pobierz

Acta Haematologica Polonica 2011, 42, Nr 3, str. 435–444
PRACA POGLĄDOWA – Review Article
EWA BROJER
Mikrochimeryzm związany z transfuzją
Transfusion-associated microchimerism
Zakład Immunologii Hematologicznej i Transfuzjologicznej
Instytut Hematologii i Transfuzjologii, Warszawa
Kierownik: Prof. dr hab. med. Ewa Brojer
STRESZCZENIE
Mikrochimeryzm to stan, w którym w organizmie Ŝywym występuje niewielka populacja komórek pochodzących
z genetycznie róŜnej linii komórkowej (z innej zygoty). Dzięki znacznemu postępowi w metodyce badań istnieje
obecnie szereg dowodów na występowanie mikriochomeryzmu z przyczyn naturalnych (po ciąŜy) jak i w wyniku
działań terapeutycznych (przeszczepienia i przetoczenia krwi). W pracy omówiono metodykę tych badań oraz ich
wyniki, dotyczące przede wszystkim mikrochimeryzmu poprzetoczeniowego. Analizy kinetyki leukocytów dawcy
we krwi obwodowej biorcy po przetoczeniu wskazują, Ŝe leukocyty obecne w składnikach krwi mają zdolność do
ekspansji, lecz ich przeŜycie jest zazwyczaj krótkie (7 lub mniej dni). U chorych po cięŜkich urazach znaleziono jednak wiele dowodów na utrzymywanie się mikrochimeryzmu przez wiele miesięcy, a nawet lat po przetoczeniu. Wykazano, Ŝe mikrochimeryzm występuje zarówno po składnikach krwi zuboŜonych, jak i niezuboŜonych w leukocyty,
lecz na ogół dotyczy krwi stosunkowo świeŜej. Mikrochimeryzm poprzetoczeniowy obserwowano w róŜnych liniach
komórkowych – limfocytach T, B, komórkach NK i w liniach mieloidalnych. ZagnieŜdŜeniu w organizmie biorcy
ulegają na ogół komórki jednego lub dwóch dawców nawet, gdy choremu przetoczono wiele jednostek krwi. Wydaje
się, Ŝe stopień zgodności w HLA między biorcą i dawcą ma pewne znaczenie dla powstania mikrochimeryzmu poprzetoczeniowego, lecz dokładne mechanizmy tego zjawiska nie są poznane. Znaczenie kliniczne i patogenetyczne
mikrochimeryzmu teŜ nie jest jasne. Być moŜe ma on znaczenie dla rozwoju niektórych chorób o podłoŜu autoimmunologicznym czy nowotworowym; jego rola jest korzystna w czasie ciąŜy (tolerancja immunologiczna płodu, być
moŜe naprawa zranionych tkanek matki w ciąŜy).
SŁOWA KLUCZOWE: Mikrochimeryzm – Przetoczenie krwi – CiąŜa.
SUMMARY
Microchimerism (MC) is the presence in a living organism of a small population of cells that originate from a genetically different cell line (from another zygote). Significant advancement in research methodology has supplied plenty
of evidence on the occurrence of MC following pregnancy or as result of transplantation and blood transfusion therapy. This paper discusses methods and results of transfusion associated microchimerism ( TA MC). The analysis of the
post transfusion kinetics of donor leukocytes in peripheral blood of the recipient shows that despite their ability to
expand their survival time is usually short (7 days or less). There is however some evidence to support the persistence
of MC in patients transfused after severe trauma up to several months or even years. MC has been reported to occur
both after leukodepleted and nonleukodepleted blood components though it is generally associated with transfusion
of relatively fresh blood. TA MC was observed in different cell lines of T, B lymphocytes, NK cells as well as myeloid cell lines. Even after blood transfusions from several donors the cells of one or two of them were detected in the
recipient. Although it seems that the HLA donor / recipient compatibility is an important factor for TA MC, the precise mechanisms as well as immunological consequences of this phenomenon are still unkown. Unclear is also the
clinical significance and pathogenicity of microchimerism. Under consideration is the importance of MC for the development of some autoimmune diseases or cancer as well as the beneficial role it plays in pregnancy (eg. for immunological tolerance of the fetus or possibly maternal tissue repair).
KEY WORDS: Microchimerism – Blood transfusion – Pregnancy.
E. BROJER
436
Mikrochimeryzm [MC] – występowanie
Stan, w którym w jednym organizmie Ŝywym występują komórki naleŜące do więcej niŜ jednej, genetycznie róŜnej linii komórkowej, czyli pochodzące z więcej niŜ jednej zygoty nazywany jest chimeryzmem. W przypadku, gdy komórki pochodzące z jednej z zygot stanowią jedynie małą część wszystkich komórek ustroju mówimy o stanie „mikrochimeryzmu”. Jak wynika z definicji stan ten moŜe być
obserwowany w przypadkach gdy jest moŜliwość przeniknięcia komórek jednego organizmu Ŝywego
do innego. W naturze sytuacja taka występuje w czasie ciąŜy. MoŜliwość wystąpienia mikrochimeryzmu dają teŜ działania terapeutyczne – takie jak przeszczepienia komórek krwiotwórczych i organów
oraz w przetoczenia krwi. Zainteresowanie mikrochimeryzmem w hematologii w ciągu wielu lat dotyczyło przede wszystkim monitorowania stanu chorych po przeszczepieniach, bo jest on do tego celu
uŜywany przez wszystkie zespoły zajmujące się tą dziedziną medycyny [1, 2]. Postęp w metodach badań molekularnych rozszerzył moŜliwości wykrywania mikrochimeryzmu ze względu na podwyŜszoną
czułość metod [3, 4]. Dał moŜliwość badań tzw. chimeryzmu liniowego, – czyli występowania komórek
pochodzących z dwóch organizmów w poszczególnych liniach komórkowych, a takŜe badań wczesnego chimeryzmu. Oczekuje się, Ŝe pozwoli to na dokładniejsze monitorowanie chorych szczególnie pod
względem wznowy choroby, co jest szczególnie istotne ze względu na coraz powszechniejsze stosowanie niemieloablacyjnych procedur przygotowania do przeszczepienia [5].
