Quantitative und funktionale Analyse des B-Zell-Kompartiments bei Patienten mit Multiplem Myelom

Abstract

Einleitung: Sekundäre Immundefekte (SID) aufgrund von malignen Erkrankungen und ihrer Therapie erhöhen die Infektanfälligkeit. Beim Multiplem Myelom (MM) stellen Infekte, neben der Erkrankung selbst, die Haupttodesursache dar. Immer intensivere Therapieverfahren führen zwar zu einer besseren Ansprechrate, erhöhen aber durch kumulative Immunsuppression die Infektanfälligkeit. Dabei hat den stärksten Effekt auf das Immunsystem die autologe hämatopoetische Stammzelltransplantation (auto-HSZT). In der Literatur sind sowohl Einschränkungen der zellulären wie auch humoralen Immunantwort beschrieben. Ziel dieser Arbeit ist es die zugrundeliegenden B-Zell-Defekte bei MM Patienten an verschiedenen Behandlungszeitpunkten phänotypisch und funktional genauer zu charakterisieren. Methoden: In dieser Intention wurde peripheres Blut von neudiagnostizierten MM Patienten (ND) sowie von Patienten die eine auto-HSZT durchliefen (vor und nach HSZT) untersucht. Mittels Durchflusszytometrie wurden die B-Zellen sowie die Verteilung der Subpopulationen ex vivo gemessen. Zusätzlich wurde die B-Zellfunktion auf T-Zell-abhängige und T-Zell-unabhängige Stimulationen überprüft. Dafür wurde anhand durchflusszytometrischer Messungen und B-Zell ELISpots die Proliferation und Differenzierung der B-Zellen analysiert. Ergebnisse: Bei MM Patienten konnte eine Reduktion der B-Zellen und ihrer Subpopulationen festgestellt werden, die sich durch Therapie verschlechterten und nach HSZT am stärksten ausfielen. Funktional fiel bei ND und vor HSZT eine eingeschränkte T-Zell-abhängige B-Zellantwort auf. Nach HSZT lag eine gestörte B-Zellantwort sowohl auf T-Zell-abhängige als auch T-Zell-unabhängige Stimulantien vor. In allen Patientengruppen konnte die T-Zell-abhängige Antwort mittels extrinsischer Stimulantien wiederhergestellt werden. Das quantitative Defizit ex vivo nach HSZT konnte durch die Stimulationen nicht ausgeglichen werden. Nach HSZT wurde ein Zusammenhang festgestellt, zwischen der Anzahl der CD19+ B-Zellen sowie Gedächtnis B-Zellen und der gesamten B-Zellfunktion, den Marginalzonen-ähnlichen B-Zellen und der T-Zell-unabhängigen sowie zwischen CD4+ T-Zellen und der T-Zell-abhängige B-Zellfunktion in vitro. Schlussfolgerung: Therapie-naive, wie auch therapierte MM Patienten wiesen eine eingeschränkte B-Zell-Immunität auf, die nach HSZT am stärksten ausgeprägt war. Dominiert haben dabei quantitative Defizite, die insbesondere nach HSZT zu einer eingeschränkten B-Zellfunktion geführt haben. Die Wiederherstellung der Funktion durch T-Zell abhängige Stimulantien und die Korrelation mit CD4+ T-Zellen sprechen für extrinsische Ursachen der B-Zelldefekte. Zudem weisen Korrelationen nach auto-HSZT der CD19+, CD4+, Gedächtnis B-Zellen und Marginalzonen-ähnlichen B-Zellen mit der B-Zellfunktion darauf hin, dass diese in prospektiven Studien als potentielle Biomarker für sekundäre Immundefekte und somit eine mögliche Immunglobulintherapie nach auto-HSZT untersucht werden sollten.

Secondary immunodeficiency (SID) due to malignancy and cancer treatment increases the susceptibility for infections. In multiple myeloma patients infections are a major cause for morbidity and mortality. More aggressive therapies lead to a better response rate however simultaneously increase immunosuppression, in particular the standard high-dose chemotherapy followed by autologous hematopoietic stem cell transplantation (auto-HSCT). Previous studies reported a hampered humoral and cellular immunity. This study delineates in depth the quantitative and functional B cell defects at different treatment time points and investigates underlying extrinsic or intrinsic drivers. Methods: Peripheral blood of newly diagnosed MM patients and patients receiving auto-HSCT (tested before high-dose chemotherapy and in early reconstitution after HSCT) was studied. Absolute numbers and distribution of B cell subsets were analyzed ex vivo using flow cytometry. Additionally B cell function was assessed with T-dependent and T-independent stimulation assays, analyzing proliferation and differentiation of B cells by flow cytometry and numbers of immunoglobulin secreting cells in ELISpots. Results: Untreated and treated patients presented with a diminished frequency of total CD19+ B cells and B cell subpopulations, while the deficiency was worst after HSCT. Furthermore, an altered B cell subset distribution with high plasmablast frequencies due to inflammation was noticed. Functionally, newly diagnosed patients and those before HSCT showed a reduced T-dependent B cell response. Patients after HSCT presented with both a hampered T-dependent and T-independent B cell function. In all groups T-dependent function could be restored with extrinsic stimulation in vitro. However, the quantitative deficit measured ex vivo after HSCT could not be compensated. A correlation was observed between marginal zone like B cells and the T-independent response, CD4+ T-cells and the T-dependent B cell function as well as counts of CD19+ as well as memory B cells and both B cell responses in vitro. Conclusion: Newly diagnosed, as well as treated MM patients were affected by quantitative deficits and functional impairment most aggravated after HSCT. Functional recovery upon T-dependent in vitro stimulation and correlation with CD4+ T-cell numbers suggest extrinsic drivers for the B cell defects. Our data therefore provides a foundation for therapeutic strategies to address B cell immunodeficiency in MM patients. Observed correlations after HSCT of CD4+, CD19+, memory B and marginal zone like B cell numbers with the B cell function suggest that these markers should be tested in prospective studies as potential biomarkers for SID and hence immunoglobulin substitution after auto-HSCT.