Az immunrendszer regenerációja csontvelõ-átültetés után Uher Ferenc dr., Puskás Éva dr., Torbágyi Éva dr., Barta Anikó dr., Kormos Luca dr. és Pálóczi Katalin dr. Országos Hematológiai és Immunológiai Intézet, Budapest (főigazgató: Petrányi Győző dr.)
Az immunrendszer haematopoeticus õssejtátültetés utáni regenerációjának elsõ lépése a csontvelõi eredetû sejtek számának normalizálódása a recipiens szervezetében. Jóval hosszabb ideig tart a regeneráció második szakasza, a védelmi funkciók normalizálódása. A transzplantált betegek az õssejtátültetés után tehát tartósan immunhiányos állapotban vannak. A legegyszerûbb és egyben legõsibb sejtes védelmi mechanizmusok, a fagocitózis és a természetes ölõsejtek közvetítette citotoxikus aktivitás regenerációja ugyan általában csak kéthárom hónapot vesz igénybe, az immunkompetens sejtek (T- és B-lymphocyták) számának és fõként mûködésének a normalizálódása azonban évekig is eltarthat. A CD4+ T-sejtek regenerációja felnõtt (különösen idõs) recipiensekben igen lassú, jórészt a már érett CD4+ T-lymphocyták perifériás expanzióján alapuló folyamat. A CD8+ T-sejtek számszerû normalizálódása gyorsabb, mint a CD4+ T-sejteké, de funkcionális szempontból ez sem problémamentes. Általában mind a CD4+, mind a CD8+ T-sejt-repertoár erõsen beszûkül a csontvelõ-transzplantált betegekben, ami elsõsorban a felnõtt recipiensek thymusának elégtelen mûködésére vezethetõ vissza. Az immunrendszer regenerációja valamivel gyorsabb az autológ vagy szingén csontvelõgrafttal transzplantált betegekben, mint allogén átültetés után. Ráadásul az allogén csontvelõ-átültetés mindig magában hordozza a graft versus host betegség kockázatát. A graft versus host betegség és kezelése (immunszuppresszív terápia) pedig tovább lassítja – sõt esetleg meg is akadályozza – az immunrendszer teljes regenerációját.
Immune reconstitution after bone marrow transplantation. After haematopoietic stem cell transplantation, reconstitution of bone marrow consists of two distinct phenomena, numerical recovery of bone marrow cellular elements on the one hand and functional recovery of cellular interactions on the other. Immune reactivity during the first month postgrafting is extremely low. Cytotoxic and phagocytic functions usually recover by day 100, while more specialized and cooperative functions of T and B cells remain impaired up to one year or more postgrafting. Regeneration of total CD4+ T cell number in adult (and especially in elderly) transplant recipients is severely limited and occurs largely by peripheral expansion of mature CD4+ T cells. While restoration of total CD8+ T cell number is commonly seen in adults, potentially important alterations in the subset composition of CD8+ populations remain. Contracted T cell repertoires for CD4+ and CD8+ T cells are consistently found in adults after T cell regeneration. This suggests that thymic function is frequently limiting in adults and that thymicindependent pathways are insufficient for restoring host immunocompetence. Although there are similarities in immune reconstitution after alllo- and autologous haematopoietic stem cell transplantations, allogeneic transplantation involves graft versus host disease and the use of immunosuppressive therapy to control it, both of which further interfere in the early developmental stages of immune reconstitution.
Kulcsszavak: haematopoeticus õssejttranszplantáció, immunregeneráció, immunkompetencia, T-sejt-fejlõdés, thymus
Key words: haematopoietic stem cell transplantation, immune reconstitution, immunocompetence, T-cell development, thymus
Összefoglalónkban azt szeretnénk bemutatni, hogyan alakul – pontosabban szerveződik – újjá a csontvelő-transzplantált betegek immunrendszere az őssejtgraft megtapadása után. A hangsúlyt az immunrendszer regenerációjának általános törvényszerűségeire helyezzük. Ezért nem tárgyaljuk külön a szingén (genetikailag azonos, egypetéjű ikertestvérből származó), az allogén (HLA-azonos
testvérből vagy közeli rokonból, illetve nem rokon, de HLA-azonos egyénből nyert) és az autológ (a beteg saját haematopoeticus őssejtjeiből álló) grafttal oltott recipiensekben zajló regenerációs folyamatokat. Csak annyit jegyzünk meg, hogy a regeneráció gyorsabb az autológ vagy szingén grafttal transzplantált betegekben, mint allogén átültetés után (1, 3, 4, 18, 19, 32–35). Ráadásul az allogén csontvelő-átültetés mindig magában hordozza a garft versus host betegség (GVHD) kockázatát. A GVHD pedig tovább lassítja – sőt esetleg meg is akadályozza – az immunrendszer regenerációját (10, 30, 33, 39, 47). Ezt mindenütt jelezzük a szövegben, de magával a GVHDvel nem foglalkozunk. Magát a regenerációs folyamatot – a könnyebb áttekinthetőség kedvéért – sejtfejlődési soronként mutatjuk be.
Rövidítések: GVHD = graft versus host betegség; HLA = az ember fő hisztokompatibilitási antigénkomplexe; IL = interleukinek; MHC = fő hisztokompatibilitási antigénkomplex; NK = természetes ölősejtek; sIg = sejtfelszíni immunglobulinok; sIgD = sejtfelszíni IgD; sIgM = sejtfelszíni IgM; TC-sejtek = citotoxikus (ölő) T-lymphocyták; TCR = a T-sejtek antigénfelismerő receptorai; TH-sejtek = szabályozó (elsősorban az immunválaszt segítő) T-lymphocyták
Orvosi Hetilap 2001, 142 (2), 59–65.
