1.1: Імуносупресія для трансплантації твердих органів

Успіх трансплантації твердих органів та кісткового мозку (BMT) корелював із поліпшенням селективної імуносупресії. Імуносупресія зменшує як частоту гострого та хронічного трансплантата органів та відторгнення кісткового мозку, так і потенційно небезпечного для життя ускладнення BMT, відомого як хвороба трансплантата проти господаря (ГВВГ). Селективна імуносупресія націлена на конкретні шляхи імунної сигналізації та активації та мінімізує частоту шкідливих побічних ефектів.

Історія

• 1954: Перша успішна трансплантація нирки людини
• 1960-х: Введення ефективних імунодепресивних препаратів. Стероїди, АТГ, азатіоприн
• 1968: Успішні трансплантації кісткового мозку при синдромах вродженого імунодефіциту
• 1970-ті: Циклоспорин введений
• 1980-ті: ОКТ3, такролімус, мікофенолат мофетил введено
• У 1988 році виживаність ниркового трупного трансплантата становила 76%, а 1 рік виживання ниркових живих донорів становила 89%
• ▫ До 1995 року показники виживання трансплантатів покращилися до 87% та 93% відповідно
• 1980-ті: Додавання циклоспорину до схем профілактики GVHD вдвічі зменшило частоту важких захворювань та покращило виживання після трансплантації
• 1990-ті: введені лефлуномід, антагоністи TNF та селективні MaB; в майбутньому очікується додаткова терапія MaB

Балансування переваг та ризиків імуносупресії

Переваги: Імуносупресія знижує ризики як гострого, так і хронічного трансплантату органів та відторгнення кісткового мозку, а також ГВГ

Ризики: Імуносупресія створює ризик виникнення декількох видів побічних ефектів для пацієнта:

• Гострі ефекти: шлунково-кишковий розлад
• Опортуністична інфекція, оскільки пацієнт має ослаблений імунітет: ЦМВ, Candida, Pneumocystis carinii тощо.
• Злоякісні новоутворення (лімфоми, рак шкіри та ін.)
• Токсичність, специфічна для конкретного імуносупресивного агента: стероїди тощо.

Типи відторгнення трансплантата органів

• Гіпергострий: Виникає протягом декількох хвилин після трансплантації. Опосередковано попередньо сформованими антидонорськими антитілами у реципієнта. Включає тромбоз дрібних судин і інфаркт трансплантата.
• Гострий: виникає через тижні після пересадки. Гіперчутливість затриманого типу/Клітинна опосередкована відповідь цитотоксичних Т-лімфоцитів, що реагують проти чужорідних молекул MHC трансплантата. Гістологічно характеризується мононуклеарним інфільтратом, крововиливом і набряком в трансплантатах. Оборотний при імуносупресивної терапії.
• Хронічний: Відбувається від місяців до років після трансплантації. Є результатом опосередкованого антитілами пошкодження судин (фібриноїдний некроз) і є незворотним. Пошкодження судин призводить до проліферації судинної клітинної стінки, яка може закупорювати просвіт судин, що призводить до ішемії трансплантата та фіброзу. Може підступно прогресувати, незважаючи на підвищену імуносупресивну терапію.

Відторгнення трансплантата та GVHD після трансплантації кісткового мозку

• Відторгнення трансплантата відбувається нечасто (< 1%) після звичайної мієлоабляційної трансплантації кісткового мозка/стовбурових клітин, з підвищеною частотою (1-15%) після трансплантації HLA- невідповідної BMT/пуповинної крові.
• Швидкість відторгнення трансплантата вища після немієлоабляційної препаративної терапії для BMT
• Гострий GVHD, який зазвичай проявляється до 100 дня після трансплантації, відбувається в 1/3 трансплантатів, узгоджених з HLA, і 2/3 трансплантацій HLA-неузгоджених.
• Хронічний ГВГ (>100 день) зустрічається приблизно в 1⁄2 трансплантатів
• Гострий ГВВД вражає переважно шкіру, шлунково-кишковий тракт, печінку. Пошкодження тканин включає ефекторні клітини (ініційовані Т-клітинами), зокрема підмножини TH1, та цитокіни (наприклад, TNF-альфа, інтерферон-гамма та інтерлейкін-1).
• Хронічний GVHD може вражати майже будь-який орган/тканину і часто імітує колагенові судинні захворювання у своїй клінічній формі.