DuŜe zainteresowanie wzbudza chimeryzm związany z ciąŜą [6, 7], a takŜe związany z przetoczeniem krwi [8–32], który jest zasadniczym przedmiotem obecnego opracowania. RozwaŜa się czy i
w jakich sytuacjach mikrochimeryzm ma działanie immunomodulacyjne, czy moŜe być podłoŜem chorób z autoagresji, czy chorób nowotworowych. DuŜo uwagi poświęca się teŜ zjawisku tolerancji immunologicznej, którą powoduje stan mikrochimeryzmu – dyskutuje się nawet czy zjawisko to moŜe być
wykorzystane w celach lecznicych [33].
Mikrochimeryzm po przetoczeniu krwi (TA MC)
Analizy MC metodami immunologicznymi oraz „klasycznymi” metodami cytogenetycznymi i molekularnymi
JuŜ w latach 70-tych ubiegłego pojawiły się prace wskazujące na moŜliwość występowania i długotrwałego utrzymywania się stanu chimeryzmu poprzetoczeniowego (Tabela 1). Wykazano, Ŝe podczas
przetoczenia krwi dochodzi do przekazywania do organizmu biorcy z ujemnym odczynem tuberkulinowym reaktywności w stosunku do tuberkuliny [21]. Podejrzewano, Ŝe przekaźnikiem tego sygnału są
limfocyty dawcy, które zagnieŜdŜają się w organizmie biorcy. W kolejnych pracach zaobserwowano, na
podstawie badań kariotypu, Ŝe po przetoczeniu krwi od matki do noworodka płci męskiej komórki bez
Tabela 1. Wczesne badania dotyczące mikrochimeryzmu po przetoczeniu krwi
Table 1. Early studies of transfusion associated microchimerism
Obserwacje
Przeniesienie reaktywności w odczynie tuberkulinowym po przetoczeniu krwi osobie z
ujemnym odczynem tuberkulinowym od dawcy z dodatnim (6 chorych)
Wykrywanie komórek o Ŝeńskim kariotypie u dzieci płci męskiej, ktrym przetoczono krew
matek; dwuletnie obserwacje
Dowody na proliferację komórek dawcy w organizmie biorcy (hodowla limfocytów z zastosowaniem analizy izotopowej)
Limfocyty dawcy nie przeŜywają dłuŜej niŜ 6 dni u osób bez immunosupresji; badania u 20
kobiet po zabiegach chirurgicznych
Mohr i wsp. [21]
Hutchinson i wsp. [12]
Schechter i wsp. [23, 24]
Adams i wsp. [8]
Mikrochimeryzm związany z transfuzją
437
chromosomu Y są obecne w jego organizmie przez okres obserwacji dochodzący aŜ do dwóch lat [12].
Schechter i wsp. [23, 24] wykazali przy pomocy metody mieszanej hodowli limfocytów z zastosowaniem metod izotopowych, Ŝe przetoczone leukocyty przez okres 7 dni po przetoczeniu proliferują
w organizmie biorcy.
Ograniczeniem badań nad mikrochimeryzmem po przetoczeniu była bardzo mała czułość dostępnych metod. Spośród dostępnych metod chimeryzm poprzetoczeniowy badano początkowo metodami
klasycznymi oceny kariotypu. Wydawało się, Ŝe zastosowanie do badań technik molekularnych opartych na technice PCR zasadniczo rozszerzy moŜliwości badawcze. Okazało się jednak, Ŝe „klasyczna”
metodologia PCR, w której oceny wyniku dokonuje się na podstawie analizy produktu amplifikacji po
jego elektroforezie i wybarwieniu bromkiem etydyny jest zbyt mało czuła by wykryć stan mikrochimeryzmu – obecność < 5% komórek zawierających DNA dawcy w organizmie biorcy po przetoczeniu
krwi. Bardziej czułe były metody oparte na technice short tandem repeats (STR), bo umoŜliwiały
wykrycie 1% komórek dawcy [14]. DuŜą czułością cechowała się teŜ metoda FISH, lecz pozwalała
tylko oceniać pary dawca biorca róŜniące się płcią.
Techniki RQ PCR w badaniach chimeryzmu poprzetoczeniowego
W latach 90-tych weszły do uŜycia techniki real-time PCR (tzw. RQ-PCR) o znacząco większej
czułości niŜ „klasyczna” reakcja PCR, które pozwalają dodatkowo na ilościową ocenę liczby kopii badanego DNA w próbce. RQ-PCR stanowi obecnie podstawową metodę amplifikacji kwasów nukleinowych. W laboratoriach IHiT jest ona stosowana od roku 1998, między innymi do nieinwazyjnych badań
wykrywania genów kodujących antygeny płodu w wolnym DNA płodu krąŜącym w osoczu kobiety
cięŜarnej [34, 35], a takŜe do badań chimeryzmu poprzeszczepowego [4].