59
Fagocitasejtek Két–három hétig tartó pancytopenia után – a graft megtapadásának első jeleként – donor eredetű neutrophil granulocyták és monocyták jelennek meg a transzplantált betegek vérében. A neutrophilek száma néhány hét alatt normalizálódik a keringésben. A sejtek fagocitáló és baktériumölő képessége nem különbözik az egészséges emberek granulocytáiétól, kemotaktikus aktivitásuk azonban erősen csökkent. A kemotaktikus aktivitás normalizálódása körülbelül négy hónapot vesz igénybe. Ez az egyik fő oka annak, hogy a neutrophilek az őssejtátültetés utáni korai időszakban nem képesek megfelelően hozzájárulni a recipiensek baktérium- és gombafertőzésekkel szembeni védelméhez. A monocyták számszerű regenerációja mintegy hat, a szöveti (tüdő, máj) makrofágoké tizenkét hétig tart. Az új mononukleáris fagocitasejtek funkcionális szempontból: IL-1- és prosztaglandin E2-termelés, fagocitózis, antigénfeldolgozás és -bemutatás stb., teljesen normálisak (4, 19, 29, 30).
NK-sejtek A természetes ölősejtek (NK-sejtek) a filogenetikailag legősibb lymphocyták, amelyek génátrendeződéssel kialakuló, tehát egy adott klónra és csakis arra jellemző antigénfelismerő receptort (TCR vagy sIg) még nem hordoznak. Vírusfertőzött sajátsejteket, különböző allogénsejteket, valamint daganatsejteket képesek elpusztítani. Citotoxikus aktivitásuk nem áll MHC-korlátozás alatt. 1. táblázat: A dolgozatban elõforduló CD-antigének, a sejtdifferenciálódás különbözõ stádiumait jelzõ felszíni markerek
CD-kód
Antigén, funkció
CD3 CD4
TCR-komplex része gp60, koreceptor
CD5
gp67, CD72 ligand
CD8
gp32, koreceptor
CD16
Kis affinitású FcγRIII
CD19 CD20 CD21
gp90 p35, ioncsatorna C3d- és EBV receptor, CD23 ligand Kis affinitású FcεRII
CD23 CD28 CD38
CD56
Kostimulátor molekula gp45, ektoenzim (cADP ribóz, glikohidroláz) Tirozin-foszfatáz, izoformok: CD45RA, CD45RB, CD45RO NCAM, gp135-220
CD57
gp110
CD71
Transzferrin-receptor
CD45
60
Sejt Thymocyták, T-sejtek Thymocyták egy része, TH-sejtek Thymocyták, T-sejtek, B-sejt-szubpopuláció Thymocyták egy része, TC-sejtek Makrofágok, NK-sejtek, granulocyták B-sejtek B-sejtek B-sejtek egy része B-sejtek egy része, aktivált makrofágok, granulocyták T-sejtek Elődsejtek, aktivált T-sejtek, plazmasejtek T-sejtek, B-sejtek, makrofágok, granulocyták Nk-sejtek, aktivált T- és B-sejtek NK-, T-, és B-sejtek egy része, agy Aktivált/osztódó sejtek
Fejlődésük a thymustól független. Az őssejtátültetés után a lymphocyták közül először ezek a CD3-CD16+CD56+ (1. táblázat) fenotípusú sejtek jelennek meg a recipiensekben. Az NK-sejt-készlet egy hónap alatt számszerűen és funkcionálisan is normalizálódik. Sajnos ez korántsem jelenti azt, hogy az NK-sejtek ettől kezdve in vivo is ütőképes hadsereget alkotnak, aktivációjuk és proliferációjuk ugyanis a rendelkezésükre álló interleukinek (elsősorban IL-2 és IL-12) mennyiségétől – azaz a T-lymphocyták és az antigénbemutató sejtek működésétől – függ (14, 19, 29, 35).
T-lymphocyták +
A CD3 lymphocyták (T-sejtek) relatív száma mintegy három–hat hónap alatt normalizálódik a csontvelő-transz+ plantált betegekben. Mivel a CD4 T-lymphocyták (THsejtek) relatív és abszolút mennyiségének normalizálódása általában lassú – a ∼ 15 évesnél idősebb recipiensekben körülbelül egyéves – folyamat, a CD8+ T-lymphocyták (TC-sejtek) regenerációja viszont igen gyors, a CD4+/CD8+ + sejtek aránya a betegekben tartósan eltolódik a CD8 T-lymphocyták irányába. (Egészséges emberekben ez az arány 1,4:1, tehát a TH-sejtek irányába van eltolva.) Ráadásul az őssejtátültetés után keletkező TH-sejtek zöme – hacsak nem gyermek a recipiens – CD45RO+, azaz memóriasejt. A naív, CD45RA+ TH-sejt-készlet regenerációja évekig is elhúzódhat, sőt idősebb recipiensekben vagy krónikus GVHD esetén el is maradhat. Ugyanakkor a transzplantáció után keletkező CD8+ T-lymphocyták között általában normális arányban fordulnak elő naiv (CD45RA+) és memória (CD45RO+)-sejtek. A beavatkozást követő első 9 hónapban a CD8+ T-lymphocyták jelentős része CD28- és CD57+. Végül a csontvelő-transzplantáció után kialakuló korai (3–6 hónap) T-sejt-készlet további fontos jellemzői: a γδ-típusú TCR-t hordozó (γδTCR+) T-lymphocyták relatív gyakoriságának megnövekedése, valamint az egészséges emberekben nem, vagy csak igen ritkán előforduló, ún. „nem hagyományos” fenotípusú (αβTCRint, CD4-CD8-αβTCR+, CD8αα+) T-sejtek megjelenése (11, 14, 29, 31, 44, 45). E meglehetősen zavaros kép, csak akkor válik áttekinthetőbbé, ha megvizsgáljuk a transzplantált betegek érett T-sejt-készletének (T-sejt-pool) eredetét és az egyes T-sejt-alcsoportok (szubpopulációk) kialakulását őssejtátültetés után. Mint az 1. ábra mutatja, egy myeloablatált és súlyosan immunszupprimált, majd csontvelőgrafttal oltott beteg nyirokszerveiben és keringésében található érett T-lymphocyták négy különböző forrásból származhatnak. Ezek a következők: (i) a graftban található, azaz donor eredetű érett T-sejtek, (ii) a graftban található, tehát szintén donor eredetű haematopoeticus őssejtekből és lymphoid elődsejtekből keletkező új T-sejtek, (iii) a recipiens myeloablativ kezelést túlélő haematopoeticus őssejtjeiből származó T-sejtek, és (iv) a recipiens nyirokszerveiben túlélő érett T-sejtek. A harmadik és főleg a negyedik forrás – a recipiens kondicionáló kezelést túlélő érett T-lymphocytái – akkor kapnak fontos szerepet a regenerációban, ha a transzplantációt T-sejt-mentesített grafttal végzik. Ilyenkor kevert (donor/recipiens) kimérák keletkeznek. (A T-sejtmentesítés a GVHD megelőzését szolgálja, de mivel számos komplikációval – relapsus, graftelégtelenség – jár,
