TRANSPLANTASYON İMMÜNOLOJİSİ

1. TRANSPLANTASYON İMMÜNOLOJİSİ Prof.Tbp.Kd.Alb.Ali ŞENGÜL

2. TARİHÇE • MÖ 200: Çin’de Kalp nakilleri denemeleri • MÖ 600: otolog deri transplantasyonları (Hindu cerrah Sushruta- yüz plastik cerrahisi) • Modern transplantasyon dönemi ise 18. Yüzyılın sonlarında deneysel cerrahinin babası olarak da bilinen Hunter tarafından başlatılmış olarak kabul edilmektedir. • Carrel 1912’de vasküler anastomoz tekniği ile nobel ödülü almış ve teknik olarak başarılı nakillerin yolunu açmıştır.

3. TARİHÇE (2) • Daha sonra biyolojik özelliklerden immün sistem üzerine yoğunlaşılmış ve gerçek başarı ancak immünolojik gelişmelerden sonra mümkün olabilmiştir. • İlk kan transfüzyonları 17. yy’da hayvanlar ve insanlar arasında denenmiş ve alınan korkunç sonuçlar nedeniyle bu konu 150 yıl boyunca bir daha gündeme gelememiştir. • 1900 yılında Landsteiner ve Miller insanları kanlarındaki aglutininlere göre gruplandırarak transfüzyonları tekrar gündeme getirirken, doku tiplendirmesinin de yolunu açmışlardır.

4. TARİHÇE (3) • 1923’de Williamson homolog ve otolog graftlemeyi kıyaslayarak doku tiplendirmesi için çalışmaların başlamasına sebep olmuştur. • 1930’larda moleküler genetikçi George Snell farelerde histokompatibilite lokusu olan H-2 lokusunu keşfetmiştir. • 1937’de Gorer insanlarda ilk histokompatibilite antijenini tanımlamış ve self-nonself ayrımını izah etmiştir.

5. TARİHÇE (4) • 1943’de Medawar tavşanlarda deri grefti çalışmaları yapmış ve otograft-homograft ayrımında akraba olanlarla olmayanların farklılığını ortaya koymuştur. II. Dünya savaşında yanıklı hasların tedavisinde plastik cerrah Gibson ile işbirliği yaparak immün yanıtın 3 temel özelliğini (tanıma, yıkım ve hafıza) tanımlamıştır. • 1952’de Dausset multiple kan transfüzyonu yapılanlarda lökoaglutininler oluştuğunu gözlemleyerek insanlarda HLA lokuslarının keşfine giden yolu açmıştır. • 1964’de Terasaki ve arkadaşları sitotoksik antikorları kullanarak mikrolenfositotoksisite yöntemi ile antijenlerin serolojik olarak tanımlanmasını sağlamışlardır

6. TARİHÇE (5) • immünosupresyon 1950’lerde John Loutit tarafından total vücut radyasyonu (TBI) ile farelerde denenmiş, 1958’de Murray (Boston) ve Hamburger (Paris) tarafından ayrı ayrı insanlara uygulanmıştır. • 1960’larda AZT geliştirilmiş ve transplantasyonda kullanılmış. Ardından Starzl AZT ile kortikosteroidi kombine ederek başarının artmasını sağlamıştır. • 1960 ve 1970’lerden itibaren poliklonal antikor teknolojisi, siklosporinin keşfi, 1980’lerde monoklonal antikor teknolojisinin keşfi ile bu konudaki gelişmeler hız kazanmış, daha modern immünosupressif ajanların keşfi ile neredeyse doku uyumuna bakılmaksızın transplantasyonlar yapılmaya başlamıştır.

7. TANIMLAR • Transplantasyon: • Donör / verici : • Recipient / alıcı: • Ortotopik transplantasyon • Heterotopik transplantasyon. • Rejeksiyon / red • Birincil rejeksiyon • ikincil rejeksiyon (Hafıza).

8. Birincil ve İkincil Allogreft Rejeksiyon

9. TANIMLAR (2) • Otolog greft / otogreft • Oto transplantasyon / otolog transplantasyon • Isogreft / syngeneik greft / syngreft • Allogeneik greft / allogreft • Xenogeneik greft / xenogreft • Alloantijen • Xenoantijen • alloreaktif antikor • xenoreaktif antikor

10. ALLOGENEİK TANIMANIN MOLEKÜLER TEMELİ • Haplotip identik, inbred farelerde yapılan hücre ve doku nakillerinde rejeksiyon oluşmamaktadır. • Farklı inbred fareler arasında yapılan transplantasyonlarda hemen daima rejeksiyon oluşmaktadır. • Farklı iki inbred fareden olan F1 dölünde, anne ve babadan alınan greftlerde rejeksiyon oluşmamaktadır. • Farklı iki inbred fareden olan F1 dölünden alınan greft, anne ve babaya transplante edildiğinde rejeksiyon oluşmaktadır.

