Toleranz und Abstoßung nach experimenteller Lebertransplantation : Charakterisierung intrahepatischer CD4+ T-Lymphozyten nach Phänotyp und Zytokinmuster

Tolerance and rejection after experimental liver transplantation: The role of CD4+ T cells

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-16644
  • Die Leber verfügt über einzigartige immunologische Eigenschaften, wobei die Lebertransplantat-Spontantoleranz eine der beeindruckensten ist. Dies steht im Gegensatz zum zentralen Dogma der Transplantationsimmunologie, wonach MHC-differente Transplantate ohne Immunsuppression abgestoßen werden. Die Spontantoleranz entwickelt sich aus der vom Lebertransplantat ausgelösten Immunantwort, während andere MHC-differente Organ-transplantate im Rahmen einer solchen Immunantwort irreversibel zerstört werden. Zielsetzung dieser Arbeit war, dieDie Leber verfügt über einzigartige immunologische Eigenschaften, wobei die Lebertransplantat-Spontantoleranz eine der beeindruckensten ist. Dies steht im Gegensatz zum zentralen Dogma der Transplantationsimmunologie, wonach MHC-differente Transplantate ohne Immunsuppression abgestoßen werden. Die Spontantoleranz entwickelt sich aus der vom Lebertransplantat ausgelösten Immunantwort, während andere MHC-differente Organ-transplantate im Rahmen einer solchen Immunantwort irreversibel zerstört werden. Zielsetzung dieser Arbeit war, die immunologischen Vorgänge im Lebertransplantat bei Abstoßung und Spontantoleranz näher zu untersuchen. Deshalb wurden die intrahepatischen T-Lymphozyten auf ihr Zytokinprofil (Th1/Th2 Zytokine) und ihre CD45RC Expression hin untersucht. Dies geschah in der Frühphase bis Tag 7 und in der Spätphase bis Tag 100 nach Lebertransplantation. Mit diesem experimentellen Design wurde überprüft, ob aus der frühen Aktivierung nach Lebertransplantation je nach Präsenz von Th1- oder Th2-Zytokinen entweder Abstoßung oder Spontantoleranz entsteht. Das Phänomen der Lebertransplantat-Spontantoleranz wurde in der Ratte mit der Zuchtlinie Dark Agouti (DA) nach Übertragung von Lebertransplantaten aus Lewis-Spendertieren (LEW) untersucht. Andere vaskularisierte Organe aus LEW Spendertieren wurden dagegen von ihren DA-Empfängern abgestoßen. Dienten DA-Tiere als Leberspender und LEW-Tiere als Empfänger, so war ebenso eine akute Transplantatabstoßung zu beobachten. Die Quantifizierung und Phänotypisierung der Leukozyten aus den Lebertransplantaten der Spontantoleranzgruppe und der Abstoßungsgruppe zeigten, dass es bereits in der Frühphase nach Transplantation zu einer starken Infiltration mit Leukozyten des Empfängers kam. Bereits am Tag 3 p.op. waren in diesen Lebertransplantaten nahezu nur noch Leukozyten der Empfänger nachzuweisen. Auch in spontantolerierten LEW Lebertransplantaten wurde dies beobachtet. Weiter wurde die Expression des Oberflächenmoleküls CD45RC auf den CD4+ T-Lymphozyten untersucht, da sich hierdurch naive von aktivierten Zellen unterscheiden lassen. Während der Frühphase zeigte sich ein dynamisches Verhältnis von CD45RCpos (naive T-Lymphozyten) und CD45RCneg (aktivierte T-Lymphozyten). In beiden allogenen Gruppen stieg dieses Verhältnis innerhalb von 3 Tagen nach Transplantation von 0,5 auf über 3 an. Bereits zwischen Tag 5 und 7 p.op. verringert sich dieses Verhältnis wieder in beiden Gruppen. In der Spätphase um den Tag 30 nach Lebertransplantation erhöhte sich in der Spontantoleranzgruppe das Verhältnis von aktivierten zu naiven T-Lymphozyten noch einmal, bevor es sich schließlich dem Niveau der Syngenen Kontrollgruppe annäherte. Für die intrahepatischen CD4+ T-Lymphozyten beider allogener Gruppen wurde in der Frühphase nach Transplantation eine deutliche Anwesenheit von IL-2 und IL-2 mRNA nachgewiesen. In dieser Phase sezernierten sie auch die Th2- Zytokine IL-4 und IL-10. Dies war unabhängig davon, ob die T-Lymphozyten aus Lebertransplantaten der Abstoßungs- oder Spontantoleranzgruppe stammten. Somit konnte nicht eindeutig gezeigt werden, dass die Anwesenheit von Th2-Zytokinen für die Induktion von Spontantoleranz notwendig ist bzw. ihre Abwesenheit zur Transplantatabstoßung führt. In der Spätphase nach Transplantation wurden aus den spontantoleranten Lebertransplantaten CD4+ T-Lymphozyten isoliert, für die nach einer in vitro- Stimulierung IL-13 mRNA nachzuweisen war. Diese Fähigkeit ließ sich bis zum Versuchsende am Tag 100 verfolgen. Hingegen brachten Analysen von CD4+ TLymphozyten, die zum gleichen Zeitpunkt aus den Milzen dieser Tiere isoliert wurden, für dieses Zytokin kein Ergebnis. Auch in der Syngenen