Przy obu zastosowaniach waŜnym i trudnym do rozwiązania zagadnieniem jest znalezienie sekwencji nukleotydów DNA, którymi róŜnią się dwa organizmy poddawane badaniom. Dla wykrywania mikrochimeryzmu (definiowanego jako odsetek komórek <5%) konieczne jest zastosowanie metody czułej i bardzo swoistej. WaŜne jest by zastosowane startery i sondy nie powodowały nieswoistej, nawet na
śladowym poziomie, amplifikacji DNA, który obecny jest w przewaŜającej ilości, (czyli DNA biorcy
krwi, gdy badamy TA-MC, DNA matki gdy szukamy u niej komórek płodu lub DNA dziecka gdy badamy u niego chimeryzm od matki). Badania chimeryzmu techniką RQ- PCR, najczulsze i najbardziej
swoiste z dotychczas stosowanych oparte są na analizie polimorfizmów typu inercja/delecja genu lub
fragmentu genu [2, 4, 16]. Prowadzi się ją w oparciu o tzw. technologię TaqMan. Powszechnie stosowanymi polimorfizmami, do których projektuje się sondy i startery pochodzą z chromosomu Y. Przy
braku róŜnicy płci koniczne jest znalezienie polimorfizmu typu delecja/inercja genu lub fragmentu genu, który odróŜnia dawcę i biorcę, czy matkę i dziecko. Strategię taką opisali Alizadeh i wsp. [3]. Jest
ona stosowana w badaniach TA-MC [9, 16, 19, 22, 26–30]. W badaniach prowadzonych w IHiT zestaw
primerów i sond uŜywanych dla rozróŜnienia dwóch badanych organizmów uŜywany przez Alizadeh i
wsp. [3] został rozszerzony do 21 polimorfizmów tego typu [4, 34]. Inni autorzy badający chimeryzm
potransfuzyjny dodatkowo stosują startery i sondy dla polimorfizmów genu HLA DR [13, 17, 18 26,
30]. NaleŜy brać pod uwagę, Ŝe badania chimeryzmu poprzetoczeniowego oparte na róŜnicach w HLA
DR mogą mieć istotne ograniczenia, ze względu na udział cząsteczek HLA w odpowiedzi immunologicznej. Zgodność antygenów HLA DR jest istotna dla powstawania tolerancji immunologicznej, które
to zjawisko powinno sprzyjać powstawaniu chimeryzmu. Zastosowanie analizy polimorfizmów HLA
DR do wykrywania chimeryzmu w takich przypadkach moŜe spowodować jego nie wykrycie – wyniki
badań mogą więc być zaniŜone. Wykazano to w pracy Lee i wsp. [16].
Chimeryzm poprzetoczeniowy badano teŜ przy pomocy techniki opartej na analizie polimorfizmów
STR (short tandem repeats) z zastosowaniem automatycznego sekwenatora. Jej czułość określano na
ok. 1% [14].
E. BROJER
438
Wykrywanie leukocytów dawcy we krwi obwodowej biorcy po przetoczeniu
Obserwacje dotyczące wczesnego okresu po przetoczeniu krwi (wczesny chimeryzm poprzetoczeniowy)
Pierwsze badania z zastosowaniem metody RQ PCR do badań nad kinetyką zmian liczby leukocytów dawców w krwi obwodowej biorcy były wykonywane przez stosunkowo krótki okres po przetoczeniu składników krwi nie poddawanych leukoredukcji, bo takie były ówcześnie stosowane (Tabela
2). Wykazano, Ŝe w ciągu pierwszych kilku dni po przetoczeniu zostaje usuniętych z krwiobiegu biorcy
99,9% przetoczonych leukocytów dawcy [17]. W kolejnych kilku dniach (na ogół od 3–7 dnia) dochodzi do przejściowego, trwającego kilka dni ~10 krotnego wzrostu koncentracji tych komórek, po czym
następuje całkowite ich usuniecie z krwioobiegu biorcy [17].
Tabela 2. Mikrochimeryzm poprzetoczeniowy (TA-MC) – wybrane dane literaturowe
Table 2. Transfusion associated microchimerism – selected literature data
Badani chorzy
5 kobiet po operacjach
ortopedycznych
93 kobiet zakaŜonych
HIV
8 kobiet po operacjach
Wystąpienie TA-MC; podsumowanie obserwacji
99.9% leukocytów dawcy zostaje
usuniętych w 2 dni po przetoczeniu,
a po 3–5 dniach następuje przejściowy 10 krotny wzrost liczby
leukocytów dawcy
– u 5/47 u chorych, które otrzymały
niefiltrowane KKCz wykrywano
MC przez 2 tygodnie, ale nie wykrywano po 4 tygodniach. U Ŝadnej
z 46 kobiet, które otrzymywały
filtrowane KKCz – nie wykrywano
MC
-u 6/ 8 kobiet po przetoczeniu w
CD4+ w dniu 3 lub 5 (od 0,01–1
komórki/µL), komórki dawcy zanikały w 14 dniu.
10 chorych po cięŜkich urazach i transfuzjach 4-8 jednostek
stosunkowo świeŜej
krwi
– u 7/ 10 kobiet we wszystkich
liniach komórkowych (CD4, CD8,
CD15, CD19) przez 6-18 miesięcy
po przetoczeniu (od 10 do 100
komórek/µL). U 2 badanych stwierdzono brak lub bardzo niską odpowiedź w MLC na limfocyty dawcy,
który był źródłem chimeryzmu.
45 chorych po cięŜkich
urazach
– u 24/45 (53%); Brak wpływu
wieku, płci chorych, rodzaju składnika (filtrowane/niefiltrowane) czas
od przetoczenia splenektomia, liczba
jednostek.
– u 9/ 32 (28%) chorych otrzymujących niepoddawane filtracji KKCz i
u 13/35 (37%) chorych otrzymujących zuboŜone KKCz.
