Różne metody

Artykuł ten jest wynikiem mego wieloletniego zainteresowania immunologią. Jestem absolwentką UW, ale prace magisterską wykonałam pod kierunkiem prof. Marka Jakóbisiaka w Zakładzie Transplantologii Instytutu Biostruktury Akademii Medycznej w Warszawie
Prowadziłam wówczas badania poszukujące optymalnej metody przedłużenia przeżycia allogenicznego przeszczepu tkanki sercowej u myszy
Podstawową przyczyną utrudniającą przeszczepianie tkanek i narządów nie są na ogół problemy natury technicznej związane z samym zabiegiem, lecz odpowiedź immunologiczna biorcy na antygen dawcy przeszczepu. Odrzucanie przeszczepu ma charakter immunologiczny i uwarunkowane jest różnicami genetycznymi między biorcą i dawcą przeszczepu.
Ze względu na różnorodność genotypu dawcy i biorcy wyróżnia się przeszczepy autologiczne, gdy przeszczepu dokonuje się w obrębie tego samego organizmu. Przeszczepy takie są przyjmowane na stałe. W przypadku, gdy biorca i dawca posiadają identyczny materiał genetyczny (bliźnięta monozygotyczne lub osobniki tego samego szczepu wsobnego) wówczas mamy do czynienia z przeszczepem izogenicznym (syngenicznym). Rozróżnia się także przeszczepy allogeniczne, gdy biorca i dawca należą do tego samego gatunku oraz przeszczepy ksenogeniczne, gdy biorca i dawca są przedstawicielami odrębnych gatunków. W przypadku przeszczepów allo- i ksenogenicznych u biorcy przeszczepu rozwija się złożona reakcja immunologiczna, której efektem jest odrzucanie przeszczepu. Odpowiedź immunologiczna, często określana też odpowiedzią transplantacyjną skierowana jest przeciwko antygenom zgodności tkankowej, czyli antygenom transplantacyjnym dawcy, a tym samym przeciwko komórkom dawcy posiadającym te antygeny.
W mechanizmie odrzucania przeszczepu biorą udział zarówno swoiste przeciwciała, skierowane przeciwko antygenom transplantacyjnym dawcy, jak i komórki naciekające przeszczep. Należą do nich: limfocyty T, które gromadzą się w największej ilości, makrofagi, granulocyty obojętnochłonne (neutrofile), komórki plazmatyczne, komórki tuczne (mastocyty), granulocyty kwasochłonne (eozynofile) i inne.
W przypadku przeszczepów autologicznych i allogenicznych naciek komórkowy różni się jedynie pod względem ilościowym nie zaś jakościowym. Trudno jest określić, w którym etapie reakcji odrzucania przeszczepu przeważają czynniki humoralne, a w którym komórkowe. Wydaje się, że w przypadku wcześniejszego uczulenia biorcy na antygeny dawcy, główną rolę w odrzucaniu przeszczepu odgrywają swoiste przeciwciała, natomiast gdy biorca po raz pierwszy styka się z antygenem dawcy wówczas przeważają mechanizmy komórkowe (rys. 1).
Obecnie w transplantologii stosuje się różnego rodzaju środki immunoterapeutyczne, które zmniejszają lub eliminują niebezpieczeństwo odrzucania przeszczepu. Jednym ze sposobów jest poddanie biorcy działaniu środków immunosupresyjnych. nie jest to jednak bezpieczna metoda, ponieważ ich działanie znosi reaktywność immunologiczną organizmu na wszystkie antygeny, w tym także antygeny wirusowe i bakteryjne, co w efekcie ułatwia rozwój różnego rodzaju infekcji. Drugim ze sposobów przedłużenia przeszczepu jest wywołanie u biorcy stanu tolerancji na antygeny dawcy. Cechą charakterystyczną tolerancji jest brak odpowiedzi immunologicznej na określony antygen lub kilka antygenów przy zachowaniu całkowitej reaktywności na pozostałe. Istnieje kilka metod indukowania pełnej lub częściowej tolerancji immunologicznej w stosunku do przeszczepu, czyli tolerancji transplantacyjnej. Do tych metod należą:
1.      Wstrzyknięcie płodom lub noworodkom komórek przyszłego dawcy, tzw. tolerancja noworodkowa.
2.      Podanie dorosłemu organizmowi środków immunosupresyjnych w dawce letalnej, a następnie przeszczepienie komórek krwiotwórczych przyszłego dawcy
3.      Podanie biorcy surowicy lub oczyszczonych przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom dawcy
4.      Podanie biorcy komórek dawcy przed założeniem przeszczepu
5.      Indukcja przeciwciał antyidiotypowych w organizmie biorcy
6.      Podawanie dawcy środków immunosupresyjnych w odpowiednim czasie przed pobraniem przeszczepu lub przechowywanie przeszczepu in vitro przed transplantacją
Mechanizm przedłużenia przeżycia przeszczepów allogenicznych w wyniku czynnego (podanie komórek lub oczyszczonych antygenów dawcy) lub biernego (podanie przeciwciał) uczulenia biorcy jest podobny lub nawet identyczny ze zjawiskiem ułatwienia immunologicznego (z ang. immunological enhancemeny). Obecnie odstępuje się od traktowania tolerancji i ułatwienia jako dwóch odrębnych zjawisk. Ułatwienie immunologiczne prowadzi do paradoksalnego przedłużenia przeżycia przeszczepu u osobników po uprzednim uczuleniu na antygeny dawcy. Najczęściej ma to miejsce wtedy, gdy przed przeszczepem pacjent otrzymał przetoczenie krwi. Zjawisko to jest znane także w przypadku choroby nowotworowej, kiedy to obserwuje się przyspieszony wzrost nowotworu u zwierząt uczulonych swoiście przeciwko antygenom nowotworowym. Należy jednak pamiętać, że uczulenie biorcy, szczególnie bierne, na antygeny dawcy często prowadzi do przyspieszonego odrzucania przeszczepu.
Wśród czynników, które biorą udział w procesie ułatwienia immunologicznego, a tym samym w przedłużenie przeżycia przeszczepu wyróżnia się:
1.      Swoiste przeciwciała
2.      Wolne antygeny
3.      Kompleksy antygen-przeciwciało
4.      Przeciwciała antyidiotypowe
5.      Limfocyty T supresorowe wraz z wydzielanymi przez nie czynnikami
6.      Opsonizacja komórek reagujących z antygenem
W efekcie może nie tylko dojść do zablokowania lecz nawet delecji klonów limfocytów zdolnych do rozpoznania i odpowiedzi na antygen dawcy
Od dawna znany jest wpływ podania swoistych przeciwciał na odpowiedź typu humoralnego i komórkowego. Wiele lat temu zauważono, że zjawisko to można wykorzystać w celu zapobieżenia rozwojowi swoistej odpowiedzi komórkowej przy przeszczepach skórnych, w reakcji przeszczep przeciwko gospodarzowi (GvH) i w niektórych formach autoagresji. Przypuszcza się, że podanie swoistych   przeciwciał może hamować odpowiedź immunologiczną w fazie indukcji (rozpoznanie komórek nowotworowych lub obcych antygenów MHC dawcy przeszczepu), bądź w fazie efektorowej  (niszczenie obcych lub zmienionych komórek). Należy jednak pamiętać, że przeciwciała uczestniczące w odpowiedzi transplantacyjnej mogą również aktywować dopełniacz, a także mogą warunkować aktywność cytotoksyczną naciekających komórek, co w efekcie prowadzi do zniszczenia przeszczepu. Z drugiej strony mogą one blokować efekt cytotoksyczny zarówno na poziomie komórek efektorowych jak i docelowych. Przypuszcza się, że za unieczynnienie komórek efektorowych odpowiedzialne są głównie rozpuszczalne kompleksy: antygen złuszczony z powierzchni komórki dawcy + swoiste przeciwciało. Nie można wykluczyć, że po podaniu biorcy swoistych przeciwciał część z nich tworzy kompleksy  z antygenami dawcy po założeniu przeszczepu. Antygeny transplantacyjne, choć bardzo wolno, są uwalniane do środowiska podobnie jak antygeny nowotworowe. Odpowiedź immunologiczna może być zahamowana zarówno przy niskim jak i wysokim mianie użytych przeciwciał, ale wydaje się, że mechanizm działania w obu przypadkach jest inny. Przypuszcza się, że przy wysokim stężeniu działanie przeciwciał jest antygenowo swoiste i może polegać na maskowaniu determinantów antygenowych komórek nowotworowych, czy też obcych pod względem antygenów transplantacyjnych. Zabezpiecza to obce komórki przed rozpoznaniem i zniszczeniem przez komórki efektorowe (rys. 2)  Natomiast w przypadku niskiego stężenia użytych przeciwciał mechanizm ten ma charakter antygenowo nieswoisty i zależy od fragmentów Fc przeciwciał, które zaburzają najprawdopodobniej kooperację limfocytów T i limfocytów B w fazie centralnej odpowiedzi immunologicznej. Skuteczny efekt niskich stężeń przeciwciał podważa rolę maskowania determinantów antygenowych przy indukcji ułatwienia immunologicznego. Dlatego większość danych przemawia za centralnym mechanizmem działania swoistych przeciwciał w tym procesie.
