komórek nowotworowych w organizmie biorcy (tzw. GVLeukaemia/GVTumor)
Ostra choroba GVH – powstaje do 100 dni od przeszczepienia, u ponad połowy biorców. Często ma bardzo ciężki przebieg, wiąże się z zajęciem skóry, śluzówek przewodu pokarmowego i wątroby.
Przewlekła choroba GVH – przypomina chorobę autoimmunizacyjną, z wtórnym niedoborem odporności. Wynika prawdopodobnie z niewytworzenia tolerancji na tkanki biorcy przez nowowytwarzane limfocyty.
Pacjenci po przeszczepie szpiku są w głębokiej immunosupresji, co wiąże się z dużą śmiertelnością okołozabiegową. Jeżeli nie dojdzie do przewlekłej GVH, objawy niedoboru odporności powinny minąć po około roku.
Tolerancja transplantacyjna – stan, w którym gospodarz rozpoznaje antygeny dawcy, ale nie dochodzi do uruchomienia odpowiedzi odpornściowej przeciwko nim (marzenie transplantologów). Teoretycznie można ją wywołać poprzez immunizowanie noworodka lub płodu antygenami dawcy lub wszczepianie komórek dawcy do grasicy, celem delecji odpowiednich klonów limfocytów T.
W praktyce udawały się próby wywołania tolerancji poprzez tworzenie osobników chimerycznych – osobnikowi po napromieniowaniu wszczepia się komórki krwiotwórcze dawcy. Jeżeli nie zostaną one odrzucone, a część komórek biorcy została zachowana, po pewnym czasie u biorcy będą funkcjonować dwie populacje komórek odpornościowych – w takiej sytuacji przyjmuje się każdy przeszczep. Niestety, nie bardzo udaje się to indukować seryjnie.
Istnieje także teoria mikrochimeryzmu, wg której obecność leukocytów pasażerskich (pochodzących z tkanek przeszczepu) w węzłach chłonnych biorcy prowadzi do ciągłego kontaktu biorcy z antygenami dawcy i wytworzenia toleracji. Ale ta teoria nie jest powszechnie przyjmowana.
Miejsca immunologicznie uprzywilejowane – miejsca, w których odporność immunologiczna jest ograniczona na tyle, że stosunkowo łatwo jest tam przeszczepiać narządy (mózg, przednia komora oka, jądro, wątroba). Zależy to od:
obecności barier mechanicznych,
aktywności Treg,
lokalnego wytwarzania cytokin hamujących odpowiedź immunologiczną,
występowanie na powierzchni komórek FasL.
Mechanizmy prowadzące do częściowej tolerancji na przeszczep:
Supresja – zależna od Tregów obecnych w przeszczepie,
Anergia klonalna – jak limfocyty T kontaktują się z komórkami posiadającymi antygeny, ale bez cząsteczek kostymulujących,
Delecja klonalna,
Adaptacja – pojawienie się w komórkach przeszczepu białek antyapoptotycznych.
Przeszczepy ksenogeniczne napotykają na barierę nadostrego odrzucania, ponieważ u człowieka są obecne preformowane przeciwciała przeciwko antygenom innych gatunków odległych (tj. niezgodnych), takich jak świnia. Przeciwciała te są najczęściej skierowane przeciwko tzw. epitopowi Gal, obecnemu na śródbłonku naczyń zwierząt. Strategie umożliwienia tych przeszczepów opierają się na usuwaniu przeciwciał anty-Gal, hamowaniu aktywacji dopełniacza lub zwiększaniu odporności komórek przeszczepu na działanie dopełniacza.