Obserwacje 40 dni (116–360)
67 chorych po cięŜkich
urazach
Metoda wykrywania TA-MC
i badań dodatkowych
RQ PCR do genów chromosomu Y
i alleli HLA klasy II; obserwacje do
5 dni po transfuzji
RQ PCR do genów chromosomu Y
i alleli HLA klasy II;
obserwacje do 5 dni po przetoczeniu
Literatura
Lee i wsp.
[17]
Kruskall i wsp.
[13]
RQ PCR do genów chromosomu Y
i alleli HLA klasy II; badano kinetykę chimeryzmu w 1-14 dni po
przetoczeniu w CD4, CD8 (limf T),
CD15 (linia mieloidalna) i CD19
(limf B)
RQ PCR do genów chromosomu Y
i alleli HLA klasy II; badano MC
przez 6-18 miesięcy po przetoczeniu
w CD4, CD8 (limf T), CD19 (limf
B) i CD15; Typowanie HLA -PCR
HLA; Reaktywność w MLR (mixed
leukocyte reaction) między biorcą, a
dawcą, którego linfocyty uległy
wszczepieniu
RQ PCR do genów chromosomu Y
i alleli HLA klasy II;
Utter i wsp.
[30]
RQ PCR z primerami do polimorfizmów typu ins/del albo HLA-DR
Utter i wsp.
[26]
Lee i wsp.
[18]
Mikrochimeryzm związany z transfuzją
Chore po operacjach z
powodu nowotworu
163 weteranów wojen
w Wietnamie, Korei i
II Wojny Światowej
26 rannych Ŝołnierzy
– u 8/18 chorych; obserwacje do 28
dni po przetoczeniu. TA-MC obserwowano tylko po nieubogoleukocytarnych KKCz
– u 16/163 (9,8%) weteranów
– u 7% weteranów II Wojny Swiatowej, 18% weteranów wojny w
Korei i 7% wojny w Wietnamie
– u 1/150 (0,7%) dawców krwi w
tym samym wieku bez transfuzji
TA – MC wykrywa się nawet po 60
latach po przetoczeniu > wskazuje
to na wszczepienie; u osob którzy
nie mieli transfuzji MC jest rzedko
obserwowany.
– u 10/22 (45%); TA-MC zarówno
po świeŜej pełnej krwi i płytkach z
aferezy jak i po KKCz
STR – sekwenator kapilarny
439
Lapierre i wsp.
[14]
Utter i wsp.
[29]
RQ PCR z primerami do polimorfizmów ins/del lub z locus HLA-DR.
RQ PCR z primerami do polimorfizmów ins/del lub z locus HLA-DR.
Dunne i wsp.
[9]
Przejściowy charakter stanu mikrochimeryzmu potwierdzano teŜ w innych pracach. Kruskall i wsp.
[13] u chorych poddanych transfuzji składnikami niezuboŜonymi w leukocyty, w tym u osób z upośledzona odpornością wykazywali, Ŝe 4 tygodnie po przetoczeniu, u biorcy nie wykrywa się leukocytów
dawcy.
Lapierre i wsp. [14] obserwowali wczesny chimeryzm (obserwacje prowadzono tylko do 28 dnia po
przetoczeniu) u 8 z 18 chorych u chorych po zabiegach chirurgicznych z powodu nowotworu, po przetoczeniach nieubogoleukocytarnych koncentratów krwinek czerwonych. W tych badaniach u Ŝadnego
z chorych leczonych koncentratem ubogoleukocytarnym nie wykryto DNA dawcy w DNA izolowanym
z krwi biorcy.
Zespół kierowany przez M. Buscha [18] analizował chimeryzm liniowy (wykrywanie leukocytów
dawcy w róŜnych subpopulacjach komórek) u kobiet po zabiegach chirurgicznych, które otrzymały
transfuzje. Obserwacje prowadzono do 14 dnia po przetoczeniu. Wykazano, Ŝe krótkotrwałe przetrwanie i ekspansja komórek dawcy w organizmie biorcy dotyczyła przede wszystkim limfocytów T CD4+.
U niektórych chorych obserwowano teŜ krótkotrwałą ekspansję limfocytów T CD8+ i limfocytów B
CD19+ w okresie między 3 a 5 dniem po przetoczeniu, a u części z nich nastąpiła teŜ ekspansja w populacji komórek linii mieloidalnej CD15+ (w 3 lub 4 dniu po transfuzji); zanikła ona w 7 dniu po przetoczeniu. Wszystkie subpopulacje limfocytów dawcy przestały być wykrywalne po 14 dniach po przetoczeniu.
Długo utrzymujący się mikrochimeryzm po przetoczeniu krwi
Zespół kierowany przez M. Buscha [18] zajmował się kinetyką zmian liczby leukocytów dawcy
w organizmie biorcy nie tylko we wczesnym okresie po przetoczeniu, lecz prowadził obserwacje w
okresie odległym. Zaskakujące były wyniki badań u kobiet po cięŜkich urazach. Chore obserwowano aŜ
do 1,5 roku po zabiegu i wykazano utrzymywanie się mikrochimeryzmu przez wiele miesięcy po przetoczeniu krwi. Wykazano, Ŝe u 7 spośród 10 kobiet, które otrzymały przetoczenie od >2 dawców komórki dawcy naleŜące do wszystkich linii (CD4, CD8, CD15, CD19) przetrwały przez 6 miesięcy do
1,5 roku. Liczba komórek z DNA dawcy wzrastała od 1/10 000–1/1 milion w momencie, gdy chora
opuszczała szpital do 0,4–4,9/ 100 w okresie następnych kilkudziesięciu miesięcy (mediana obserwacji
25 miesięcy) [18]. W ostatnio opublikowanych pracach dotyczących chorych po urazach wykazano, Ŝe
TA – MC wykrywa się nawet po 60 latach po przetoczeniu [29].