11. Transplantasyon Kanunları

12. MHC / HLA • MHC proteinleri bilinen en polimorfik proteinlerdir • Ko-dominant olarak ekspresse edilmektedir. • Normalde self MHC moleküllerine bağlı yabancı antijenleri spesifik olarak tanıyabilen TCR’ler yabancı MHC moleküllerini bunlara bağlı yabancı antijenler olmaksızın tanıyabilmektedir. • Yabancı bir MHC molekülünü tanıyabilen T lenfositleri o bireyin toplam T hücre repertuarının %2’si kadardır.

13. MHC GEN BÖLGESİ

14. Minör doku uygunluk antijenleri • MHC molekülleri dışındaki polimorfik alloantijenler daha zayıf ve daha yavaş bir rejeksiyon reaksiyonu oluştururlar. Bunlara Minör doku uygunluk antijenleri (minor histocompatibility antigens) adı verilmektedir. • Birçok minör doku uygunluk antijeni self veya greft MHC molekülleri tarafından işlenip T hücrelerine sunulabilen protein yapısındaki moleküllerdir. • MHC moleküllerinden farklı olarak bu minör antijenlerin tanınabilmesi için işlenip MHC molekülleri tarafından sunulmaları gereklidir.

15. ALLOGENEİK TANIMANIN HÜCRESEL TEMELİ • Rejeksiyon reaksiyonu, transplante edilen dokuların hem CD4+ ve hem de CD8+ hücreler tarafından tanınması sonucunda gelişir. • Değişik T hücre popülasyonlarının alloantijenleri tanımalarını anlamak için mikst lenfosit reaksiyonu (MLR) güzel bir model olarak kullanılmaktadır.

16. MLR ile şu sonuçlara ulaşılabilir: • Eğer hücrelerin MHC-sınıf I antijenleri arasında farklılık yoksa CD8+ CTL oluşmayacaktır. • Uyarıcı hücrenin MHC-Sınıf-I antijenlerine karşı antikorlar kullanılırsa, hücre lizis’den korunacaktır. • Eğer uyarıcı ve uyarılan hücreler arasında MHC Sınıf-II antijen farklılığı varsa alloreaktif CD4+ T hücreleri uyarılacak ve prolifere olarak sitokin üretecektir. • Uyarıcı hücre ile aynı MHC sınıf-II antijenlere sahip üçüncü grup hücre kültüre eklenirse alloreaktif CD4+ T hücreleri tekrar uyarılacaktır (İkincil MLR). • Uyarıcı hücrenin MHC sınıf–II antijenlerine karşı antikor kullanılırsa, bu antikorlar ikincil MLR’nu önleyecektir.

17. ALLOGRAFT REJEKSİYONUNDA EFFEKTÖR MEKANİZMALAR • Alloreaktif CD4+ T hücreleri, makrofajları da uyararak geç tip aşırı duyarlılık yanıtı oluşturarak greft hasarına yol açabilir. • Alloreaktif CD8+ T hücreleri, greft endotel ve parenkimal hücrelerini direkt olarak lizis edebilir. • Alloantikorlar kompleman sistemini uyararak grefti besleyen damarları hasara uğratabilir.

18. Th1 Aracılı Allogeneik Yanıt

19. Allogeneik Tanıma yolları Marion M. Aw. Transplant Immunology. Journal of Pediatric Surgery.Vol 38: NO 9,sayfa:1279, 2003

20. T Hücre Aktivasyon Sinyalleri Marion M. Aw. Transplant Immunology. Journal of Pediatric Surgery.Vol 38: NO 9,sayfa:1277, 2003

21. Ko-stimülatör moleküller Marion M. Aw. Transplant Immunology. Journal of Pediatric Surgery.Vol 38: NO 9,p1279, 2003

22. T Hücre Aktivasyonu

23. T h2 ve B lenfosit aracılı Allogeneik tanıma

24. Rejeksiyon • Rejeksiyonun değişik formlarının olduğu ve bunların her biri için farklı bulgu ve belirtilerden oluşan tanımlar olduğu bilinmektedir. • Ancak çoğu kez bunları biri birinden kesin olarak ayırt edecek kriterler bulunamaz. • Gerçekte aynı greftte akut ve kronik rejeksiyon sıklıkla birliktelik gösterir. • Sınıflandırmada, transplantasyonu takibeden sürenin uzunluğundan çok, major sınıflandırma kriteri olarak histolojik değişikliklere dikkat etmek gereklidir.

