Einleitung: Die Leberzelltransplantation (LCT) stellt eine vielversprechende Therapieoption zur Behandlung metabolischer, akuter oder chronischer Leberversagen dar. Bislang fehlte eine valide Methode zur Detektierbarkeit und Verfolgung der transplantierten Leberzellen. Mit Hilfe der Markierung der Hepatozyten mittels micron-sized paramagnetic iron-oxide particles (MPIOs) in vitro scheint eine geeignete Lösung gefunden worden zu sein, da die Zellen nach Transplantation in vivo kernspintomographisch dargestellt werden können. Ziel der vorliegenden Dissertation war es, die Wirkung der MPIOs auf das Immunsystem der Empfänger zu untersuchen. Methoden: Wir transplantierten MPIO-markierte Leberzellen im Schwein über drei verschiedene Applikationsrouten: die Arteria gastroepiploica, das Milzparenchym und die Pfortader. Als Vergleichsgruppe diente zum einen die Transplantation nichtmarkierter Hepatozyten über die genannten Applikationsrouten und zum anderen die Transplantation isolierter MPIOs über die A. gastroepiploica. Nach Isolierung der peripheren mononukleären Zellen aus dem Blut (peripheral blood mononuclear cells, PBMCs) erfolgte die Analyse der Lymphozytensubpopulationen in der Durchflusszytometrie. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigte sich mit dem Immunogenitätspotential von porcinen Hepatozyten. Hierfür wurden porcine Hepatozyten in vitro mit den Zytokinen INFγ und TNFα unterschiedlicher Konzentration über 24, 48 und 72 Stunden inkubiert. In der anschließenden TaqMan- PCR wurde die Expression von MHC I und MHC II analysiert. Ergebnisse: Es gab Anzeichen für eine Immunaktivierung nach Transplantation sowohl MPIO-markierter als auch nativer Hepatozyten, da es zur Zunahme der CD4+ und CD8+ T-Effektorzellen kam. Dabei scheinen die MPIO-markierten Hepatozyten einen besonders aktivierenden Einfluss auf die CD8+ T-Effektorzellen gehabt zu haben. Isolierte über die A. gastroepiploica injizierte MPIOs vermochten keine Zuwächse der T-Effektorzellen zu bewirken. Die Pfortaderroute erwies sich aus immunologischer Sicht am vorteilhaftesten. Die MHC I- und insbesondere die MHC II-Expression von porcinen Hepatozyten ließ sich durch INFγ und INFγ + TNFα in der Konzentration von jeweils 100 ng/ml steigern. Schlussfolgerung: Allogene porcine Hepatozyten können ihre Immunogenität über eine Hochregulierung ihrer MHC II-Antigene steigern. Die MPIO-Markierung der Leberzellen zur Verlaufskontrolle in der MRT nach Transplantation hatte keine signifikanten zusätzlichen immunogenen Auswirkungen auf das Empfängerimmunsystem. Trotzdem führt die LCT zu einer Aktivierung des Rezipientenimmunsystems, so dass eine Immunsuppression unverzichtbar ist. Fortschritte in Bezug auf Immunreaktion, Detektierbarkeit und anhaltende Integration und Proliferation der Hepatozyten könnten die LCT zur Behandlung transplantationspflichtiger Lebererkrankungen vorantreiben.
Background: Liver cell transplantation (LCT) is a promising approach for treatment of metabolic, acute and chronic liver diseases. Non-invasive methods for detection and monitoring are required. Labeling of hepatocytes with micron-sized paramagnetic iron-oxide particles (MPIOs) can help to detect the labeled liver cells with magnetic resonance imaging. The aim of this study was to investigate the effect of MPIOs for the immune system of the recipients. Methods: MPIO-labeled liver cells from landrace piglets were transplanted to minipigs into the liver via intraportal infusion, direct injection into the splenic parenchyma or intra-arterial infusion to the spleen. The control groups received native hepatocytes via the same 3 application routes or pure MPIOs which were injected intra-arterially to the spleen. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated from blood samples and analysed by fluorescence-activated cell scanning (FACS). A second part of this study focused on the immunogenicity of porcine hepatocytes. Therefore, the porcine hepatocytes were stimulated with the cytokines INFγ and TNFα in different concentrations over a period of 24, 48 and 72 hours to analyse the expression of MHC I and MHC II by TaqMan-PCR. Results: After the transplantation of MPIO-labeled and native liver cells the CD4+ und CD8+ T-effector cells increased, especially the CD8+ T-effector cells after transplantation of MPIO-labeled liver cells. Pure MPIOs injected intra-arterially to the spleen had no effect on the T effector cells. The intraportal infusion into the liver had least effects on the T effector cells compared to the other application routes. The expression of MHC I and MHC II were raised by stimulation with the cytokines INFγ und INFγ + TNFα at a concentration of 100 ng/ml. Conclusion: Allogeneic porcine hepatocytes can increase the immunogenicity by expression of MHC II. Labeling liver cells with MPIOs had no significant additional adverse effects on the immune system of the recipients. Nevertheless, immunosuppression is necessary due to the activation of the immune system of the recipients by LCT. Further evaluation of immune activation, detection, integration and proliferation of hepatocytes can help to promote LCT as an alternative to wholeorgan liver transplantation.