Молекулярна основа імунної відповіді та імуносупресії

Імунна відповідь включає як гуморальні, так і клітинні відповіді: Гуморальна відповідь передбачає розпізнавання чужорідних антигенів, що викликає диференціацію В-клітин на клітини пам'яті та плазматичні клітини. Плазматичні клітини виділяють антитіла в кровообіг. Клітинні: Макрофаги приймають і представляють антиген через основну молекулу гістосумісності (MHC) II. Макрофаг - це тип антигену, що представляє клітину, яка зв'язується з клітинами CD4 Т-лімфоцитів через взаємодію рецепторів MHC II - Т-клітин (TCR). CD3 є необхідною допоміжною молекулою для взаємодії MHC II - TCR. Взаємодія індукує проліферацію Т-клітини CD4 (див. Діаграму стор. 4), і вивільнення IL-2, що сприяє активації цитотоксичних CD8 Т-клітин. CD8 Т-клітини зв'язуються з молекулами MHC I. Коли клітини CD8 розпізнають антиген, представлений на молекулі MHC I (що вказує на те, що представляюча клітина є чужорідною, або, наприклад, пухлинною клітиною або вірусно інфікованою клітиною), клітина CD8 індукує загибель мішені.

У контексті MHC невідповідного органу або трансплантації кісткового мозку молекули MHC клітин трансплантата органу (або кісткового мозку) розпізнаються господарем

TCR не як молекули само-MHC, а скоріше таким же чином, як Self-MHC плюс чужорідний пептид, який він представляє. Імунологічна відповідь на чужорідні молекули MHC є основною причиною більшості відторгнення трансплантата. І навпаки, імунна система донора може розпізнавати розрізнені антигени MHC у господаря і ініціювати імунологічну відповідь у вигляді ГВГ.

Молекули MHC поділяються на антигени I і класу II; успадкування включає множинні алелі, і всі локуси знаходяться на хромосомі 6. До антигенів I класу належать алелі HLA A, HLA-B та HLA-C. Антигени класу II включають HLA-DR, HLA-DQ та алелі HLA-DP. Мінімізація антигенних відмінностей між донором та реципієнтом шляхом узгодження їх алелів MHC зменшила відторгнення та GVHD та покращила виживання трансплантата. Ідентичні близнюки мають ідентичні гени MHC (6/6 локусів), брати і сестри мають половину схожості (3/6), а збіг непов'язаних осіб повинен визначатися шляхом тканинного типування.

Оскільки більшість трансплантацій кісткового мозку/стовбурових клітин належать до HLA (або лише незначних невідповідних) пов'язаних або не пов'язаних донорів, незначні антигени гістосумісності відіграють велику роль у виникненні імунної відповіді (GVHD). Поліморфізми незначних антигенів гістосумісності ідентифіковано як фактори ризику ГВГ в HLA-узгодженій обстановці.

Види імуносупресивних засобів і місця дії

Схема на сторінці 4 показує молекулярні шляхи, які активуються в допоміжній Т-клітині після того, як вона контактує з антигеном, що представляє клітину, яка представляє антиген на своїй молекулі MHC II. Накладаються на шляхи - це місця фармакологічного втручання, яке буде пригнічувати сигналізацію і, таким чином, може використовуватися як імуносупресивні засоби.

• Впливають на шлях NFAT: Стероїди (1)
• Впливають на кальциневрин: Циклоспорин (2); Такролімус (3)
• Впливають на клітинний цикл шляхом інгібування синтезу ДНК (4): азатіоприн, ММФ, лефлуномід, циклофосфамід
• Анти-TCR/CD3 антитіла (5): Поліклональні агенти - це АТГ, ALG. ОКТ3 - моноклональний засіб.
• Інгібують залежну сигналізацію ІЛ-2: Сіролімус (6)

(1) Стероїди (кортикостероїди):

Біохімічний механізм: впливає на опосередкований NF-AT шлях трансдукції сигналу, що призводить до кінцевої блокади продукції IL-1 та IL-6 у макрофагах на ранній стадії імунної відповіді.