25. Greft Hasarı

26. Hiperakut rejeksiyon (HAR) : • Greft damarlarında hızlı trombotik oklüzyon ile karakterize bir tablodur. • Anastomozu takiben dakikalar içerisinde başlar. • Özellikle IgM tipi antikorların endotele bağlanarak komplemanı aktive etmesi söz konusudur. • Endotelden Von Willebrand faktör sekrete edilir. • Kompleman aktivasyonu da endotel hücre hasarına yol açarak koagülasyonu başlatır. • Subendotelyal bazal membran proteinlerinin de trombositleri aktive etmesi sonucunda tromboz ve vasküler oklüzyon oluşarak, organda kalıcı iskemik hasar meydana gelir.

27. Hiperakut rejeksiyon (HAR) : (2) • IgM türü allo antikorlar: • Bu tür antikorlara en iyi örnek ABO kan grubu antikorlarıdır. • Normal barsak florasında bulunan bazı bakterilerin karbonhidrat antijenlerine karşı geliştiği düşünülen doğal antikorlar. • Doğal Xenoantikorlar. • IgG izotipinde alloantikorlar: Eski transplantasyonlar veya multiple gebelik durumlarında oluşurlar. • Bu antikorlar Lenfosit Cross Match (LCM) ile ortaya çıkarılabilir.

28. AKUT REJEKSİYON • Transplantasyondan sonra 1 hafta ile 4 ay arasında ortaya çıkar ve ilk yıldan sonra da ataklar görülebilir. a) Akut Sıvısal Rejeksiyon : • Akut sıvısal rejeksiyon, greft kan damarlarındaki bazı hücrelerde nekroz ile karakterize bir durumdur. • Histolojik olarak hiperakut rejeksiyondaki trombotik oklüzyondan çok bir vaskülit sözkonusudur. • Akut sıvısal rejeksiyondan endotelyal hücre antijenlerine karşı gelişmiş IgG izotipinde alloantikorlar sorumludurlar. • Bu antikorlar kompleman aktivasyonuna da yol açarak etkili olurlar. • Bu olaya lenfositlerin de katılması nedeniyle alternatif bir şekilde “akut, vasküler rejeksiyon” olarak da isimlendirilmektedir.

29. AKUT REJEKSİYON (2) • b) Akut Hücresel Rejeksiyon : • Bu tip rejeksiyon parenkimal hücrelerde nekroz ile karakterize ve genellikle lenfosit ve makrofaj infiltrasyonu ile birliktedir. • Bu infiltrasyondaki lökositler greft parenkim hücrelerinin lizis’inden sorumludurlar. • Akut hücresel rejeksiyondan birçok farklı effektör mekanizma sorumlu tutulabilir: • CTL’e bağlı lizis, • Aktive makrofajlara bağlı lizis (geç tip aşırı duyarlılık reaksiyonunda olduğu gibi), • Doğal öldürücü (NK: Natural killer) hücre lizisi.

30. KRONİK REJEKSİYON : • Normal organ yapısının kaybolduğu, fibrozis ile karakterize bir durumdur. • Patogenezi akut rejeksiyona oranla daha az anlaşılmıştır. • Fibrozis, akut rejeksiyondaki hücre nekrozunun iyileşme sürecinde gelişiyor olabilir. • Kronik geç tip aşırı duyarlılık reaksiyonunda olduğu gibi aktive makrofajların, trombosit kaynaklı büyüme faktörü gibi mezanşimal hücre büyüme faktörü salgılaması ile ya da kan damarlarındaki hasarlara bağlı olarak ortaya çıkan kronik iskemiye bir yanıt şeklinde gelişmesi ihtimali de vardır.

31. KRONİK REJEKSİYON (2) • Kronik rejeksiyonun bir başka formu, musküler arterlerde intimal düz kas proliferasyonu ile karakterize olan formdur. • Bu düz kas proliferasyonu da geç tip aşırı duyarlılık reaksiyonunun bir sonucu olarak gelişebilmektedir. • Greftteki damar duvarlarında bulunan alloatijenlerle uyarılan lenfositlerin makrofajları uyararak, düz kas hücresi büyüme faktörü salgılanmasına yol açtıkları düşünülmektedir • Bu form özellikle renal ve kardiyak transplantasyonlarda görülmüştür. • Bu şekilde gelişen bir arterioskleroz geç tip greft kayıplarındaki en önemli sebeplerden biridir. • Birçok olguda arteriel hasardan önce herhangi bir histolojik bulgu tespit edilmemiştir.

