C. Hammer

Experimentelle Xenotransplantation in entfernt stammesverwandten Speciessystemen

Summary1.Mechanism and modification of the hyperacute xenogeneic rejection in widely divergent species, pig—dog and sheep—dog has been investigated.2.Cellular blood components like thrombocytes, poly-morph-nuclear leucocytes and lymphocytes as well as humoral components like complement and antibodies participate in this reaction. These factors are all heavily involved in the first minutes of xenogeneic rejection.3.The cytotoxic effect of antibodies, specially preformed natural antibodies, on kidney surface antigens is revealed in liberation of cellular encymes, intracellular potassium as well as in the development of proteinuria, histuria, and histemia in controls and experimental groups.4.Survival time and renal blood flow ine-vivo perfused kidneys was improved by immunisation of recipients with liver protein of the donor species with Freunds adjuvants in the combination sheep to dog and without Freunds adjuvants in the system pig to dog. Immunisation of the recipient induced the production of complement fixing antibodies and hemagglutinins. These provocated antibodies exceeded the titers of the preformed antibodies.5.Delayed decrease of renal blood flow, the start of urine production and the initially small amounts of free cellular encymes and potassium in kidneys of immunized recipients gave raise to the suggestion, that xenogeneic enhancing antibodies are able to block cell surface antigens and therefore protect them against the influence of cytotoxic antibodies.6.Transfer of hyperimmunsera on untreated dogs showed similar results and supports the idea, that antigen masking antibodies are the reason for the prolongation of the xenogeneic kidney grafts.Zusammenfassung1.Der Mechanismus der hyperakuten xenogenen Abstoßungsreaktion in zoologisch entfernt verwandten Tierarten: Schwein—Hund und Schaf—Hund und deren Beeinflußbarkeit wurden untersucht.2.Celluläre Blutbestandteile wie Thrombocyten, Granulocyten und Lymphocyten sowie humorale Anteile wie Komplement und Antikörper nehmen an der Reaktion teil. Die Beeinflussung dieser Faktoren findet besonders in den ersten Minuten der Abstoßung statt.3.Die Wirkung der Antikörper, insbesondere der präformierten natürlichen Antikörper, auf die Oberflächenantigene der Nierenzellen kommt zum Ausdruck im Freiwerden von Zellenzymen, intracellulärem Kalium sowie einer Proteinurie, Histurie und Histämie in Kontroll- und Versuchsgruppen.4.Immunisierung der Empfänger mit Leberantigen vom Spender zusammen mit Freundschem Adjuvans im System Schaf—Hund und ohne Freundsches Adjuvans im System Schwein—Hund verlängerte bei E vivo-Perfusion die Überlebenszeit der Nieren und verbesserte den renalen Blutfluß. Die Immunisierung der Empfänger führte zu einer Provozierung von komplementbindenden und hämagglutinierenden Antikörpern, die die Werte der präformierten Antikörper dieser Klassen übersteigen.5.Der verzögerte Abfall des RBF, die in Gang kommende Urinproduktion und die anfangs schwächere Ausschwemmung von Enzymen und Kalium in den Nieren, die durch immunisierte Tiere perfundiert wurden, läßt vermuten, daß xenogene „Enhancing“-Antikörper in der Lage sind, wenigstens anfänglich die Zelloberflächenantigene zu blockieren und so vor dem Einwirken cytotoxischer Antikörper zu schützen.6.Übertragung von Hyperimmunseren auf unbehandelte Hunde führte zu gleichen Ergebnissen und stützt die Annahme, daß antigenmaskierende Antikörper die Ursache der Verlängerung der Überlebenszeit der Transplantate sein dürften.

[Long-term graft survival in the xenogeneic system wolf-dog (author's transl)].