Фізіологічні ефекти: Пригнічує проліферацію лейкоцитів, зменшує міграцію лейкоцитів у кров (зменшуючи вироблення молекул ендотеліальної адгезії). Стероїди - це неспецифічні та протизапальні засоби широкого спектру дії, що застосовуються у великій кількості медичних станів.

Побічні ефекти: синдром Кушинга [гіпертонія, гіперглікемія, резистентність до інсуліну, збільшення ваги, місячні фації, остеопороз, порушення загоєння ран, виразки], гіперліпідемія, придушення надниркових залоз, що може призвести до кризу, якщо різко скасувати

(2) Циклоспорин

Біохімічний механізм: Циклоспоринові комплекси з білком імунофіліну в Т-клітині. Комплекс блокує фосфатазу кальциневрин. Без активності кальциневрину NF-AT не дефосфорилюється, не транслокується в ядро і не може активувати транскрипцію.

Фізіологічні ефекти: Притуплена транскрипція цитокінів, включаючи ІЛ-2. Отже, інгібується проліферація Т-клітин, знижується секреція гамма-інтерферону, а активація макрофагів обмежується.

N ефротоксичність (можна запобігти при діурезі манітолу; хронічна нефротоксичність циклоспорину може спричинити незворотний інтерстиціальний фіброз), N євротоксичність (тремор, головний біль, шум у вухах),

відсутність новоутворень (лімфопроліферативна злоякісність);

ГН гіпертонія, гіперкаліємія РН, гепатотоксичність РН, ВГ ірсутизм, гіпертрофія ясен,

ГН гіперглікемія, гіперліпідемія Н

(3) Такролімус (схожий на циклоспорин)

Біохімічний механізм: зв'язується з FK506 зв'язуючим білком (FKBP). Комплекс Такролімус- FKBP пригнічує кальциневрин. Тому механізм такий же, як і у циклоспорину.

Фізіологічні ефекти: 10-100 разів сильніше, ніж циклоспорин, але подібний механізм: зниження вироблення IL-2

Побічні ефекти: Подібні до циклоспорину. Не застосовувати з циклоспорином!

(4) Інгібітори клітинного циклу

Азатіоприн: Азатіоприн метаболізується in vivo до 6-меркаптопурину (6MP). 6MP - це антиметаболіт пурину, який запобігає синтезу ДНК та РНК, який пригнічує проліферацію лімфоцитів. Побічні ефекти включають панцитопенію, шлунково-кишкові симптоми та печінкову дисфункцію (гепатит).

Мікофенолат мофетил (ММФ): ММФ є пропрепаратом мікофенольної кислоти (MPA), яка є інгібітором інозинмонофосфатдегідрогенази (IMPDH). Інгібування IMPDH обмежує вироблення гуанозиннуклеотидів, необхідних для синтезу нуклеїнових кислот, і, таким чином, надає потужну селективну цитостатичну дію на В- і Т-лімфоцити (зниження вироблення антитіл і генерації цитотоксичних Т-клітин). Побічні ефекти включають панцитопенії, інфекції та злоякісні новоутворення, а також симптоми шлунково-кишкового тракту.

Лефлуномід: Лефлуномід пригнічує дигідроротатдегідрогеназу (фермент, який бере участь в синтезі піримідину de novo); в результаті синтез нуклеїнових кислот і проліферація лімфоцитів інгібуються. Побічні ефекти включають панцитопенії, гепатотоксичність, ризик лімфопроліферативних розладів та рідкісні випадки синдрому Стівенса-Джонсона та токсичного епідермального некролізу.

Циклофосфамід: Циклофосфамід є надзвичайно потужним алкілуючим агентом, який руйнує проліферуючі лімфоїдні клітини. Циклофосфамід викликає панцитопенії, геморагічний цистит, алопецію, безпліддя.

(5) Анти-TCR/CD3 антитіла агенти:

анти-лімфоцитарний глобулін (ALG) і анти-тимоцитарний глобулін (ATG) як інактивують периферичні лімфоцити, так і погіршують клітинний імунітет. Ці антитіла використовуються для індукції імуносупресії, лікування початкового відторгнення та лікування стероїдних резистентних відторгнення. Побічні ефекти включають анафілактичну відповідь (оскільки ці антитіла є чужорідними білками), сироваткову хворобу, гломерулонефрит, індукований антиген-антитілами, реактивацію прихованих вірусних інфекцій, лімфопроліферативну хворобу після трансплантації та розвиток анти (миші) антитіл людини.