1. ábra: A csontvelõ-transzplantált betegek érett T-sejtjeinek eredete
Egy myeloablatált, majd csontvelõgrafttal oltott beteg nyirokszerveiben és keringésében található érett T-lymphocyták négy különbözõ forrásból származhatnak: (i) a graftban található, azaz donor eredetû érett T-sejtek utódaiból, (ii) a graftban található, tehát szintén donor eredetû haematopoeticus õssejtekbõl és lymphoid elõdsejtekbõl keletkezõ új T-sejtekbõl, (iii) a recipiens myeloablativ kezelést túlélõ haematopoeticus õssejtjeibõl differenciálódó T-sejtekbõl, és (iv) a recipiens nyirokszerveiben túlélõ érett T-sejtek leánysejtjeibõl
ritkán alkalmazzák.) A nem T-sejt-mentesített grafttal transzplantált betegekben kialakuló perifériás T-sejt-készlet viszont az esetek többségében donor eredetű, tehát egyértelműen a graftból alakul ki (4, 5, 14, 37, 53). A kérdés az: hogyan? Az egyedfejlődés során haematopoeticus őssejtekből keletkező lymphoid elődsejtek vándorolnak a thymusba, ahol osztódnak és differenciálódnak, majd az érett Tlymphocyták betelepítik a szekunder nyirokszerveket (1, 27, 48). A periférián kialakuló, ténylegesen rendelkezésre álló T-sejt-repertoár megfelelő összetételét (diverzitás, saját/nem saját megkülönböztetés stb.) a thymusban zajló pozitív és negatív szelekciós folyamatok biztosítják (12). Az emberi thymus virágzása azonban egyéves korban véget ér. Ettől kezdve 30–35 éves korig évi 3, majd évi 1%-kal csökken a thymus tömege. Időskorban makroszkóposan már csak zsíros maradványa látható, de thymopoeticus aktivitása sohasem szűnik meg teljesen (41). Fiziológiás körülmények között a thymus – legalábbis nagyon idős (> 75 éves) korig – képes biztosítani a szervezet T-sejt-homeosztázisát (17, 55). Alapvetően megváltozik a helyzet, ha a perifériás T-sejt-készlet súlyosan károsodik, netán teljesen megsemmisül, például a csontvelő-transzplantációt megelőző kondícionáló kezelés során. A gyermekek thymusa ilyenkor megnagyobbodik, újra virágzásnak indul – ami különböző képalkotó eljárások segítségével jól követhető – és körülbelül 6 hónap alatt helyreállítja a T-sejt-homeosztázist. Sajnos a felnőtt (15 évesnél idősebb) recipiensek visszafejlődő és a kondícionáló kezelés által is károsított thymusa erre már nem képes. A thymusfunkció csökkenése elsősorban a TH-sejtek regenerációját érinti. Új, naív (CD4+CD45RA+CD45RO- fenotípusú) THsejtek ugyanis csak thymopoesis során keletkezhetnek. Így a THsejt-készlet akárcsak részleges regenerációja is hosszú éveket venne igénybe.
2. ábra: A CD4+ T-lymphocyták regenerációjának két útja
A virágzó thymusban nagy számban keletkeznek CD45RA+CD45RO-, azaz naív TH-sejtek. Az érett T-sejtek perifériás expanziójának ebben az esetben csak minimális szerepe van a TH-sejt-készlet normalizálásában. Ha viszont a recipiens thymusa – a beteg kora, alapbetegsége vagy a kondícionáló kezelés miatt – elveszítette normális thymopoeticus aktivitását (visszafejlõdött), a perifériás T-sejt-expanzió kulcsszerepet játszik a TH-sejt-készlet pótlásában. Ezen az úton azonban kizárólag CD45RA-CD45RO+, azaz memória TH-sejtek keletkezhetnek és a TH-sejt-repertoár erõsen beszûkül
Az immunrendszernek ebben a kritikus helyzetben egyetlen „tartaléka” marad. A csontvelőgrafttal nagyszámú érett T-sejt is bekerül a recipiens szervezetébe. Mivel a recipiens szekunder nyirokszerveiben a T-lymphocyták számára fenntartott területek (T-sejt-függő areák) gyakorlatilag üresek, a donor eredetű CD4+ T-sejtek megpróbálják betölteni ezt az űrt. A nyirokcsomókba vándorolnak és ott – feltehetően antigénstimulus hatására – osztódni kezdenek. A folyamatot perifériás expanziónak nevezzük, aminek mértéke döbbenetes lehet. Akár 10 000 azonos leánysejt is keletkezhet egyetlen érett TH-sejtből. A T-lymphocyták perifériás expanziója során keletkező TH-sejtek CD4+CD45RA-CD45RO+, azaz memória fenotípusúak és jelentős részük aktivált állapotban van (HLA–DR+). Rendkívül érzékenyek a programozott sejthalált (apoptózist) kiváltó jelzésekre (2. ábra). Így már érthető, hogy: (i) miért olyan lassú a CD4+ T-lymphocyták regenerációja csontvelő-transzplantált felnőttekben és (ii) miért dominálnak tartósan (vagy véglegesen) a memóriasejtek az átültetés után kialakuló TH-sejt-készletben (21, 22, 26, 34, 50). Természetesen a perifériás T-lymphocyta-expanzió in vivo jelentőségét emberben igen nehéz közvetlenül igazolni. Annál meggyőzőbbek, sőt további tanulságokkal szolgálnak a megfelelő állatkísérletek. Mackall és mtsai (20) például normál (thymus-hordozó) és thymus-hiányos egereket szupraletálisan besugaraztak, majd T-sejt-mentesített szingén csontvelőből és Thy-1 kongenikus egerek érett T-sejtjeiből álló grafttal oltottak. A transzplantáció után három hónappal vizsgálták a kísérleti állatok lépében található T-lymphocyták számát (abszolút
61
2. táblázat: T-lymphocyta-regeneráció normál és thymus-hiányos radiációs kimérákban*
Csontvelői A recipiens eredetű Nyiroknormál (+) T-sejtek a csomósejtek vagy thymus- a graftban recipiens állat hiányos (-) lépében (×106) + + + + -
4
1×10 1×104 1×105 1×105 5×105 5×105 1×106 1×106
13,09 5,81 17,75 4,41 38,30 3,83 30,80 3,80
Nyirokcsomóból származó T-sejtek a recipiens állat lépében (×106) 0,27 0,69 0,44 1,59 1,3 8,59 1,46 8,69
*Szupraletálisan besugárzott, 2-3 hónapos (fiatal felnőtt) normál és thymus-hiányos C57B1/16Thy-1,2 egereket 107 szingén csontvelősejttel és különböző számú, kongenikus (C57B16/Thy-1,1) egerekből származó nyirokcsomósejttel oltottak. Három hónappal a transzplantáció után áramlási citometria segítségével maghatározoták, hogy hány Thy-1,2 illetve Thy-1,1 pozitív (azaz csontvelői, illetve nyirokcsomó eredetű) T-lymphocyta található a recipiens állatok lépében +
