Vorbehandlung des hirntoten Spenders mit einem monoklonalen anti-IL-6-Rezeptor Antikörper zur Verminderung der inflammatorischen Immunantwort sowie des assoziierten Ischämie-/Reperfusionsschadens nach Nierentransplantation in einem Rattenmodell

Abstract

Der Hirntod des Spenders und die konsekutive generalisierte massive IL-6 Produktion und Sezernierung beeinflussen maßgeblich die Immunogenität des Spenderorgans, verstärken den Ischämie-/Reperfusionsschaden und führen in der Folge vermehrt zu akuten Abstoßungen, einer reduzierten initialen Transplantatfunktion und einer beeinträchtigten Langzeitfunktion des Transplantats. In dieser Arbeit wurde der Einfluss einer einmaligen Vorbehandlung des hirntoten Spenders (BD) mit einem monoklonalen anti- IL-6-Rezeptor Antikörper (IL-6R mAb) auf die frühe und späte Immunantwort des Empfängers und den Ischämie/Reperfusionsschaden nach Nierentransplantation (NTx) in einem Rattenmodell untersucht. Es wurden Nieren hirntoter (BD) und lebender (LD) F-344-Spenderratten in Lewis-Empfängerratten transplantiert. Der Hirntod wurde im Spender 6 Stunden (h) vor der Organentnahme und Transplantation induziert. BD und LD Spenderratten wurden 1 h nach Hirntodinduktion mit anti-IL-6R/CD126 mAb behandelt. Empfänger von Transplantaten unbehandelter Spender dienten als Kontrollen. Um den Effekt einer Spendervorbehandlung zu überprüfen, wurden zu den Zeitpunkten 18 h, 7 Tage und 5 Monate nach Transplantation Genexpressionsanalysen (RT-TaqMan-PCR) spezifischer Entzündungsmarker (IL-6, IL-10, IL-4, TNFα, IFNγ, IP-10, CCL19/-20) , histologische und immunhistologische Färbungen (ED1+, MHCII+, CD4+, CD8+) sowie durchflusszytometrische (T-Zellen, Antigen-präsentierende Zellen (APZ), NK-, NKT-Zellen) und ELISA- Untersuchungen (IL-6, TNFα, IFNγ) durchgeführt . Die Langzeittransplantatfunktion wurde zusätzlich durch serielle Messungen der Urin-Proteinkonzentration (Proteinurie) und der Kreatinin-Clearance bewertet. Es zeigte sich, dass durch die Vorbehandlung hirntoter Spender mit einem mAb gegen den IL-6- Rezeptor die Schädigung von Nierentransplantaten in der frühen Phase nach Transplantation deutlich minimiert werden kann. Die Genexpression pro- bzw. anti-inflammatorischer Zytokine (IL-6, TNFα, INFγ, IL-4, IL-10) und Chemokine (CCL-19, -21) wurde durch die Vorbehandlung reduziert. Weiterhin zeigte sich unter Vorbehandlung eine geringere Infiltration spezifischer Entzündungszellen (ED1+, CD8+ T-Zellen, APZs, DCs, NK-T-Zellen) in das Allograft sowie signifikant geringere histomorphologische Schädigungen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Zusätzliche Analysen ergaben eine Reduktion transplantatinfiltrierender Zellen (durchflusszytometrische Untersuchungen von Transplantatgewebeproben) sowie geringere Serumproteinkonzentrationen der Zytokine IL-6, TNFα, und IFNγ (ELISA) in der Gruppe vorbehandelter Hirntodspender im Vergleich zur Kontrolle (unveröffentliche Daten der Arbeitsgruppe). Im Unterschied zur frühen Phase nach Transplantation scheint eine einmalige Spendervorbehandlung die Ausbildung einer Chronischen Allograft Nephropathie nicht ausreichend unterdrücken zu können. Zwar zeigte sich unter Spendervorbehandlung nach 5 Monaten eine geringere Genexpression verschiedener Zyto- und Chemokine (IL-6, IFNγ, TNFα, IL-10, IP-10, und CCL19/-21) und immunhistologisch eine geringere Allograftinfiltration (MHCII+, ED1+, und CD8+ Zellen), jedoch keine suffiziente Reduktion immunkompetenter Zellen (NKT, NK-, CD4+ Zellen, APZs). Durch eine Vorbehandlung des hirntoten Spenders mit einem anti-IL-6R mAb kann zum einen die inflammatorische Immunantwort in der frühen Phase nach Transplantation im Empfänger deutlich reduziert, zum anderen der pathophysiologische Einfluss des Ischämie-/ Reperfusionsschadens erheblich gemindert werden. Empfänger von Lebendspenden scheinen dagegen nicht von einer Spendervorbehandlung zu profitieren. Eine einmalige Therapie des Spenders scheint nicht ausreichend für die Verbesserung der Transplantat- Langzeitfunktion zu sein.

Brain death (BD) of the donor and the subsequent up-regulation of IL-6 production and secretion significantly influence graft immunogenicity and ischemia/reperfusion injury, thus, leading to a considerable impairment of initial and long-term graft function. In a rat kidney transplant model we evaluated the efficacy of a single pretreatment of brain dead donor rats with an anti-IL-6 receptor (IL-6R/CD126) monoclonal antibody (mAb) to decrease the inflammatory immune response and the associated ischemia/reperfusion injury (IRI) after kidney transplantation (NTx). Kidneys of BD and living (LD) F-344 donor rats were transplanted into Lewis recipient. BD was induced in the donor 6 hours (h) before organ recovery and transplantation. Both BD and LD donor rats were treated with anti-IL-6R mAb 1 h after BD induction. Recipients of grafts from untreated donors served as controls. To assess the effect of donor pretreatment was evaluated by gene expression analyses of inflammatory markers (IL-6, IL-10, IL-4, TNFa, IFNg, IP-10, CCL19/-20; RT-TaqMan PCR), by histological and immunohistochemical staining (ED1+, MHCII+, CD4+ , CD8+ cells) and flow cytometry (T- cells, antigen presenting cells (APC), NK, NKT cells) and ELISA protein analyses (IL-6, TNFa, IFNg). The long-term graft function was evaluated by serial measurement of urinary protein secretion (proteinuria) and creatinine clearance. Pretreatment of BD donors by anti-IL-6 receptor mAb minimized BD associated graft injury compared to the control group. Gene expression of specific cytokines (IL-6, TNF, IFNγ, IL-4, IL-10) and chemokines (CCL-19, -21) was reduced. Furthermore, the number of graft infiltrating cells (ED1+, CD8+ cells, APCs, DCs, NK-T cells) was significantly lower, and fewer histomorphological lesions were observed in recipients of pretreated organs, compared to the control group. Flow cytometry analysis of PBMCs revealed reduced numbers of APCs. Moreover, lower protein concentrations of IL-6, TNF, IFNγ; ELISA) were detected recipients of pretreated donor organs. While a single donor pretreatment with anti IL-6R mAbis able to reduce the early inflammatory immune response, chronic allograft nephropathy cannot be sufficiently prevented. In summary donor treatment with anti-IL-6R mAb markedly reduced the inflammatory immune response in the early phase after transplantation of grafts from BD donors, while recipients of LD grafts do not seem to benefit. Furthermore, it can be assumed that the pathophysiological effects of IRI could be significantly reduced by pretreatment. A single treatment of the donor does not seem to be sufficient for the improvement of long-term graft function.