32. ALLOGRAFT REJEKSİYONDAN KORUNMA VE TEDAVİ: • İmmün sistemi tam olarak fonksiyonel bir alıcıya aktarılan bir allograft eninde sonunda mutlaka rejeksiyonun bir şekli ile karşılaşacaktır23,24. • Rejeksiyondan korunmak ya da rejeksiyonu geciktirmek için gerek klinik çalışmalarda, gerekse deneysel modellerde iki yöntem geliştirilmeye çalışılmıştır: • Greftin immünojenitesini azaltmak • Alıcının immün sistemini baskılamak

33. Dokuların immünojenitesi • Kemik iliği • Deri • Gastrointestinal kanal • Langerhans adacıkları • Kalp • Böbrek • Karaciğer

34. Greftin immünojenitesini azaltmak: • İnsanlardaki transplantasyonlarda graft immünojenitesini azaltmak için takip edilen ana strateji, donör ve alıcı arasındaki alloantijenik farklılıkları minimalize edecek bir seçim uygulamaktır. • HAR’dan korunmak için donör ve alıcının ABO kan grubu antijenlerinin daima uyumlu olmasına dikkat edilmektedir. • MHC moleküllerinin allelik farklılıklarının hem sınıf-I ve hem de sınıf-II lokusları bakımından mümkün olduğu kadar az olmasına ya da tamamen uygun olmasına dikkat edilmekte, bu amaçla donör ve alıcının HLA antijenlerini belirleyen test yöntemleri, moleküler düzeyde analiz yöntemleri ile geliştirilmektedir.

35. Greftin immünojenitesini azaltmak (2) • Kan grubu ve HLA tiplemeleri yanında mevcut bir immünizasyon varsa bunun tespiti de çok önemlidir. • Bu amaçla hücresel immünizasyonun araştırılması için mikst lenfosit reaksiyonu (MLR) testi yapılmaktadır. • Sıvısal bir immünizasyon için ise dolaşan antikorların varlığının araştırılması önemlidir. • Lenfosit Cross Match (LCM) • Panel reaktif Ab (PRA)

36. Alıcının immün sistemini baskılamak: • Greft dokularına karşı reaktif antikorların varlıklarını belirlemek ve plazmaferez gibi yöntemlerle bu antikorları azaltmak. • Transplantasyondan önce alloantijenler vererek allografta tolerans oluşturmak: • İmmünosupressif tedavilerle T hücrelerini baskılamak veya lizise uğratmak:

37. İMMÜNOSUPRESYON • Kortikosteroidler, • Metabolik toksinler (azathioprine, cyclophosphamide v.b.), • lenfoid dokuların irradiasyonu, • spesifik immünosupressif ilaçlar (Cyclosporine, FK506 v.b.), • T hücre yüzey moleküllerine spesifik antikorlar kullanılmaktadır.

38. İmmünosupressiflerin etki noktaları Marion M. Aw. Transplant Immunology. Journal of Pediatric Surgery.Vol 38: NO 9,p1277, 2003

39. İmmünosupressif Ajanlar

40. Graft Versus Host Hastalığı (GVHD) • İmmünosupressif alıcıda yerleşme fırsatı bulan donör kaynaklı lenfositlerin alıcı dokularına karşı reaksiyon vermesiyle ortaya çıkar. • İmmünosupressif kişilere iatrojenik olarak verilmiş immünopotent hücrelerle de ortaya çıkabilir.(Kan transfüzyonu, solid organ transplantasyonları v.b.) • Allogenik kemik iliği transplantasyonunun önündeki en büyük engeldir.

41. GVHD • Deri, Gastro-intestinal sistem, karaciğer, akciğer başlıca hedef organlardır. • Akut reaksiyonlar post-transplant 7-80 günlerde, Kronik formlar ise 3. Aydan sonra ortaya çıkar. • Solid organ transplantasyonları sonrasında oluşan GVHD’da transplante organ self kabul edildiğinden o organa karşı reaksiyon oluşmaz. • Ortaya çıkan patolojilerin GVHD’na ait olup olmadığını destekleyecek en önemli bulgu periferik kanda kimerizm araştırarak elde edilebilir. • Bunun yanında daha invaziv bir yöntem olan Biyopsi de çok değerli bilgiler verebilir.

42. Akut GVHD