Kontrollgruppe waren die CD4+ T-Lymphozyten, die aus den Lebertransplantaten und Milzen isoliert wurden, nicht in der Lage, dieses Zytokin zu produzieren. IL-13 zählt zu den Th2-Zytokinen, das regulierend auf immunkompetente Zellen wirkt und die Produktion verschiedener inflammatorischer Zytokine hemmt. Diese IL-13-positiven CD4+ T-Lymphozyten stellen somit attraktive Kandidaten für Zellen mit einem regulatorischen Potential dar, die zur Erhaltung der Langzeitfunktion von Lebertransplantaten entscheidend sein könnten. Die Leber mit ihren einzigartigen immunologischen Fähigkeiten verbirgt noch zahlreiche Geheimnisse. Unstrittig ist, dass weiterführende Untersuchungen zu neuen Erkenntnissen über die Immunbiologie IL-13-positiver T-Lymphozyten im Besonderen und zur Leberimmunologie im Allgemeinen führen werden.show moreshow less
  • The liver allograft appears to be an immune-“privileged” organ that facilitates the induction of donor-specific tolerance after transplantation. This is a very important characteristic because the special situation after transplantation normally requires long-term suppression of the recipient`s immune system in order to inhibit an immune response against the MHC-incompatible organ. Therefore, a major goal in transplantation research is the induction of donor-specific tolerance in an adult immune system. Recently accumulated data support theThe liver allograft appears to be an immune-“privileged” organ that facilitates the induction of donor-specific tolerance after transplantation. This is a very important characteristic because the special situation after transplantation normally requires long-term suppression of the recipient`s immune system in order to inhibit an immune response against the MHC-incompatible organ. Therefore, a major goal in transplantation research is the induction of donor-specific tolerance in an adult immune system. Recently accumulated data support the important role of immunoregulatory T cells in the induction and maintenance of transplantation tolerance. Regulatory T cells inhibit the allogeneic immune response and prevent rejection by secreting regulatory cytokines. We analysed the cytokine production and the expression of CD45RC of freshly isolated intragraft T cells as well as their response to stimulation at different times after liver transplantation. Orthotopic arterialized liver transplantation was performed in two allogeneic rat strain combinations with rejection (REJ: DA-to-LEW) within 12 days after transplantation and tolerance (TOL: LEW-to-DA) without immunosuppression despite a complete MHC mismatch (spontaneous liver tolerance). The cytokine mRNA expression and the production of purified intrahepatic CD4+ T cells were analysed by semiquantitative RT-PCR and specific ELISA before and after in vitro stimulation. Intrahepatic T cells were phenotypically divided into CD45RC+ (naïve) and CD45RC- (activated) subsets with mAb OX-22 (anti-CD45RC). Liver allografts of both groups showed a continuously increasing intragraft cell infiltrate on day 3 after transplantation as a sign of an inflammatory situation. Parallel to this, the ratio of intrahepatic CD45RC-/CD45RC+ CD4+ T cells increased and elevated levels of IL-2 were detected in supernatant. The ratio of CD45RC-/CD45RC+ CD4+ T cells as well as the levels of IL-2 protein decreased until day 7. In the TOL group the CD45RC- CD4+/CD45RC+ CD4+ ratio increased between day 14 and day 30 for the second time. With the decreased ratio these cells were able to produce the Th2 cytokine IL-13 in response to stimulation. T cells harvested from the spleen of these animals, as well as intrahepatic CD4+ T cells of the syngenic group, were not able to produce this cytokine. The cytokine IL-13 is Th2-like and has a suppressive influence to inflamatoric cytkines and immunological cells. This indicates the presence of an intragraft Th2-like CD4+ T cell population with a putative regulatory function in liver tolerance induction.show moreshow less

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Metadaten
Author: Jens Kauczok
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-16644
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Kinderchirurgie (Chirurgische Klinik I)
Date of final exam:2005/12/28
Language:German
Year of Completion:2006
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Tag:CD 4+ T-Lymphozyten; IL-13; Toleranz; Transplantation; Zytokine
CD4+ T cells; IL-13; Tolerance; cytokines; transplantation
Release Date:2006/02/02
Advisor:Prof. Dr. med. H.-J. Gassel