Sekundäre Immundefekte nach allogener Stammzelltransplantation: anhaltender Mangel an Gedächtnis-B-Zellen und Apoptoseneigung der B-Zellen bei in vitro Aktivierung

Abstract

HINTERGRUND: Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation (alloHSZT) kann Leukämie heilen, ist jedoch assoziiert mit einer prolongierten Immundefizienz, die das Risiko für infektiöse Komplikationen steigert. Defekte in der Keimzentrumsreaktion führen vermutlich zur verlangsamten Rekonstitution von CD27 positiven Gedächtnis-B-Zellen, die eine wichtige Rolle für die Immunabwehr spielen. Konkrete Mechanismen dahinter sind jedoch kaum bekannt. METHODEN: Lymphozyten aus peripherem Blut von 35 Leukämie-Patienten wurden am Tag 180 und Tag 360 nach der alloHSZT per Durchflusszytometrie analysiert. Dabei wurden B- und T-Zell-Subpopulationen quantitativ bestimmt und die Expression von funktionellen Oberflächenmarkern ausgewertet. Zudem wurden B-Zellen von Tag 360 T-Zell-abhängig mit α-IgM/CD40L/CpG für zwei Tage stimuliert und die Menge der apoptotischen Zellen mit Annexin V/PI-Färbung untersucht. ERGEBNISSE: I.) Ein Jahr nach der alloHSZT wiesen alle Patienten trotz normalisierter Gesamt-B-Zellzahl einen Mangel an IgD-CD27+ Isotyp-gewechselten Gedächtnis-B-Zellen und IgD+CD27+ MZ-ähnlichen B-Zellen im Vergleich zur altersadaptierten Kontrollgruppe auf. Darüber hinaus waren ein Jahr nach der alloHSZT sowohl die Gesamtzahl der CD4+ T-Helferzellen als auch die Zahl der CD4+CXCR5+ follikulären Gedächtnis-T-Helferzellen signifikant vermindert. II.) Naive B-Zellen zeigten verminderte CXCR5- und HLA-DR-Expressionen am Tag 360. Dies weist auf eine reduzierte Fähigkeit zur Migration in den Lymphfollikel und zur Antigenpräsentation hin. Die Expression des BAFF-R war in allen B-Zell-Subpopulationen vermindert, was eine Auswirkung auf das Überleben und die Homöostase der B-Zellen haben könnte. Die inflammatorischen Marker CD86 und CXCR3 waren am Tag 180 signifikant höher expremiert. Im Verlauf normalisierten sie sich in nahezu allen B-Zell-Subpopulationen, nicht jedoch in den Gedächtnis-B-Zellen. III.) Am Tag 360 zeigte sich nach in vitro Stimulation eine gesteigerte Apoptose der B-Zellen von alloHSZT-Patienten im Vergleich zu den Kontrollprobanden. Damit ging eine erhöhte Expression von Fas in nahezu allen B-Zell-Subpopulationen einher. SCHLUSSFOLGERUNG: Mögliche Mechanismen für Keimzentrumsdefekte nach der alloHSZT sind ein systemisches inflammatorisches Milieu sowie eine reduzierte Migrationskapazität und eine erhöhte Apoptoseneigung nach Stimulation bei den B-Zellen. Die Ergebnisse weisen eine bis zu über ein Jahr nach der alloHSZT bestehende Gedächtnis-B-Zell-Immundefizienz aus und unterstreichen die Wichtigkeit der Überprüfung von Immunantworten auf Impfungen.

BACKGROUND: The allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (alloHSCT) can cure leukemia but is associated with prolonged immune deficiency, which increases susceptibility to infections post-transplant. Defects in the germinal-center reaction are assumed to cause a slow recovery of CD27 positive memory B cells, but little is known about the contributing mechanisms. METHODS: Lymphocytes from peripheral blood of 35 acute leukemia patients were flow cytrometrically investigated to characterize B and T cell subsets and expression of functional markers at day 180 and 360 after alloHSCT. Additionally, B cells taken on day 360 were T cell dependently stimulated with α-IgM/CD40L/CpG for two days and their apoptosis was analyzed with Annexin V/PI staining. RESULTS: I.) Despite normalized total B cell count one year post-transplant, all patients lack IgD-CD27+ class-switched memory B cells and IgD+CD27+ MZ-like B cells, when compared to the values of age-matched healthy control. In addition, not only total CD4+ helper T cells, but also CD4+CXCR5+ circulating memory follicular helper cells were significantly reduced at day 360. II.) Naïve B cells showed diminished expression level of CXCR5 and HLA-DR at day 360, indicating impaired migration to the follicle and antigen-presentation capacity. Also the level of BAFF-R expression was decreased in all B cell subsets, which can affect B cell survival and homeostasis. Furthermore, inflammatory surface markers CXCR3 and CD86, whose expression levels were aberrantly high in naïve B cells at day 180 but normalized at day 360, didn’t normalize on memory B cells at day 360. II.) After in vitro stimulation significantly more B cells from patients at day 360 posttransplant underwent apoptosis. This is in line with the increased expression of Fas on almost all B cell subsets at day 360. CONCLUSION: Decreased migration capacity and apoptosis susceptibility upon stimulation of B cells as well as a systemic inflammatory condition are possible mechanisms leading to germinal-center defects post alloHSCT. These results emphasize the memory B cell immunodeficiency after alloHSCT and underline the importance of analyzing immune response after vaccinations.