SummaryIn contrast to the zoological definition that wolf and dog belong to different species, it is shown by this study that in terms of immunology both species appear to be even closer related than DL-A compatible and MLC negative unrelated dogs. However, this close relationship is not expressed in DL-A or MLC tissue typing. Wolf skin-graft survival time in untreated dogs was 12,5, in AlG-treated dogs 85,6 days. The survival time in this system may be less dependent on DL-A or MLC histocompatibility than on other genetic systems, which are hitherto not sufficiently defined. An accidental, speciesspecific accordance in these systems may explain the obviously weak histocompatibility barrier between wolf and dog. It is concluded that in certain species-combinations xenotransplantation could be more successful than random allotransplantation. The availability of a xenogeneic species related to man similar as wolf to dog would markedly facilitate clinical xenotransplantation.ZusammenfassungDas zoologisch als xenogen bezeichnete System Wolf-Hund ist nach immunologischen Kriterien näher verwandt als DL-A-kompatible und MLC-negative unverwandte Hunde. Unbehandelte Hauttransplantate wurden nach 12,5 Tagen (Allotransplantate verwandter Hunde nach 9,1 Tagen) abgestoßen. Immunsuppression mit ALG verlängert diese Überlebenszeit erheblich auf 85,6, im Einzelfall über 200 Tage. Es liegt hier eine Spender-Empfänger-Kombination vor, deren schwache Histoinkompatibilität durch MLC und DL-A nicht zum Ausdruck kommt. Vermutlich ist sie durch andere genetische Systeme bedingt, die heute noch nicht zu bestimmen sind. Es konnte jedenfalls gezeigt werden, daß Transplantationen zwischen unterschiedlichen Spezies sogar mit besserem Erfolg als bei nicht verwandten Allotransplantaten möglich sind. Ziel der weiteren Forschung muß es sein, ein solches System auch für die menschliche Transplantation zu finden. Damit wären klinische Xenotransplantationen in größerem Ausmaß als bisher möglich.

Untersuchungen von Nierentransplantaten im nah verwandten Speziessystem Fuchs-Hund

Transplantation of xenogeneic kidneys from European redfoxes into mongrel dogs was performed using an ‘en bloc’ technique. In order to study the type of graft rejection in animals of the same zoologic

[Experimental xenografting in widely divergent species. Modification of the hyperacute xenogeneic rejection of kidneys from pigs (donor) by extreme hemodilution of dogs (recipients) (author's transl)].

SummaryE vivo hemoperfusion of pig kidneys by untreated dogs results in a complete deterioration of function within 15 min caused by a hyperacute xenogeneic rejection. Flush out of these kidneys by a special perfusion solution of 4°C is already able to delay the complete stop of the renal blood flow to approximately 2 hrs.Preformed natural antibodies together with complement, platelets, white blood cells and vasoactive substances are discussed to be the reason for this type of graft rejection.Extreme isovolemic hemodilution of the recipient dog with 6% Dextran 60 to a hematocrit of 7.5% eliminates most of the preformed natural antibodies. In parallel, all other factors like complement,γ globulins, thrombocytes and leucocytes are significantly decreased.The wash out of these factors by gradually replacing whole blood with only Dextran 60 and washed autologous erythrocytes leads to a striking mitigation of the xenogeneic reaction, resulting in a prolongation of the functional survival as indicated by extending the renal blood flow up to 11 hrs and a tremendous increase of urine production.ZusammenfassungE vivo-Hämoperfusion von Schweinenieren durch unbehandelte Hunde führt schon nach 15 min zu einem völligen Funktionsausfall der Organe auf Grund der hyperakuten xenogenen Abstoßungsreaktion. Eine Vorperfusion der Nieren mit einer 4°C-Nierenperfusionslösung verzögert das Sistieren des renalen Blutflusses um fast 2 Std.Präformierte natürliche Antikörper zusammen mit Komplement, Thrombocyten, Leukocyten sowie von vasoaktiven Substanzen werden als auslösende Momente bei dieser Transplantatabstoßung diskutiert.Extreme isovolämische Hämodilution des Empfängers mit 6% Dextran 60 bis zu einem Hämatokrit von 7,5% eliminiert den größten Teil der präformierten natürlichen Antikörper. Gleichzeitig werden alle anderen Blutbestandteile wie Komplement und Zellen deutlich vermindert.Die Reduzierung dieser Faktoren durch graduellen Ersatz des Gesamtblutes mit Dextran 60 und gewaschenen autologen Erythrocyten führt zu einer signifikanten Abschwächung der xenogenen Abstoßungsreaktion und damit zu einer Verbesserung der Funktion, die sich in einer Verlängerung der Nierendurchblutungszeit und einem starken Anstieg der Urinproduktion äußert.

Hämatoporphyrin-Derivat (HpD) — Photosensibilisierende Substanz zur Laservermittelten Frühdiagnose und Therapie von Tumoren

Hamatoporphyrin-Derivat (HpD) wird nach intravenoser Verabreichung im Anschlus an eine rasche Clearance des Normalgewebes selektiv in Tumoren eingelagert.