mennyiségét) és eredetét. Ebben a rendszerben a Thy-1.2 lép T-sejtek egyértelműen az átültetett csontvelőből, míg a Thy1.1+ T-lymphocyták a graftba kevert érett T-sejtek osztódásából származnak (2. táblázat). Jól látható, hogy a thymus-hiányos radiációs kimérákban a T-sejt-regeneráció elsősorban perifériás expanzió útján történik, hiszen a recipiens egerek lépében található T-lymphocyták 60–80%-a Thy-1.1+. Az így kialakuló T-sejt-készlet mérete azonban korlátozott. Hiába emeljük a Thy-1.1+ nyirokcsomósejtek (érett T-lymphocyták) számát a graftban, három hónappal az átültetés után legfeljebb ∼ 1,2 × 107 T-sejt található a recipiens állatok lépében. Az érett Tlymphocyták perifériás expanziója akkor is kimutatható, ha a recipiens állatoknak van működőképes thymusa. Ilyenkor azonban jóval nagyobb (∼ 3–4 × 107 T-sejt/lép) T-lymphocyta-készlet alakul ki a transzplantált egerekben és ennek csak kis része – 3–5%-a – Thy-1.1+ sejt. A többi lép T-lymphocyta Thy-1.2+, tehát a csontvelőgraftban található haematopoeticus őssejtekből és lymphoid elődsejtekből alakul ki a recipiens állatok thymusában. Az érett T-sejtek osztódásának a jelentősége tehát annál nagyobb az őssejtátültetés utáni T-lymphocyta-regenerációban, minél kisebb – vagyis minél idősebb és/vagy minél súlyosabban károsodott – a recipiens thymusa (21–23, 38). +
Sajnos a CD4 T-lymphocyták perifériás expanzió útján történő regenerációja funkcionális szempontból mindenképpen szükségmegoldás. Számszerűen többé-kevésbé normalizálódhat ugyan a TH-sejt-készlet, diverzitása azonban erősen korlátozott marad. A TH-sejt-repertoárnak ez a beszűkülése két alapvető okra vezethető vissza. Egyrészt a graftban található érett T-lymphocyták száma és diverzitása eleve korlátozott. Márpedig a perifériás expanzió során csak ezek a T-sejtek sokszorozódhatnak meg. Valóban új, eltérő specificitású T-sejtek nem keletkeznek (24). Másrészt az érett T-lymphocyták osztódása – legalábbis részben – antigénfüggő folyamat. A grafttal a recipiens szervezetébe került érett T-sejtek közül, azok jutnak növekedési előnyhöz, amelyek közvetlenül az átültetés után antigénnel találkoznak és ez tovább szűkíti a repertoárt (6, 26). Így a rendszer később sok „új” – pontosabban az adott TH-sejt-készlet számára ismeretlen – antigénre (legyenek ezek opportunista vagy nem opportunista kórokozók) nem képes válaszolni. Különösen szélsőséges helyzet alakulhat ki krónikus GVHD-ben szenvedő betegekben (30, 39). Előfordulhat, hogy egy beteg 62
teljes T-lymphocyta-készletének 10%-át egyetlen (!), a recipiens szöveteit súlyosan károsító, alloreaktív T-sejtklón alkotja (11). +
+
A CD8 αβTCR T-lymphocyták regenerációja látszólag teljesen különbözik a TH-sejtekétől. A TC-sejt-készlet gyorsan normalizálódik az őssejtátültetés után. Az ehhez szükséges idő (3–6 hónap) a gyermek és különböző korú felnőtt recipiensekben közel azonos, tehát a folyamat nem függ a thymus méretétől, illetve aktivitásától. A transzplantáció után kialakuló + + CD8 T-sejt-készlet azonban meglehetősen sajátos. A CD8 CD28 + + és a CD8 CD57 fenotípusú sejtek dominálnak benne, míg a + + CD8 CD28 (normál) fenotípusú lymphocyták relatív száma tartósan (akár egy évig is) alacsony marad a recipiensekben. Ráadásul e kissé különös fenotípusú T-sejtek jóval több CD8α, mint CD8β-láncot expresszálnak, így sejtfelszíni CD8 molekuláik gyakran CD8αα homodimérek. Ismét csak állatkísérletek igazolták, hogy a sejtfelszíni CD28 molekulák hiánya és a CD8αα homodimérek megjelenése a T-sejtek felszínén e lymphocyták thymuson kívüli differenciálódására utalnak. A thymuson kívüli T-sejtfejlődés helye a csontvelő, a máj és a bélnyálkahártya + lehet. A CD8 T-lymphocyták ezekben a szövetekben is képesek megtanulni a saját MHC I-es antigének felismerését, azaz a saját és nem saját struktúrák megkülönböztetését. Ha erre nincs lehetőségük, akkor ez a fejlődési út is bezárul előttük. Thymus-irtott, β2-mikroglobulin knock-out – azaz MHC I antigén+ + hiányos – egerekben például egyáltalán nincsenek CD8 αβTCR T-sejtek (7, 8, 21, 24). +
-
A transzplantált betegek vérében megjelenő CD8 CD28 + + és CD8 CD57 lymphocyták kromoszómáinak telomerái rövidebbek, mint a CD8+CD28+ T-sejtek kromoszómáié és a CD8+CD28-/CD8+CD57+ T-sejtek diverzitása is kisebb, mint CD8+CD28+ társaiké (28). Mindez arra utal, hogy a TC-sejtek őssejtátültetés utáni regenerációjában a thymuson kívüli differenciálódás mellett a perifériás expanzió is szerepet játszik (14). A recipiensek meglévő, elsősorban az életkortól függő thymusfunkciójának megőrzése – netán működőképes thymuslebeny(ek) átültetésével történő pótlása (25) –, tehát mind a CD4+, mind a CD8+ T-lymphocyták regenerációja szempontjából alapvető jelentőségű lehet az őssejtátültetés során. A T-sejt-készlet számszerű regenerációját általában néhány héttel vagy hónappal később követi az olyan alapvető T-lymphocyta-funkciók, mint a mitogén indukált in vitro proliferáció, az interleukin (például IL-2 és γ-IFN)termelés és az antigénspecifikus citotoxikus aktivitás normalizálódása. Egy teljes, in vivo hibátlanul működő Tsejt-repertoár regenerációja évekig is eltarthat (14, 24, 35, 45). Még azt sem tudjuk biztosan, hogy ez minden sikeresen transzplantált betegben megtörténik-e, vagy sokan egy helyenként „lyukas” – de még működőképes – T-sejt-repertoárral élik további életüket.
