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Akute Abstoßung experimenteller Lungentransplantate : Zeitverlauf der Infiltration durch Makrophagen, T- und B-Lymphozyten

Schmidt, Andree


Originalveröffentlichung: (2009) Giessen : VVB Laufersweiler
pdf-Format: Dokument 1.pdf (4.836 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Zentrum für Chirurgie, Anästhesiologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5472-4
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 01.12.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 14.12.2009
Kurzfassung auf Deutsch: Monozyten/Makrophagen übernehmen wichtige Funktionen bei der Regulation
der unspezifischen und spezifischen Immunantwort. Sie verfügen über
proinflammatorische und zytotoxische Eigenschaften, die zur
Transplantatzerstörung beitragen können. Monozyten/Makrophagen wirken
andererseits auch antiinflammatorisch sowie immunregulierend und erfüllen
wichtige Funktionen bei der Reorganisation geschädigter Gewebe. Damit bieten
sie einen vielversprechenden Ansatzpunkt zur Entwicklung neuer Therapien der
Transplantatabstoßung.
In der vorliegenden Studie wird der Zeitverlauf der Histopathologie sowie der
Infiltration allogener und isogener Rattenlungentransplantate durch
mononukleäre Leukozyten untersucht. Die Untersuchungen basieren auf
orthotopen Lungentransplantationen von männlichen Inzuchtratten des
Stammes Dark Agouti auf Lewis-Ratten. Zur Kontrolle werden Lewis-Lungen
isogen transplantiert, um die durch die Operation ausgelösten Veränderungen
von den abstoßungsbedingten Veränderungen der allogenen Gruppe zu
unterscheiden. Untersucht werden Lungentransplantate, die in den ersten 6
postoperativen Tagen in Tagesabständen entnommen wurden. Hämatoxylin-
Eosin gefärbte Paraffinschnitte werden nach einem etablierten
histopathologischen Klassifikationssystem ausgewertet. Zudem wird
immunhistologisch die Transplantatinfiltration durch mononukleäre Leukozyten
untersucht. Dazu wird densitometrisch der prozentuale Anteil der
immunpositiven Fläche in zufällig ausgewählten Bereichen der Lungenschnitte
gemessen.
Die histopathologischen Veränderungen sind initial moderat und aufgrund der
Reversibilität in der isogenen Kontrollgruppe vermutlich auf die Operation
zurückzuführen. Weitere Veränderungen, wie die stetige Zunahme
perivaskulärer/-bronchialer Leukozyteninfiltrate oder die Becherzellhyperplasie
des respiratorischen Epithels, sind auf allogene Transplantate beschränkt. Ab
Tag 4 kommt es zu einer fokalen Leukozyteninfiltration der Alveolarräume, die
an Tag 5 ihr Maximum erreicht. Es bestimmen massive Leukozyteninfiltrate,
Nekrosen und Einblutungen das Aussehen der allogenen Transplantate.
Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen zeigen für den gesamten
Verlauf der akuten Transplantatabstoßung allogener Rattenlungen eine
quantitative Dominanz von Gewebe- und Alveolarmakrophagen gegenüber Tund
B-Lymphozyten. Neben der quantitativen Dominanz kommt es während der
Abstoßungsreaktion zu einer Änderung des Differenzierungszustandes von
Gewebe- und Alveolarmakrophagen. In gesunden Rattenlungen exprimieren die
meisten Gewebemakrophagen kein CD68-artiges Antigen (ED1-) wohl aber
CD163 (ED2+). Alveolarmakrophagen hingegen sind ED1+/ED2-.
Perivaskuläre/-bronchiale Gewebsmakrophagen werden ab Tag 3 zunehmend
ED1+. Dies führt zum Anstieg des immunpositiven Flächenanteils bis auf
> 13% ab d 4. Zeitlich verzögert exprimieren Alveolarmakrophagen ab Tag 5
zunehmend CD163 (ED2+). Es resultiert ein Anstieg des immunpositiven
Flächenanteils bis Tag 6 auf 14%. Der CD163-Expression von Makrophagen
wird eine Bedeutung bei antiinflammatorischen Prozessen zugeschrieben. Die
Funktion der veränderten Antigenexpression von Makrophagen in
Lungentransplantaten ist jedoch noch unbekannt. Im Gegensatz zu den
Makrophagen erreicht der immunpositive Flächenanteil der T-Lymphozyten
(α/β-TZR/R73+) am Tag 5 nur 3%. B-Lymphozyten (CD45RA/Ox33+) sind noch
in geringer Zahl nachweisbar.
Die vorliegende Studie schafft eine Grundlage für die histopathologische
Beurteilung experimenteller Lungentransplantate und dient damit als Vorarbeit
für zukünftige Untersuchungen. Diese können der Entwicklung neuer
therapeutischer Ansätze, zur Prävention oder Heilung der akuten Abstoßung
von Lungentransplantaten dienen.
Kurzfassung auf Englisch: Monocytes/macrophages play an important role in the regulation of unspecific
and specific immune responses. Their pro-inflammatory and cytotoxic
properties may contribute to the destruction of allografts. However,
monocytes/macrophages also exert anti-inflammatory and regulating functions
and are involved in the reorganisation of damaged tissue. Therefore, they may
be a promising target for the development of new therapies preventing
transplant rejection. The present study investigates the time course of graft
histopathology and infiltration by mononuclear leukocytes in experimental lung
allografts and isografts.
Dark Agouti lungs are orthotopically grafted to Lewis recipients. As a control,
isogenic lung transplantations between Lewis- rats are performed, in order to
differentiate between tissue alterations caused by surgery and those by
rejection in the allogenic group. Grafts were removed daily until day 6 posttransplantation.
Hematoxylin-Eosin stained paraffin sections are assessed
according to an established histopathological classification. In addition,
transplant infiltration by mononuclear leukocytes is investigated by
immunohistological methods, followed by densitometry to measure the
immunopositive area in randomly chosen parts of the sections.
Initially, the histopathological changes were moderate, reversibel in isografts
and, probably induced by surgery. Further changes like increased perivascular/-
bronchial leukocyte infiltrates or goblet cell hyperplasia of respiratory epithelium
were limited to allografts. On day 4, focal intraalveolar infiltration is seen, which
peaks on day 5. At that time, allografts exhibit massive leukocytic infiltrates,
patches of necrotic lesions and hemorrhage.
This study reveals a quantitative dominance of macrophages in comparison to
T- and B-lymphocytes during all phases of acute transplant rejection.
Furthermore, changes in the differentiation of tissue and alveolar macrophages
are noticed. In healthy rat lungs, most interstitial macrophages are negative for
the CD68-like antigen (ED1-) but express CD163 (ED2+). From day 3 onwards,
perivascular/-bronchial tissue macrophages progressively become ED1+ and
the ED1-immunpositive area attains > 13% by day 4. Starting on day 5, alveolar
macrophages increasingly express CD163 (ED2+), and the ED2-
immunopositive area reaches up to 14% by day 6. The expression of CD163 is
known to be involved in anti-inflammatory processes, but the functional
relevance of the observed changes in the expression patterns after lung
transplantation remain to be established. In comparison, T-lymphocytes (R73+)
make up only 3% of the area on allograft sections by day 5 post-transplantation.
The abundance of B-lymphocytes (CD45RA/Ox33+) even remains below this
level.
The present study provides a basis for the histopathological evaluation of
experimental lung allografts and will be useful for future investigations aiming at
the development of novel therapeutic strategies to prevent or cure acute lung
allograft rejection.