Die Induktion einer Transplantatakzeptanz ohne dauerhafte Immunsuppression ist das Ziel der aktuellen Forschung auf dem Gebiet der Toleranzinduktion. In dieser Arbeit wird anhand der experimentellen Lebertransplantation im Rattenmodell (DA auf LEW) die Effizienz einer Vorbehandlung mit CTLA-4Ig und Spenderzellen hinsichtlich einer solchen Toleranzmodulation untersucht. Das Experiment schließt drei Gruppen mit vorbehandelten Tieren ein. Zum Vergleich diente eine Kontrollgruppe von Tieren die ohne Vorbehandlung transplantiert wurde. Drei Tiere pro Gruppe wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu genauer Beurteilung einer pathologischen und immunologischen Abstoßungsreaktion getötet. Die Kriterien zur Evaluation der akuten Reaktion waren Überlebenszeit, histopathologisches Bild, laborbiochemische Untersuchungen und die immunologische Aufarbeitung. Die Überlebenszeit der Tiere der Kontrollgruppe bzw. der Gruppe 2 (Vorbehandlung mit DA-Zellen), Gruppe 3 (Vorbehandlung mit CTLA-4Ig) und Gruppe 4(Vorbehandlung mit CTLA-4Ig und DA-Zellen) betrug im Median jeweils 10, 18, 150 und über 150 Tage. Tiere aller Gruppen zeigten am sechsten postoperativen Tag ein starkes periportales Infiltrat, das später in der Gruppe 1 und 2 zur Entwicklung einer Abstoßungsreaktion dritten Grades führte. Die Leberpräparate der Gruppe 3 zeigten Zeichen für chronische immunologische Veränderungen. In Gruppe 4 wurde ein unauffälliges Lebergewebe beobachtet. Für die weitere Beurteilung der Transplantatakzeptanz wurde die Apoptoserate anhand von PARP-Produkten und apoptotischen Zellkernen untersucht. Am deutlichsten ausgeprägt war ein apoptotischer Zelltod in der Gruppe 4 und zwar zu allen Untersuchungszeitpunkten. In der Kontrollgruppe war eine Apoptose nur am Tag 12 nach Transplantation erkennbar. In Gruppe 2 (DA-Zellen-Vorbehandlung) zeigte sich diese nur am 12. Tag im Rahmen einer fortgeschrittenen Abstoßung und ebenso bei Langzeittieren. Apoptose war bei Langzeit-überlebenden Tiere selten nachweisbar. Die Ergebnisse der in-situ-Apoptose-Detektion entsprechen denen des Western Blots. Als weiterer immunologischer Parameter wurde die Expression von IL-2R untersucht. Am Tag 6 und Tag 12 nach Transplantation wurde sowohl bei der Kontrollgruppe als auch in der Gruppe 2 (ohne CTLA-4Ig- Vorbehandlung) ein globales Infiltrat mit CD25-positiven Zellen in der Leber und der Milz festgestellt. In den Gruppen mit der CTLA-4Ig-Vorbehandlung (Gruppen 3 und 4) wurde dagegen eine Reduktion der CD25-Expression zu allen Zeitpunkten der Untersuchungen gesehen. Die kombinierte Vorbehandlung mit CTLA-4Ig und DA-Zelle führte schließlich zu einer kompletten Suppression der IL-2 R-Expression. Lediglich bei den Langzeittiere fanden sich vereinzelt CD25-positive Zellen im Leber- und Milzparenchym. Weiterhin wurde in dieser Studie die Milz der Empfängertiere auf spenderspezifisches MHC-I hin untersucht. In der Kontrollgruppe und in der Gruppe 2 konnten spenderspezifische Zellen nur schwach nachgewiesen werden. Im Vergleich dazu waren diese in den Gruppen 3 und 4 stärker ausgeprägt. Zusammengefasst zeigte sich, dass eine alleinige Vorbehandlung mit DA-Zellen die Dauer der Überlebenszeit und die Transplantatverträglichkeit des Empfängers nicht verbessern kann. Dahingegen führt die Vorbehandlung mit CTLA-4Ig zur Verlängerung der Überlebenszeit, zur Verminderung der CD25R-Expression und zur Reduktion der Abwehrprozesse. Allerdings zeigten sich auch hier bei den langfristig überlebenden Tieren in der Histologie Schäden, die mit einer chronischen Abstoßung vergleichbar sind. Erst die Kombination von CTLA-4Ig mit