B-lymphocyták Csontvelő-átültetés után tartós – egy-két, krónikus GVHD esetén sokéves – humorális immundeficiencia alakul ki a recipiensekben. Ennek két alapvető oka van. Egyrészt a B-sejt-készlet regenerációja maga is időigényes folyamat, másrészt a T-sejtek regenerációjának zavarai (lásd előbb) is gátolják a normális antigénspecifikus ellenanyag-termelést (33, 35, 42, 43). A betegek szérum-immunglobulinszintje a kondicionáló kezelést és transzplantációt követő első 1–2 hónapban erősen csökken, de az ellenanyag-molekulák sohasem tűnnek el teljesen a
3. táblázat: A B-sejes (humoralis) immunitás kialakulása csontvelõ-transzplantáció után és az egyedfejlõdés során
Csontvelőtranszplantáció után A keringésben található B-sejtek száma Szérum IgM IgG IgA Mitogén-indukált proliferáció in vitro kultúrában
In vivo ellenanyagtermelés Thymusdependens antigénekkel szemben Thymusindependens antigénekkel szemben
Az ontogenezis során
↓ 2-9 hónapig
↑a terhesség második harmadától a pubertásig
↓ 2-6 hónapig ↓ 3-18 hónapig ↓ 6-36 hónapig ↓ hónapokigévekig
↓ 1-2 évig ↓ 4-6 évig ↓ a pubertásig A születéstől kezdve (SAC, EBV) normális, vagy (PWM) ↓ hónapokigévekig 3. ábra: A B1-es és B2-es B-lymphocyták eredete és a felnõttkori B-sejt-repertoár kialakulása
↓ hónapokigévekig
↓ hónapokig
↓ évekig
↓ évekig
keringésből. Ez – mivel az immunglobulinok féléletideje a szérumban rövid (az IgM-é és IgA-é ∼4 nap, az IgG-é ∼21 nap) – csak azzal magyarázható, hogy minden recipiensben vannak a kondícionáló kezelést túlélő plazmasejtek, amelyek a beavatkozás után még hetekig, sőt hónapokig képesek antitesteket termelni. Közben a donor eredetű B-sejtek is fokozatosan bekapcsolódnak az ellenanyag-termelésbe. Elsőként a szérum IgM, majd IgG (előbb az IgG1 és IgG3, később az IgG2 és IgG4 alosztályok), végül IgA szintje normalizálódik. A különböző izotípusú immunglobulinok regenerációjának sorrendje tehát követi az egyedfejlődés korai szakaszában megfigyelhető sorrendet (IgM → IgG1 + IgG3 → IgG2 + IgG4 → IgA) (3. táblázat). +
+
A donor eredetű CD19 CD20 sejtek (B-lymphocyták) már 30–40 nappal az őssejtátültetés után megjelennek a recipiensek keringésében, de számuk csak 2–9 hónap alatt normalizálódik. Jó részük azonban még körülbelül egy évig CD23+CD38+ és CD21-. Ez a fenotípus a foetalis és újszülöttkori (például köldökzsinór vér) B-sejtekre jellemző, egészséges felnőttekben a CD23+CD38+CD21- B-sejtek a B-lymphocyta-készlet egy kis alcsoportját alkotják. Az új B-sejtek nagyrésze aktivációs antigéneket, például CD71-et is expresszál. Antigénfelismerő recep+ + toraik izotípusa alapján általában inkább naív (sIgM sIgD ), mint memória (sIgD-) B-sejtek. (A memória [sIgD-] B-sejtkészlet regenerációja akár öt évig is eltarthat a transzplantáció után [14, 32, 40, 42, 43, 51].) Mindezek alapján kézenfekvőnek tűnt az a hipotézis, hogy az őssejtátültetés utáni B-lymphocyta-regeneráció tulajdonképpen az ontogenezis megismétlődése (lásd még a 3. táblázatot). Ez azonban sem celluláris, sem molekuláris szinten nem igazolható.