ОКТ3: ОКТ3 - це мишаче моноклональне антитіло, яке блокує зв'язування TCR з антигеном, знижуючи тим самим активність всього комплексу рецепторів TCR/CD3. Порівняно з ALG та ATG, існує менше білків сироватки крові, пов'язаних з препаратами ОКТ3, ніж з тими препаратами поліклональних антитіл (що може призвести до більш специфічного ефекту та меншої кількості побічних ефектів). Побічні ефекти ОКТ3 включають лихоманку, міалгії, артралгії, симптоми ЦНС, подразнення шлунково-кишкового тракту та лімфопроліферативні розлади В-клітин.

(6) Сіролімус (рапаміцин, антибіотик макролідів)

Біохімічний механізм: Пригнічує опосередковану сигналізацію IL-2 шляхом інгібування мішені рапаміцину (TOR), ферменту, активного в каскадах IL-2 в проліферуючих лімфоцитах.

Фізіологічні ефекти: Прогресування клітинного циклу від G1 до S блокується; Т-клітинна та В-клітинна проліферація обмежена, а виробництво B-клітинних антитіл пригнічується.

Побічні ефекти: гіперліпідемія, гіпертонія, гіпокаліємія, панцитопенії, зниження ШКФ/підвищення креатиніну сироватки крові, металевий присмак у роті

Новіші агенти:

Анти-ФНП агенти включають етанерцепт і інфліксимаб (див. Лекцію доктора Вайнблатта) .Етанерцепт є формою розчинного рецептора TNF. Інфліксимаб - химерний IgG1 моноклональний з людським Fc і мишачим Fab. За рахунок обмеження активності ФНО зменшується генерація про- запальних цитокінів ІЛ-1 і ІЛ-6. Крім того, анакінра є рекомбінантною версією антагоніста IL-1 рецепторів людини, який інгібує IL-1, блокуючи його рецептор. Розробляються розчинні антагоністи IL-1 рецепторів.

Даклізумаб - гуманізоване моноклональне мишаче антитіло IgG1, яке зв'язується з субодиницею рецептора IL-2 (CD25) на поверхні активованих лімфоцитів. Даклізумаб тим самим функціонує як інгібітор IL-2. Побічні ефекти включають гіперчутливість, целюліт та ранову інфекцію.

Базиліксимаб - химерне моноклональне антитіло IgG1 людини, яке блокує альфа-ланцюг рецептора IL-2 (CD25) на поверхні активованих Т-клітинних лімфоцитів. Базиліксимаб показаний для профілактики гострого відторгнення органів при трансплантації нирок. До побічних ефектів відносять гіперчутливість і шлунково-кишкові розлади.

ALG/ATG може виснажувати популяцію лімфоцитів. Оскільки даклізумаб і базиліксимаб переважно впливають на активовані Т-клітини, вони менш схильні викликати виснаження лімфоцитів.

Зв'язок між імунодепресивною та онкологічною хіміотерапією.

Багато цитотоксичні препарати використовуються як для імунотерапії, так і для хіміотерапії раку, але терапевтичні цілі пов'язані з важливими відмінностями в клітинних мішенях.

1. Ракові клітини зазнають значною мірою нерегульованої, асинхронної проліферації, тоді як імунні клітини проліферують у сплеску активності при представленні антигену (тобто трансплантації). Це означає, що імунодепресантну терапію можна приурочити для максимального впливу на найменшу популяцію імунних клітин.
2. Антиген стимулює проліферацію специфічними клонами клітин-попередників, тому цитотоксичний препарат матиме значно посилений вплив на ці клони (тобто препарат буде відносно селективним для швидко діляться клітин). При хіміотерапії раку селективність активних препаратів клітинного циклу залежить від вроджених характеристик росту пухлини щодо нормальної тканини (див. Лекцію доктора Куфе) і набагато важче досягти.
3. Імунодепресанти зазвичай призначаються в режимах низьких безперервних доз з метою підтримки придушення клітинних і запальних реакцій на стійкий антигенний подразник. При хіміотерапії раку частіше зустрічається імпульсне введення високих доз, оскільки дозволяє відновити імунну функцію та відновити нормальні клітинні популяції.