spenderabgeleiteten Zellen führte in unserem Experiment zu einer langfristigen Verbesserung des Überlebens und der Transplantatsakzeptanz bei Ratten, was sich durch einen Rückgang immunologischer Begleitreaktionen belegen ließ. Die Immunmodulation mittels Zelltransfer und Antikörperinduktion stellt somit ein vielversprechendes Konzept zur Vermeidung einer Abstoßungsreaktion nach Lebertransplantation dar. Perspektivisch sollte dieses Konzept in klinischen Studien weiter evaluiert werden, da natürlich die Ergebnisse tierexperimenteller Studien aufgrund vieler Unterschiede zum Menschen nur eingeschränkt übertragbar sind.
Orthotopic liver transplantation is an effective therapy for end-stage liver disease. However, to successfully prevent rejection, recipients have to take immunosuppressive agents indefinitely thereafter. Despite great improvements in these drugs, severe side effects inevitably occur. Thus, various scientific efforts have aimed to achieve tolerance induction without the necessity of further immunosuppression. One strategy consists of blocking T-cell co- stimulation interaction between CD28 and B7 receptors, using CTLA-4Ig. This approach has led to an improved survival rate in various allograft transplantation models. Material and Methods. In our study, we investigated the efficiency of pretreatment with CTLA-4Ig and DA-splenocytes for induction of graft acceptance and tolerance in a high-responder rat model (Dark Agouti to Lewis) of orthotopic liver transplantation (ORLT). The experiment consisted of three treatment groups (n = 13): group 2 (pre-treatment with DA-cells), group 3 (pre-treatment with CTLA-4Ig) and group 4 (pre-treatment with CTLA-4Ig and DA cells) and one control group, which was transplanted without any additional treatment. We did not only evaluate survival time, but also looked for histological signs of rejection, apoptosis in liver tissue, CD25 expression in liver/spleen and expression of donor-specific-MHC-I in spleens on days 6 and 12. Results. Survival time of animals in the controls, group 2, 3 and 4 showed a median of 10, 18, 150 and 150 days respectively. All groups showed strong histological signs of allograft rejection on days 6 and 12. Additionally, rats of group 3 showed chronic immunological changes on day 150. The evaluation of apoptosis based on detection of PARP-products, revealed apoptosis only on day 12 after transplantation for controls. The highest rate of apoptosis was detected in livers of group 3 and 4 for all time-points. Expression of IL-2R was found in the control group as well as in group 2 (DA cells only), with a global infiltrate of CD25-positive cells in both liver and spleen. In the two groups (3 and 4) with CTLA-4Ig-treatment, a marked reduction of CD25 expression was seen at all time points. Furthermore, detection of donor-specific MHC-I in spleens of recipient animals was seen on day 6 in controls and group 2 whereas CTLA-4Ig pre-treatment (3 and 4) was accompanied by a decreased MHC-I antigen expression at all time-points. Conclusion. In our experiment only pretreatment with a combination of CTLA-4Ig and DA splenocytes led to a long-term improvement of survival and graft acceptance in rats after liver transplantation, which could be demonstrated by a decline of detectable immunological reactions. Since a pre-treatment with CTLA4Ig and DA splenocytes had the greatest impact on survival and most predominantly decreased histological signs of rejection, such concept seems promising to induce long-term survival and graft acceptance. Perspectively, this should be further evaluated in clinical trials.