A B-lymphocyták nem egyetlen homogén fejlődési vonalba tartoznak. Léteznek olyan B-sejtek, amelyek egy korábban T-sejt-markernek tartott, 67kD molekulatömegű glikoproteint (CD5) hordoznak. A CD5+ (B1-es) B-lymphocyták egérben a konvencionális (B2-es) B-sejtektől független, hosszú életű, önfenntartó szubpopulá-
B1-es sejtek de novo csak az egyedfejlõdés korai szakaszában keletkeznek. A születés után egy önfenntartó, autonóm B-sejt-kompartmentet képeznek. A felnõtt csontvelõ már csak konvencionális, B2-es B-sejtek folyamatos termelésére képes
ciót alkotnak. Az egyedfejlődés során korábban jelennek meg, mint a konvencionális B-sejtek, így az embrióban és az újszülöttben a B-lymphocyták többsége még CD5+. Az immunrendszer érése során azonban a gyorsan szaporodó konvencionális B-sejtek fokozatosan elfoglalják a nyirokszervek B-sejtfüggő areáit és a CD5+ B-lymphocyták – bár abszolút számuk nem csökken a születés után – egyre inkább kisebbségbe kerülnek a csontvelőben folyamatosan képződő CD5- B-sejtekkel szemben. A felnőtt egyedekben a B1-es B-sejtek már csak egy kicsiny, sajátos eloszlású kompartmentet alkotnak. A peritonealis üregben található Blymphocytáknak ugyan közel egyharmada B1-es típusú, a lépsejteknek viszont alig 1–2%-a CD5+, a nyirokcsomókban pedig egyáltalán nem fordulnak elő ilyen B-sejtek. A CD5+ B-sejtek elsősorban IgM izotípusú, polireaktív, természetes autoantitesteket termelnek. Felnőtt egyedekből származó csontvelőgraftok myeloablatált recipiensekbe történő átültetése után a B1-es B-sejt-készlet nem regenerálódik, a recipiens állatokból teljesen hiányoznak az egyedfejlődés korai szakaszára olyannyira jellemző CD5+ B-lymphocyták. Foetalis májból származó graft átültetése után viszont mind a B1-es, mind a B2-es B-lymphocyta-készlet normalizálódik. A felnőtt csontvelőből tehát hiányoznak azok az ős és/vagy elődsejtek, amelyekből de novo B1-es B-sejtek keletkezhetnek (3. ábra) (15, 16). Semmi okunk feltételezni, hogy emberben – pontosabban a csontvelő-transzplantált betegekben – más lenne a helyzet. +
Egyes munkacsoportok ugyan jelentős mennyiségű CD5 B-lymphocyta megjelenését írták le az őssejtátültetés utáni Bsejt-regeneráció korai szakaszában, de ennek az ellenkezőjére, a CD5+ B-sejtek teljes hiányára is találunk példákat az irodalomban (2, 9, 52). A probléma az, hogy emberben a CD5 molekula egyáltalán nem szubpopulációs marker. Bizonyos aktivációs állapot(ok)ban a konvencionális (B2-es) B-sejtek is expresszálhatnak CD5-öt (54). Így a B1-es B-lymphocyta-készlet hiánya a transzplantált betegekben – az állatkísérletek eredményei alapján – valószínű, de nem bizonyított. Mindenesetre, ha mégis vannak B1-es B-sejtek a felnőtt donorból származó őssejtgrafttal transzplantált recipiensekben, akkor ezek a B-sejtek csakis a kondícionáló kezelést túlélő (recipiens eredetű) vagy a graftban előforduló (donor eredetű) érett B1-es B-lymphocyták periféri-
63
ás expanzió útján keletkezett utódai lehetnek. (A kérdés azért fontos, mert a B1-es B-sejtek valószínűleg fontos szerepet játszanak az egész konvencionális – B2-es – B-sejt-repertoár kialakulásának és a humorális immunválasznak a szabályozásában (46).
A szérum-immunglobulinok regenerációja sem problémamentes. A különböző izotípusú ellenanyagok ugyan valóban az egyedfejlődés korai szakaszára jellemző sorrendben jelennek meg a transzplantált betegek szérumában és abszolút mennyiségük is viszonylag gyorsan normalizálódik, de ez az ellenanyagkészlet erősen korlátozott. Szinte minden betegben kimutatható (a detektálási módszer érzékenységétől függően), hogy az antitesttermelés rövidebb-hosszabb ideig oligo, netán monoklonális. A szérummintákban ún. homogén immunglobulinok (elsősorban IgG, ritkábban IgM) mutathatók ki (42, 43). (Ez nem tévesztendő össze az alapbetegség, például myeloma multiplex esetleges relapsusával, vagy egy, a transzplantáció után kialakuló szekunder-lymphomával (13). Az ellenanyag-termelésben közvetlenül résztvevő B-sejtkészlet – az aktuális B-sejt-repertoár – tehát erősen beszűkült, viszonylag kevés B-sejt-klón alkotja. Hasonló jelenséget még a legkevésbé érett újszülöttekben sem tapasztaltak, annál gyakoribb viszont a nagyon idős emberekben. A transzplantáció után de novo képződő B-sejtekben lezajló immunglobulin-génátrendeződés is inkább az egészséges felnőttek és nem a foetus vagy az újszülöttek Blymphocytáira jellemző (36, 49). A B-sejt-készlet számszerű regenerációját – a T-sejtekéhez hasonlóan – néhány héttel vagy hónappal később követi a mitogén-indukált in vitro proliferáció normalizálódása. Még tovább tart a humorális immunválasz in vivo regenerációja. A thymus-dependens, de különösen a thymus-independens antigének elleni specifikus antitesttermelés általában csak évekkel a transzplantáció után normalizálódik (3. táblázat) (42, 43). Általánosságban tehát elmondhatjuk, hogy az immunrendszer őssejtátültetés utáni újjászületése a legegyszerűbb és egyben legősibb sejtes védelmi mechanizmusok – a fagocitózis és a nem MHC-korlátozott (NK-sejt-közvetített) citotoxicitás – helyreállításával kezdődik. Ezt követi az immunkompetens sejtek, a CD8+, majd a CD4+ T-lymphocyták, végül a B-sejtek számszerű regenerációja. Az egyes lymphocyta-funkciók normalizálódása a számszerű regenerációnál lassúbb folyamat és befejeződése még korántsem jelenti