Laserbestrahlung von Blasentumoren nach Photosensibilisierung mit Hämatoporphyrin-Derivat — eine neue Therapiemöglichkeit?

Hamatoporphyrin (Abb. 1) und sein Derivat Hpd haben sich wegen ihrer selektiven Speicherung in tumorosen Geweben als photosensibilisierende Substanzen fur eine tumorspezifische Behandlung auch in der Humanmedizin besonders geeignet erwiesen [1, 2].

Farblasertherapie photosensibilisierter Blasentumoren

Die von uns durchgefuhrten experimentellen Untersuchungen haben die Entwicklung eines tumorselektiven Diagnose- und Therapieverfahrens von Blasentumoren zum Ziel. Voraussetzung hierfur ist die Erfahrung, das intravenos verabreichtes Hamatoporphyrin-Derivat (Hpd) in Tumoren selektiv gespeichert wird (2). Die Substanz bewirkt die Photosensibilisierung des Gewebes. Eine Lichtexposition derart vorbehandelter Tumoren fuhrt uber die Hpd-vermittelte Freisetzung von Singulett-Sauerstoff zur Schadigung der Zellmembran und cytoplasmatischer Organellen und damit Tumordestruktion (7). Violettes Licht regt das Hpd-speichernde Gewebe zu einer Rotfluorescenz an (5). Uber die erfolgreiche tumorspezifische Diagnose und Therapie photosensibilisierter Tumoren auch beim Menschen wurde neuerdings mehrfach berichtet (1, 4, 8). Die Diagnose und Behandlung nur endoskopisch erreichbarer photosensibilisierter Tumoren scheiterte bislang daran, das ausreichend energiestarke Lichtquellen und endoskopische Transmissionssysteme fehlten. Erst die Entwicklung spezieller Lasersysteme und Lichtleiter hat diesbezuglich neue Moglichkeiten eroffnet.

Grundlagen und Ergebnisse xenogener Organtransplantationen

Unter xenogener Transplantation versteht man die Ubertragung von Geweben und Organen zwischen Individuen unterschiedlicher Tierarten. Diese Moglichkeit eroffnet ein nahezu unubersehbares Spektrum von Spender-Empfanger-Kombinationen. Allerdings ware es die Arbeit von Generationen, alle in Frage kommenden Kombinationen auf den Grad der jeweiligen Vertraglichkeit bzw. Unvertraglichkeit und der dabei beteiligten immunologischen Faktoren experimentell zu analysieren. Deshalb wurden die Studien an Tiermodellen mit klar definierter zoologischer Disparitat durchgefuhrt, die es ihrerseits erlauben, Analogieschlusse auf andere Spender-Empfanger-Kombinationen zu ziehen, auch auf solche, bei denen der Mensch der Organempfanger ist.

Antitumor-Antikörper in Seren von Patienten mit Blasenkarzinomen

Es kann als gesichert angenommen werden, das Patienten mit malignen Tumoren Antikorper gegen Tumorantigene bilden. Dieser Vorgang ist vereinfacht und schematisch in Abbildung 1 aufgezeigt. Nach Antigenerkennung durch einen Immunozyten beginnt die Antikorperproduktion und Freisetzung derselben als zirkulierende Antikorper. Ausgehend von dieser Tatsache suchten wir im Serum von Patienten mit Blasenkarzinomen verschiedener Stadien nach solchen Antitumor-Antikorpern.

Suppressorzellaktivität im peripheren Blut von Blasenkarzinompatienten

Aufgrund klinischer Beobachtungen darf man davon ausgehen, das, ausgelost durch eine Neoplasie, Mechanismen des Immunsystems aktiviert werden, die ihrerseits das Tumorwachstum kontrollieren. Diese „Immunosurveillence“ ist ein komplexes System von Regelkreisen, die zweifellos einen Einflus auf Prognose und Ausgang der malignen Erkrankung haben. Die fur den Patienten wichtigen tumorzytotoxischen Effektorzellen sind T-Lymphozyten, wahrscheinlich auch Monozyten, deren Funktion durch so-genannte Regulatorlymphozyten gesteuert wird. Das in Abbildung 1 gegebene Schema uber Reifungsvorgange von Effektor- und Regulatorlymphozyten wurde den Untersuchungen zugrunde gelegt.