Przeciwciała odpowiedzialne za efekt  ułatwienia immunologicznego należą do klasy Ig G  (Ig G1, Ig G2 ) oraz Ig A. Wydaje się, że przeciwciała skierowane przeciwko alloantygenom mogą preferencyjnie łączyć się z komórkami �pasażerskimi� (z ang. passenger cells), które przylegają do ścian naczyń przeszczepu lub znajdują się w tkance łącznej wiotkiej i wraz z nią są przeszczepiane biorcy. Połączenie przeciwciał z komórkami �pasażerskimi� posiadającymi głównie antygeny klasy II MHC może powodować przyłączenie składników dopełniacza, co w konsekwencji prowadzi do lizy komórek pasażerskich i chroni biorcę przeszczepu przed uczuleniem na antygeny dawcy. Inna hipoteza zakłada, że przeciwciała mogą łączyć się z alloantygenami, które zostały złuszczone z komórek przeszczepu. Powstałe w ten sposób kompleksy immunologiczne łączą się determinantem antygenowym z receptorem dla antygenu na limfocytach biorcy, zaś fragmentem Fc immunoglobuliny z receptorem  dla fragmentu Fc na komórkach K, makrofagach i innych komórkach posiadających ten receptor. Dzięki takiemu połączeniu  dochodzi do zniszczenia limfocytów biorcy, które były zdolne do rozpoznania alloantygenów. W takiej sytuacji może dojść do trwałego przyjęcia przeszczepu, gdyż brak będzie komórek, które rozpoznawałyby obce antygeny (rys. 3)
Wiele doświadczeń klinicznych wskazuje na pozytywny wpływ przetoczeń krwi na przedłużenie przeżycia przeszczepu. Zaobserwowano, że jeśli podana krew była swoista w stosunku do dawcy przeszczepu � DST (z ang. donor specyfic transfusion) wówczas przeżycie przeszczepu było jeszcze dłuższe. Chociaż takie przedłużenie funkcjonowania przeszczepów allogenicznych nerek u ludzi  jest w pełni udokumentowane to mechanizm odpowiedzialny za to zjawisko nie jest do końca poznany. Istnieje wiele kontrowersji co do optymalnej liczby transfuzji. Wydaje się, że najefektywniejsze jest podanie biorcy krwi w pięciu i większej liczbie dawek, z tym że czas między ostatnią transfuzją, a założeniem przeszczepu nie powinien być dłuższy niż dwa lata. Taki sam efekt jaki wywiera przetoczenie krwi można uzyskać przez podanie przyszłemu biorcy limfocytów B dawcy.
Korzystny wpływ przetoczenia krwi na przeżycie przeszczepu u ludzi i zwierząt sprawił, że coraz więcej uwagi poświęca się temu zjawisku. Opracowanie optymalnych metod pozwalających na wywołanie stanu tolerancji u biorcy w stosunku do antygenów dawcy przeszczepu będzie miało podstawowe znaczenie dla rozwoju transplantologii. Z drugiej strony, jeśli pozna się dokładnie mechanizmy odpowiedzialne za indukcję tolerancji to można będzie podjąć próby hamowania jej u osobników z chorobą nowotworową. Zniesienie stanu tolerancji na antygeny nowotworowe mogłoby przynajmniej w niektórych postaciach nowotworu doprowadzić do odrzucenia zmienionej nowotworowo tkanki.

Literatura:
1.   Armstrong H.E., Balton E., M. McMillan I., Spencer S. C., Bradlej J. A.: Prolonged               survival of actively enhanced rat allografts despite accerelated cellular infiltration and rapid induction of both class I and class II MHC antigens. J. Exp. Med., 1987, 164
2. Baird M. A., Bradley M. F. , Heslop B. P.: Prolonged survival of cardiac allografts in rats following the administration of heat-treated donor lymphocytes. Transplantation, 1986, 42
3. Bianhi A. T. J., Hussarts-Odijak L. M., van der Kwast Th. H., Benner R.: Supresion of antigraft immunity by preimmunization. Transplantation, 1984, 37
4. Jakóbisiak M., Piasek A. : Immunologia transplantacyjna, PWN, Warszawa, 1985
5. Górecki D., Jakóbisiak M., Łupińska M., Kruszewski A., Czyżyk J.: Donor- specyfic transfusion via the portal venous route induces prolongation of H-2-compatible but not H-2-incompatible cardiaca graft survival, Transplant Int. , 1989, 2
6. Jakóbisiak M. , Włodarski K. , Lasek W. , Górecki D., Płodziszewska M.:
Transfusion of synengeic blood do not seem to induce supressive effect on antitumor or transplantation immunity in mice, Arch. Immunol. Therap. Exp. 1985,33
7.  Mackiewicz S.: Immunologia, PZWL, Warszawa, 1986
8. Ptak W. : Podstawy immunologii, PZWL, Warszawa, 1987
9. Wheelahman J., McKenzi I.F.C.: The role of T4 and Ly2 cells in skin graft rejection in the mous , Transplantation, 1987, 44