azt, hogy a transzplantált beteg új immunrendszere tökéletesen működik. Ennek ugyanis előfeltétele, hogy az immunrendszer sejtjei képesek legyenek összehangoltan, egységes és szabályozható rendszerként funkcionálni. Ez az egység és szabályozhatóság valósul meg a legnehezebben az új immunrendszerben. Köszönetnyilvánítás: Ezt a munkát az OTKA (T030205) és az ETT (092/1998 és 389/1999) támogatta. IRODALOM: 1. Aguila, H. L., Akashi, K., Domen, J. és mtsai: From stem cells to lymphocytes: biology and transplantation. Immunol. Rev., 1997, 157, 13–40. – 2. Antin, J. H., Ault, K. A., Rappeport, J. M. és mtsa: B lymphocyte reconstitution after human bone marrow transplantation. Leu-1 antigen defines a distinct population of B lymphocytes. J. Clin. Inv., 1987, 80, 325–332. – 3. Armitage, J. O.: Bone marrow transplantation. N. Engl. J. Med., 1994, 330, 827–838. – 4. Atkinson, K.: Reconstitution of the haemopoietic and immune systems after marrow
64
transplantation. Bone Marrow Transplantation, 1990, 5, 209–226. – 5. Battaglia, M., Andreani, M., Manna, M. és mtsai: Coexistence of two functioning T-cell repertoires in healthy exthalassemics bearing a persistent mixed chimerism years after bone marrow transplantation. Blood, 1999, 94, 3432–3438. – 6. Bell, E. B., Sparshott, S. M.: The peripheral T-cell pool: regulation by non-antigen induced proliferation? Sem. Immunol., 1997, 9, 347–353. – 7. Colson, Y. L., El-Ezz, A. Y. A., Gaines, B. A. + és mtsa: Positive and negative selection of αβTCR T cells in thymectomized adult radiation bone marrow chimeras. Transplantation, 1999, 68, 403–410. – 8. Dejbakhsh-Jones, S., Jerabek, L., Weissman, I. L. és mtsa: Extrathymic maturation of αβ T cells from hemopoietic stem cells. J. Immunol., 1995, 155, 3338–3344. – 9. Drexler, H. G., Brenner, M. K., Wimperis, J. Z. és mtsai: CD5-positive B cells after T cell depleted bone marrow transplantation. Clin. Exp. Immunol., 1987, 68, 662–668. – 10. Ferrara, J. L. M., Cooke, K. R., Pan, L. és mtsa: The immunopathophysiology of acute-graft-versus-host-disease. Stem Cells, 1996, 14, 473–489. – 11. Gaschet, J., Denis, C., Milpied, N. és mtsai: Alterations of T cell repertoire after bone marrow transplantation: characterization of over-represented subsets. Bone Marrow Transpl., 1995, 16, 427–435. – 12. Goldrath, A. W., Bevan, M. J.: Selecting and maintaining a diverse T-cell repertoire. Nature, 1999, 402, 255–262. – 13. Gross, T. G., Steinbuch, M., DeFor, T. és mtsai: B cell lymphoproliferative disorders following hematopoietic stem cell transplantation: risk factors, treatment and outcome. Bone Marrow Transplantation, 1999, 23, 251–258. – 14. Guillamue, T., Rubinstein, D. B., Symann, M.: Immune reconstitution and immunotherapy after autologous hematopoietic stem cell transplantation. Blood, 1998, 92, 1471–1490. – 15. Hardy, R. R., Li, Y. S., Hayakawa, K.: Distinctive deve+ lopmental origins and specificities of the CD5 B-cell subset. Semin. Immunol., 1996, 8, 37–44. – 16. Herzenberg, L. A., Kantor, A. B.: B-cell lineages exist in the mouse. Immunol. Today, 1993, 14, 79–83. – 17. Jamieson, B. D., Douek, D. C., Killian, S. és mtsai: Generation of functional thymocytes in the human adult. Immun., 1999, 10, 569–575. – 18. Kelemen E., Dénes R., Barta A. és mtsai: Új, sugárzásmentes csontvelő-transzplantációs kondicionáló kezelés dibróm-mannitollal krónikus myeloid leukaemiában. Orv. Hetil., 1998, 139, 2003–2012. – 19. Lum, L. G.: The kinetics of immune reconstitution after human marrow transplantation. Blood, 1987, 69, 369–380. – 20. Mackall, C. L., Bare, C. V., Granger, L. A. és mtsai: Thymic-independent T cell regeneration occurs via antigen-driven expansion of peripheral T cell resulting in a repertoire that is limited in diversity and prone to skewing. J. Immun., 1996, 156, 4609–4616. – 21. Mackall, C. L., Fleisher, T. A., Brown, M. R. és mtsai: Distinc+ + tions between CD8 and CD4 T-cell regenerative pathways result in prolonged T-cell subset imbalance after intensive chemoterapy. Blood, 1997, 89, 3700–3707. – 22. Mackall, C. L., Gress, R. E.: Pathways of T-cell regeneration in mice and humans: implications for bone marrow transplantation and immunotherapy. Immunol. Rev., 1997, 157, 61–72. – 23. Mackall, C. L., Hakim, F. T., Gress, R. E.: Restoration of T-cell homeostasis after T-cell depletion. Semin. Immun., 1997, 9, 339–346. – 24. Mackall, C. L., Hakim, F. T., Gress, R E.: T-cell regeneration: all repertoires are not created equal. Immunol. Today, 1997, 18, 245–251. – 25. Markert, M. L., Boeck, A., Hale, L. P. és mtsai: Transplantation of thymus tissue in complete DiGeorge syndrome. N. Engl. J. Med., 1999, 341, 1180–1189. – 26. Masuko, K., Kato, S., Hagihara, M. és mtsai: Stable clonal expansion of T cell induced by bone marrow transplantation. Blood, 1996, 87, 789–799. – 27. Miller, J. F. A. P.: Immunological function of the thymus. Lancet, 1961, (september 30.), 748–749. – 28. Monteiro, J., Batliwalla, F., Ostrer, H. és mtsa: Shortened telomeres in + clonally expanded CD28 CD8 T cells imply a replicative history that is distinct from their CD28+CD8+ counterparts. J. Immun., 1996, 156, 3587–3590. – 29. Parkman, R., Weinberg, K. I.: Immunological reconstitution following bone marrow transplantation. Immunol. Rev., 1997, 157, 73–78. – 30. Paulin, T., Ringdén, O., Nilsson, B.: Immunological recovery after bone marrow transplantation: role of age, graft-versus-host disease, prednisolone treatment and infections. Bone Marrow Transplant., 1987, 1, 317–328. – 31. Pálóczi, K., Poros, A., Szelényi, J. és mtsai: TCR gamma/delta bearing lymphocytes in peripheral