440
E. BROJER
W szeregu prac dotyczących TA MC wykazywano, mimo, Ŝe biorcy krwi otrzymywali składniki
krwi od wielu dawców, wśród komórek biorcy znajdowano na ogół komórki tylko jednego lub dwóch
z nich [19, 22]. Wykazano, Ŝe dawca, którego komórki znajdowano we krwi biorcy miał te same allele
HLA DR, co biorca. Nie znaleziono Ŝadnego czynnika predykcyjnego dla rozwoju TA-MC – nie była
nim liczba transfuzji, płeć chorego, cięŜkość urazu, wykonanie splenektomii [18, 22]. Jedynym czynnikiem zwiększającym ryzyko powstania chimeryzmu poprzetoczeniowego był „wiek” składnika krwi –
czas miedzy pobraniem krwi od dawcy, a przetoczeniem składnika krwi. Składniki krwi, z których pochodziły limfocyty, które uległy wszczepieniu i spowodowały mikrochimeryzm były stosunkowo świeŜe [< 14 dni od pobrania]. W innej pracy MC obserwowano teŜ po przetoczeniu trzytygodniowych koncentratów krwinek czerwonych (KKCz) podanych leukoredukcji [15]. To, Ŝe TA-MC występuje równieŜ po transfuzji składników krwi poddanych leukoredukcji [22, 26, 30] podkreśla się
w większości prac na ten temat. TA-MC był obserwowany u 28% chorych, którzy dostali składniki
krwi niepoddane leukoredukcji i u 37% chorych, którzy otrzymali składniki filtrowane [26].
Osobnej uwagi wymaga analiza występowania u analizowanych chorych mikrochimeryzmu pochodzącego z okresu płodowego lub z okresu ciąŜy. W większości prowadzonych badań u Ŝadnego z chorych nie wykrywano mikrochimeryzmu przed przetoczeniem, co wyklucza takie zjawisko. W pracy
Fiesland i wsp [15] u 3/20 badanych chorych stwierdzono przed przetoczeniem obecność komórek nienaleŜących do biorcy krwi i pochodzących prawdopodobnie z okresu płodowego. W ostatnio opublikowanej pracy dotyczącej MC u weteranów wojen (II światowej, wojny w Korei i w Wietnamie) u 0,7%
dawców krwi z grupy kontrolnej, którzy nigdy nie mieli przetoczeń wykryto komórki świadczące
o istnieniu u nich chimeryzmu [29].
Mechanizmy immunologiczne związane z mikrochimeryzmem poprzetoczeniowym
Mechanizmy immunologiczne, które prowadzą do TA-MC i zjawiska immunologiczne, będące jego
skutkiem są, jak dotąd, mało poznane. Stwierdzono, Ŝe chorzy z mikrochimeryzmem poprzetoczeniowym w porównaniu z tymi, u których go nie obserwowano mają upośledzoną immunologiczną odpowiedź komórkową, co objawia się obniŜoną odpowiedzią ich limfocytów na mitogeny [28]. W badaniach przy pomocy mieszanej hodowli limfocytów wykazano, Ŝe limfocyty od biorców krwi, u których
po transfuzji doszło do mikrochimeryzmu cechowały się obniŜoną aktywnością w stosunku do limfocytów tych dawców, których komórki ulegały wszczepieniu [18, 22] w porównaniu do ich aktywności do
limfocytów pozostałych dawców. Są pewne przesłanki, Ŝe czynniki genetyczne dotyczące białek
uczestniczących w odpowiedzi immunologicznej np TNF (polimorfizm nukleotydu w pozycji 308) [10]
mogą odgrywać rolę w powstawaniu chimeryzmu.
Lapierre i wsp. [14] stwierdzili, Ŝe po przetoczeniach nieubogoleukocytarnych koncentratów krwinek czerwonych u chorych po zabiegach chirurgicznych z powodu nowotworu następowało przejściowe, krótko trwające zmniejszenie produkcji produkcji IL-10 przez limfocyty stymulowane fitohemaglutyniną (PHA), po czym autorzy wykazali zwiększenie jej produkcji, ale tylko u chorych z TA-MC.
Wskazuje to na stymulację komórek regulatorowych T typu Tr1, które moŜe mieć znaczenie immunosupresyjne poprzez hamowanie limfocytów Th Typu 1, a tym samym moŜe wpływać na wywoływanie
zjawiska tolerancji immunologicznej. Dodatkowo u chorych, u których wykryto mikrochimeryzm wykazano obniŜone zróŜnicowanie repertuaru TCR, co wskazuje na obniŜoną zdolność do pobudzenia
układu immunologicznego. Wykazano teŜ zmniejszenie liczby komórek CD56+ (NK – natural killer).
Autorzy omawianej pracy prowadzili obserwacje chorych tylko do 28 dnia po przetoczeniu.
Badania Kruskall i wsp. [13] techniką mieszanej hodowli leukocytów (MLR – mixed lymplocyte
reaction) wykazały, Ŝe komórki biorcy w bardzo niskim stopniu ulegały stymulacji pod wpływem limfocytów dawcy, którego komórki uległy wszczepieniu po transfuzji. Wskazywało to, Ŝe długotrwały
chimeryzm potransfuzyjny powoduje powstanie wzajemnej tolerancji między leukocytami dawcy
i biorcy.