blood allogeneic bone marrow transplant patients. Leukaemia, 1992, 63, 98–100. – 32. Pálóczi, K.: Clinical applications of immunophenotypic analysis. 1994, Biomedical Publisers, R. G. Landes Company, Austin, USA. – 33. Pálóczi K., Kelényi G. (szerk.): Non-Hodgkin-lymphoma. Springer, Budapest, 1998. – 34. Pálóczi K.: A haemopoeticus őssejt-átültetést kondicionáló kezelések malignus hematológiai betegségekben. LAM, 1998, 8, 326–333. –35. Pálóczi K.: Csontvelő-átültetés. In Klinikai immunológia. Szerk.: Szegedi Gy. Háziorv. Könyvek, Spring., Budapest, 1999. 287–292. old. – 36. Raaphorst, F. M.: Reconstitution of the B cell repertoire after bone marrow transplantation does not recapitulate human fetal development. Bone Marrow Transpl., 1999, 24, 1267–1272. – 37. Roux, E., Helg, C., DumontGirard, F. és mtsai: Analysis of T-cell repopulation after allogeneic bone marrow transplantation: significant differences between recipiens of T-cell depleted and unmanipulated grafts. Blood, 1996, 87, 3984–3992. – 38. Schwab, R., Szabo, P., + + Manavalan, J. S. és mtsai: Expanded CD4 and CD8 T cell clones in elderly humans. J. Immun., 1997, 158, 4493–4499. – 39. Sherer, Y., Shoenfeld, Y.: Autoimmune diseases and autoimmunity post-bone marrow transplantation. Bone Marrow Transpl., 1998, 22, 873–881. – 40. Small, T. N., Keever, C. A., Weiner-Fedus, S. és mtsai: B-cell differentiation following autologous, conventional, or T-cell depleted bone marrow transplantation: a recapitulation of normal B-cell ontogeney. Blood, 1990, 76, 1647–1656. – 41. Steinmann, G. G., Klaus, B., Müller-Hermelink, H. K.: The involution of the aging human thymic epithelium is independent of puberty. A morphometric study. Scand. J. Immunol., 1985, 22, 563–575. – 42. Storek, J., Saxon, A.: Reconstitution of B cell immunity following bone marrow transplantation. Bone Marrow Transpl., 1992, 9, 395–408. – 43. Storek, J., Ferrara, S., Ku, N. és mtsai: B cell reconstitution after human bone marrow transplantation: recapitulation of ontogeny? Bone Marrow Transpl., 1993, 12,
387–398. – 44. Storek, J., Witherspoon, R. P., Storb, R.: T cell reconstitution after bone marrow transplantation into adult patients does not resemble T cell development in early life. Bone Marrow Transpl., 1995, 16, 413–425. – 45. Tanchot, C., Rosado, M. M., Agenes, F. és mtsai: Lymphocyte homeostasis. Semin. Immunol., 1997, 9, 331–337. – 46. Uher F.: Az ellenanyagtermelő sejtek hálózata és az autoimmunitás. Az „immunológiai homunculus”. LAM, 1991, 1, 1308–1314. – 47. Uher F.: A graft versus host betegség immunológiai alapjai: 1997. Orv. Hetil., 1997, 138, 2163–2168. – 48. Uher F.: A haematopoeticus őssejtek eredete, fejlődése és öregedése. Orv. Hetil., 2000, 141, 347–352. – 49. Vas V., Uher F.: A csontvelő-átültetés után kialakuló B-sejt-készlet – a korlátozott ellenanyag-sokféleség molekuláris alapjai. Orv. Hetil., 2001, 142, 0000. 50. Van der Harst, D., Brand, A., van Luxemburg-Heijns, S. A. P. és mtsai: Selective + + + outgrowth of CD45RO Vγ9 /Vδ2 T-cell receptor γ/δ T cells early after bone marrow transplantation. Blood, 1991, 78, 1875–1881. – 51. Velardi, A., Cucciaioni, S., Terenzi, A. és mtsai: Acqusition of Ig isotype diversity after bone marrow transplantation in adults. J. Immunol., 1988, 141, 815–820. – 52. Waddick, K. G., Uckun, F. M.: CD5 antigen-positive B lymphocytes in human B cell ontogeny during fetal development and after autologous bone marrow transplantation. Exp. Hematol., 1993, 21, 791–798. – 53. Wu, C. J., Chillemi, A., Alyea, E. P. és mtsai: Reconstitution of T-cell receptor repertoire diversity following T-cell depleted allogeneic bone marrow transplantation is related to hematopoietic chimerism. Blood, 2000, 95, 352–359. – 54. Youinou, P., Jamin, C., Lydyard, P. M.: CD5 expsression in human B-cell populations. Immunol. Today, 1999, 20, 312–316. – 55. Zinkernagel, R. M., Althage, A.: On the role of thymic epithelium vs. bone marrow-derived cells in repertoire selection of T cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 96, 8092–8097. (Uher Ferenc dr., Budapest, Pf. 424. 1519)
Most!!
123
Millenniumi könyvvásár!!! Háziorvos könyvek Berényi: Radiológia Czinner: 1000 tesztkérdés a gyermekgyógyászatból Eckhardt: Onkológia Fórizs–Hetényi: Angiológiai Doppler-vizsgálatok Fövényi: Diabetológia 4. kiadás Gáspár: Softlaser-terápia Káli–Offner–Tonelli: Kardiológia – angiológia Lintner–Pajor: Szülészet – nőgyógyászat Makó–Sonkodi: Nefrológia Molnár–Csabai: A gyógyítás pszichológiája Molnár: Bőrgyógyászat Ribári–Fabinyi: Fül-orr-gégészet Swanson: Háziorvosi kazuisztika Szegedi–Zeher–Bakó: Klinikai immunológia Szemere–Nékám: Gyakorlati allergológia Szepesvári–Szepesvári: Szűrővizsgálatok Tankó: Urológia Terner: Stomatológia Vízkelety–Szendrői: Ortopédia Összesen:
Háziorvos könyvek csomag:
Eredeti ár: 2200 Ft 1890 Ft 1190 Ft 1980 Ft 890 Ft 1790 Ft 1390 Ft 1100 Ft 1190 Ft 1490 Ft 2200 Ft 1590 Ft 1900 Ft 2200 Ft 1290 Ft 1980 Ft 1290 Ft 1190 Ft 1600 Ft 30 350 Ft
14 999 Ft!
65