Mikrochimeryzm związany z transfuzją
441
Mikrochimeryzm w czasie ciąŜy
Mikrochimeryzm występujący naturalnie, czyli ten związany z ciąŜą musi być zawsze brany pod
uwagę, jaki czynnik interferujący przy badaniach chimeryzmu poprzetoczeniowego, dlatego ostatni
rozdział tego opracowania będzie mu poświęcony. Zagadnienia dotyczące chimeryzmu związanego
z ciąŜą poruszone w tym rozdziale szczegółowo opisują Gammill i wsp. [7].
W czasie ciąŜy następuje przechodzenie i zagnieŜdŜanie się komórek matki w organizmie płodu
[MM – maternal microchimerism] i odwrotnie komórek płodu w organizmie matki [FM – fetal microchimerism]. W przypadkach ciąŜy mnogiej moŜe dodatkowo dochodzić do wzajemnego zagnieŜdŜania
się komórek pochodzących od płodów, a takŜe zagnieŜdŜenie się u płodu komórek wcześniej urodzonego przez kobietę dziecka. Są teŜ doniesienia o mikrochimeryzmie u kobiet, które nigdy nie urodziły
dziecka, lecz które przeszły aborcję.
Nie jest do końca wyjaśnione, w jaki sposób i kiedy komórki płodu przechodzą do matki. Nie jest
teŜ jasne, jaki stopień zróŜnicowania mają komórki, które zagnieŜdŜają się w jej organizmie. Mikrochimeryzm zarówno matczyny jak i płodowy jest obserwowany w róŜnych liniach komórkowych (limfocytarnej B CD19+, monocytarno makrofagowej –CD14+, NK CD56+/CD16+ i wśród komórek progenitorowych CD34+). Nie wiadomo, czy te właśnie komórki przechodzą z organizmu matki do płodu
i odwrotnie, czy powstają one w wyniku róŜnicowania komórek o niskim stopniu zróŜnicowania, które
ulegają zasiedleniu. Są prace wykazujące, Ŝe proces przechodzenia komórek przez łoŜysko nasila się
w czasie trwania ciąŜy i jest związany z uszkodzeniami łoŜyska. Są teŜ jednak doniesienia mówiące
o tym, Ŝe większość komórek płodowych, które wykrywa się u matki przechodzi do jej organizmu
w bardzo wczesnych etapach ciąŜy, kiedy znaczną część komórek płodu stanowią komórki o niskim
stopniu zróŜnicowania, które wykazują oporność na proces apoptozy. Liczba takich komórek spada
wraz z wiekiem ciąŜy. ZagnieŜdŜają się one w szpiku skąd mogą migrować do róŜnych narządów
i podlegać róŜnicowaniu. Mogą odgrywać rolę w naprawie uszkodzonych narządów cięŜarnej.
Interesującą pracę na ten temat opublikowali ostatnio Sunami i wsp. [6]. W określonych dniach od
początku ciąŜy myszom usuwano macice wraz z płodem. Bez względu na to, w którym dniu ciąŜy dokonano tego zabiegu, przed jego wykonaniem w organizmie matki wykrywano komórki płodu jedynie
w szpiku. Większość komórek płodowych miało cechy komórek hematopoetycznych linii neutrofili, ale
były wśród nich teŜ komórki o niskim stopniu zróŜnicowania. U określonej grupy myszy dokonano
podwiązania lewej tętnicy wieńcowej i tętnicy szyjnej, co prowadziło do utworzenia modeli niedokrwiennego uszkodzenia prowadzącego do zawału i udaru mózgu. Uszkodzone i zagroŜone zawałem
tkanki, bez względu na to, w jakim czasie u myszy dokonano usunięcia macicy naciekały komórkami
pochodzącymi od płodu, które ulegały róŜnicowaniu w kierunku komórek odpowiednich organów;
stawały się hepatocytami, komórkami mięśnia serca, czy komórkami nerwowymi. Wyniki te wskazują,
Ŝe komórki płodu dostają się do organizmu matki we wczesnym okresie ciąŜy. Mogą się one następnie
gromadzić w tkankach matki i uczestniczyć w ich naprawie, co moŜe mieć znaczenie w leczeniu pewnych chorób, które wystąpiły w czasie ciąŜy.
Konsekwencje długotrwałego mikrochimeryzmu
Utrzymywanie allogenicznych leukocytów po ciąŜy, a prawdopodobnie teŜ po przetoczeniach, moŜe mieć prawdopodobnie wielostronne, odległe skutki. Nie są one jeszcze dostatecznie poznane. Podejrzewa się, Ŝe mikrochimeryzm moŜe prowadzić do powstawania autoimmunizacji, choć mechanizm
tego zjawiska jest niejasny [7, 36, 37]. Być moŜe obecność populacji komórek immunologicznie aktywnych pochodzących z róŜnych organizmów moŜe wywoływać rozregulowanie układu odpornościowego jedynie w pewnych warunkach zewnętrznych, takich jak na przykład jednoczesne zakaŜenie.
Wydaje się, Ŝe komórki, które w wyniku mikrochimeryzmu znalazły się w tkankach „gospodarza” mogą stać się celem lub „wyzwalaczem” chorób autoimmunologicznych [7, 16]. Zjawisko tolerancji immunologicznej związane z MC moŜe teŜ odgrywać rolę w autoimmunizacji.
442
E. BROJER
Wiadomo, Ŝe skutkiem mikrochimeryzmu moŜe być bardzo rzadko występujące, lecz często śmiertelne powiklanie poprzetoczeniowe TA-GVHD [38]. Jego podloŜem patofizjologicznym jest zasiedlenie immunokompetentnych limfocytów T dawcy w organizmie biorcy. TA-GvHD grozi głównie chorym z obniŜona odpornością, ale moŜe wystąpić teŜ u pacjentów immunokompetentnych, których HLA
jest „wystarczająco” zgodny z HLA dawcy by układ immunologiczny nie rozpoznał go jako obcy i nie
zniszczył przy pomocy mechanizmów odporności komórkowej. Praktycznie, taka sytuacja jest moŜliwa, gdy dawca jest homozygotą pod względem haplotypu HLA, w którym biorca jest heterozygotą.
Kierunki dalszych badań
W dziedzinie badań nad chimeryzmem istnieje wiele zagadnień czekających na wyjaśnienie. Zespół
pracujący pod kierunkiem M Buscha [22], który najszerzej się tym zagadnieniem zajmuje zadaje na ten
temat następujące pytania:
1. Dlaczego mikrochimeryzm potransfuzyjny obserwowano z tak duŜą częstością u chorych po cięŜkich urazach, a nie u innych grup chorych; czy jest to wynikiem zbyt małej czułości metod?
2. Dlaczego TA MC obserwuje się tylko u niektórych chorych, a u innych komórki dawcy ulegają
szybkiemu zniszczeniu?
3. Jakie są skutki TA MC – czy u chorych występuje przewlekle GvHD, czy obserwuje się u nich
zwiększoną zapadalność na choroby autoimmunologicznme, czy obserwuje się upośledzenie układu
immunologicznego?
4. Czy TA-MC u chorych po cięŜkich urazach wynika ze wszczepienia na poziomie krwiotwórczych
komórek macierzystych, czy moŜe nawet bardziej prymitywnych mezenchymalnych komórek macierzystych?
Praca w ramach grantu MNiSW Nr NN 402285236
PIŚMIENNICTWO
1.
Dawidowska M, Wachowiak J, Witt M. Molecular methods for diagnostics and assessment of treatment effectiveness in
modern pediatric hematooncology. Postępy Biochem 2006; 52: 408-16.
2. Dawidowska M, Guz K, Brojer E, Wachowiak J, Witt M. Chimeryzm po alogenicznej transplantacji macierzystych komórek krwiotwórczych. Hematologia molekularna patogeneza, patomechanizmy i metody badawcze. Red. Witt M, Szczepański T, Dawidowska M. Ośrodek Wyd Nauk 2009; 177-194.
3. Alizadeh M, Bernard M, Danic B i wsp. Quantitative assessment of hematopoietic chimerism after bone marrow transplantation by real-time quantitative polymerase chain reaction. Blood 2002; 99: 4618–4625.
4. Guz K, Smalarczyk-Wodzyńska J, Dawidowska M i wsp. Ocena chimeryzmu po przeszczepieniu allogenicznych komórek krwiotwórczych przy pomocy metody RQ-PCR – standaryzacja metody i porównanie z techniką STR-PCR. Acta Haematol Pol 2010; 41: 4.
5. Baron F, Sandmaier B M. Chimerism and outcomes after allogeneic hematopoietic cell transplantation following nonmyeloablative conditioning. Leukemia 2006; 20: 1690–1700.
6. Sunami R, Komuro M, Tagaya H, Hirata S. Migration of microchimeric fetal cells into maternal circulation before placenta formation. Chimerism 2010; 1: 66-68.
7. Gammill HS Nelson J. Lee NJ. Naturally acquired microchimerism. Int J Dev Biol 2010; 54: 531–543.
8. Adams PT, Davenport RD, Reardon DA, Roth MS. Detection of circulating donor white blood cells in patients receiving
multiple transfusions. Blood 1992; 80: 551–5.
9. Dunne JR, Lee TH, Burns C, Cardo LJ, Curry K, Busch MP. Transfusion-associated microchimerism in combat casualties. J Trauma 2008; 64: S92-7.
10. Gill RM, Lee TH, Utter GH i wsp. TNF (-308A) polymorphism is associated with microchimerism in transfused trauma
patients. Blood 2008; 111: 3880-3.
Mikrochimeryzm związany z transfuzją
443
11. Giroti RI, Biswas R, Mukherjee K. Restriction fragment length polymorphism and polymerase chain reaction: HLADQA1 and polymarker analysis of blood samples from transfusion recipients. Am J Clin Pathol 2002; 118: 382–387.
12. Hutchinson DL, Turner JH, Schlesinger ER. Persistence of donor cells in neonates after fetal and exchange transfusion.
Am J Obstet Gynecol 1971; 109: 281–284.
13. Kruskall MS, Lee TH, Assmann SF, Laycock M, Kalish LA, Lederman MM, Busch MP: Survival of transfused donor
white blood cells in HIV-infected recipients. Blood 2001; 98: 272–279.
14. Lapierre V, Aupérin A, Robinem E i wsp. Immune modulation and microchimerism after unmodified versus leukoreduced
allogeneic red blood cell transfusion in cancer patients: results of a randomized study. Transfusion 2007; 47: 1691–1699.
15. Flesland O, Ip LS, Storlien AS, Spurkland A, Larsen J, Solheim BG. Microchimerism in immune competent patients
related to the leukocyte content of transfused red blood cell concentrates. Transfusion and Apheresis Science 2004; 31:
173-180.
16. Lee TH, Chafets DM, Reed W, Wen L, Yang Y, Chen J, Utter GH, Owings JT, Busch MP. Enhanced ascertainment of
microchimerism with real-time quantitative polymerase chain reaction amplification of insertion-deletion polymorphisms.
Transfusion 2006; 46: 1870–1878.
17. Lee TH, Donegan E, Slichter S, Busch MP. Transient increase in circulating donor leukocytes after allogeneic transfusions in immunocompetent recipients compatible with donor cell proliferation. Blood 1995; 85: 1207–14.
18. Lee TH, Paglieroni T, Ohto H, Holland PV, Busch MP. Survival of donor leukocyte subpopulations in immunocompetent
transfusion recipients: frequent long-term microchimerism in severe trauma patients. Blood 1999; 93: 3127–3139.
19. Lee TH, Paglieroni T, Utter GH, Chafets D, Gosselin RC, Reed W, Owings JT, Holland PV, Busch MP. High-level longterm white blood cell microchimerism after transfusion of leukoreduced blood components to patients resuscitated after
severe traumatic injury. Transfusion 2005; 45: 1280–1290
20. Lee TH, Reed W, Mangawang-Montalvo L, Watson J, Busch MP. Donor WBCs can persist and transiently mediate immunologic function in a murine transfusion model: effects of irradiation, storage, and histocompatibility. Transfusion
2001; 41: 637–642.
21. Mohr J, Killebrew L, Muchmore H, Felton F, Rhoades E. Transfer of delayed hypersensitivity: the role of blood transfusions in humans. JAMA 1969; 207: 517–519.
22. Reed W, Lee TH, Norris PJ, Utter GH, Busch MP. Transfusion-associated microchimerism: a new complication of blood
transfusions in severely injured patients. Semin Hematol 2007; 44: 24–31.
23. Schechter GP, Soehnlen F, McFarland W. Lymphocyte response to blood transfusion in man. N Engl J Med 1972; 287:
1169–73.
24. Schechter GP, Whang-Peng J, McFarland W. Circulation of donor lymphocytes following blood transfusion in man.
Blood 1977; 49: 651–6.
25. Turner JH, Hutchinson DL, Petricciani JC. Chimerism following fetal transfusion. Report of leucocyte hybridization and
infant with acute lymphocytic leukaemia. Scand J Haematol 1973; 10: 358–366.
26. Utter GH, Nathens AB, Lee TH, Reed WF, Owings JT, Nester TA, Busch MP. Leukoreduction of blood transfusions does
not diminish transfusion-associated microchimerism in trauma patients. Transfusion 2006; 46: 1863–1869.
27. Utter GH, Owings JT, Lee TH, Paglieroni TG, Reed WF, Gosselin RC, Holland PV, Busch MP. Blood transfusion is
associated with donor leukocyte microchimerism in trauma patients. J Trauma 2004; 57: 702–707.
28. Utter GH, Owings JT, Lee TH, Paglieroni TG, Reed WF, Gosselin RC, Holland PV, Busch MP: Microchimerism in transfused trauma patients is associated with diminished donor-specific lymphocyte response. J Trauma 2005; 58: 925–931.
29. Utter GH, Lee TH, Rivers RM, Montalvo L, Wen L, Chafets DM, Reed WF, Busch MP. Microchimerism decades after
transfusion among combat-injured US veterans from the Vietnam, Korean, and World War II conflicts. Transfusion 2008;
48: 1609-15.
30. Utter GH, Owings JT, Lee TH, Paglieroni TG, Reed WF, Gosselin RC, Holland PV, Busch MP. Blood transfusion is
associated with donor leukocyte microchimerism in trauma patients. J Trauma 2004; 57: 702-7.
31. Vervoordeldonk SF, Doumaid K, Remmerswaal EB, Ten Berge IJ, Wilmink JM, De Waal LP, Boog CJ. Long-term detection of microchimaerism in peripheral blood after pretransplantation blood transfusion. Br J Haematol 1998; 102: 1004–
1009.
32. Vietor HE, Hallensleben E, Van Bree SP, Van Der Meer EM, Kaal SE, Bennebroek-Gravenhorst J, Kanhai HH, Brand A,
Claas FH. Survival of donor cells 25 years after intrauterine transfusion. Blood 2000; 95: 2709–2714.
33. Baranyi U, Pilat N, Gattringer M, Wekerle T. A chimerism-based approach to induce tolerance in IgE-mediated allergy.
Crit Rev Immunol 2009; 29: 379-97.
34. Guz K, Orzińska A, Kopeć I, Krzemienowska I, Smolarczyk-Wodzyńska J, Brojer E. Aktualny stan i perspektywy nieinwazyjnej diagnostyki prenatalnej w konfliktach matczyno-płodowych. Journal of Transfus Medicine 2010; 3: 144-154.
444
E. BROJER
35. Brojer E, śupanska B, Guz K, Orzińska A, Kalińska A. Non-invasive determination of fetal RHD status by examination of
cell-free DNA in maternal plasma. Transfusion 2005; 45: 1473-80.
36. Adams KM, Nelson JL. Microchimerism: an investigative frontier in autoimmunity and transplantation. JAMA 2004; 291:
1127–1131.
37. Nelson JL. Microchimerism: incidental byproduct of pregnancy or active participant in human health? Trends Mol Med
2002; 8: 109–113.
38. Pogłód R. Poprzetoczeniowa choroba – przeszczep przeciw gospodarzowi. Acta Hemat Pol 2009; 40: 425–434.
Praca wpłynęła do Redakcji 20.06.2011 r. i została zakwalifikowana do druku 29.06.2011 r.
Adres Autora:
Zakład Immunologii Hematologicznej i Transfuzjologicznej
Instytut Hematologii i Transfuzjologii.
Siedziba Zakładu: Chocimska 5
00-957 Warszawa
Adres do korespondencji:
Gandhi 14
02-776 Warszawa