Immunologie der Keratoplastik: Macht HLA-Matching bei lamellären Verfahren Sinn?

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Immunologie der Keratoplastik ist vor allem in Mausmodellen gut untersucht. Hier werden die Antigene des Transplantats überwiegend indirekt, d. h. über antigenpräsentierende Zellen des Empfängers präsentiert. Daher werden Abstoßungsreaktionen primär nicht durch Unterschiede im MHC-System (dem HLA-Äquivalent der Maus) induziert. Insofern ist MHC-Matching im Mausmodell zur Abstoßungsprophylaxe ungeeignet. Ob sich diese Erkenntnisse auf den Menschen übertragen lassen, ist aufgrund des unterschiedlichen klinischen Bildes der Abstoßungsreaktionen fraglich.

Methoden: Experimentelle Untersuchungen zur Pathophysiologie der Abstoßung nach Keratoplastik verbieten sich am Menschen. Mit den jüngeren Keratoplastikmethoden wurden allerdings (unbeabsichtigt) einige richtungsweisende Feldstudien durchgeführt. Wir diskutieren, welche Rückschlüsse auf die pathophysiologischen Abläufe möglich sind. Vor diesem Hintergrund bewerten wir den potenziellen Nutzen des HLA-Matchings für die einzelnen Verfahren.

Ergebnisse: Eine Vielzahl von klinischen Beobachtungen bei den neueren Operationsmethoden weist darauf hin, dass am Menschen der direkte Weg der Antigenpräsentation (über antigenpräsentierende Zellen des Transplantats) eine wichtige Rolle spielt. Zusätzlich wurden am Menschen Hinweise auf die Bedeutung von spenderspezifischen Anti-HLA-Antikörpern gefunden. Diese Annahmen begründen, dass – anders als im Mausmodell – HLA-Matching zur Primärprophylaxe von Abstoßungsreaktionen prinzipiell geeignet sein kann.

Schlussfolgerungen: Da Abstoßungsreaktionen nach Descemet Membrane Keratoplasty (DMEK) i. d. R. nicht beobachtet werden, ist hier HLA-Matching nicht sinnvoll. Ähnliches gilt für die tiefe anteriore lamelläre Keratoplastik. Dort sind Abstoßungsreaktionen i. d. R. reversibel. Für die perforierende Keratoplastik sollte HLA-Matching allerdings erwogen werden. Dies gilt besonders für die Augen mit erhöhtem Abstoßungsrisiko.

Abstract

Background: The immunological mechanisms of graft rejections after penetrating keratoplasty are largely investigated in rodent models. Here, antigens are predominantly processed by host antigen presenting cells (APCs). For this reason, graft rejections are not primarily triggered by mismatches in the major histocompatibility complex (MHC). Consequently, MHC matching (equivalent of HLA matching) does not robustly prevent immunological graft rejections in mice. This, however, may not apply to humans because anatomy and the clinical picture of immune reactions differ vastly.

Methods: Immunological experiments are not feasible in humans for ethical reasons. However, the recent surgical modifications in keratoplasty inadvertently gave rise to several interesting immunological field experiments. We herein discuss the potential insight into human graft rejections from selected clinical observations. On this basis, we have evaluated HLA matching for keratoplasty techniques.

Results: Several clinical observations hint towards an active role of donor-derived APCs in graft rejections after human keratoplasty. Additionally, donor-specific anti-HLA antibodies may play a significant role. On this basis we suggest that HLA matching is potentially beneficial in human keratoplasty in contrast to the situation in mice.

Conclusions: Graft rejections are rarely observed after Descemet membrane keratoplasty (DMEK). For this reason, we do not recommend HLA matching here. The same is true for deep anterior lamellar keratoplasty, where graft rejections can usually be treated well. However, HLA matching is a viable option in penetrating keraotplasty. This is especially true for high-risk eyes.

Schlüsselwörter

Kornea - Keratoplastik - Abstoßung - HLA-Matching

Key words

cornea - keratoplasty - graft rejection - HLA-matching

• Literatur

• 1 Niederkorn JY. The induction of anterior chamber-associated immune deviation. Chem Immunol Allergy 2007; 92: 27-35
• 2 Illigens BM, Yamada A, Fedoseyeva EV et al. The relative contribution of direct and indirect antigen recognition pathways to the alloresponse and graft rejection depends upon the nature of the transplant. Hum Immunol 2002; 63: 912-925
• 3 Yamagami S, Dana MR, Tsuru T. Draining lymph nodes play an essential role in alloimmunity generated in response to high-risk corneal transplantation. Cornea 2002; 21: 405-409
• 4 Archbold JK, Ely LK, Kjer-Nielsen L et al. T cell allorecognition and MHC restriction–A case of Jekyll and Hyde?. Mol Immunol 2008; 45: 583-598
• 5 Streilein JW, Arancibia-Caracamo C, Osawa H. The role of minor histocompatibility alloantigens in penetrating keratoplasty. Dev Ophthalmol 2003; 36: 74-88
• 6 Hargrave SL, Mayhew E, Hegde S et al. Are corneal cells susceptible to antibody-mediated killing in corneal allograft rejection?. Transpl Immunol 2003; 11: 79-89
• 7 Mayer WJ, Irschick UM, Moser P et al. Characterization of antigen-presenting cells in fresh and cultured human corneas using novel dendritic cell markers. Invest Ophthalmol Vis Sci 2007; 48: 4459-4467
• 8 Ardjomand N, Komericki P, Radner H et al. Bedeutung der Gewebslagerzeit für den Erfolg nach kornealer Transplantation. Ophthalmologe 1997; 94: 703-706
• 9 Simon M, Fellner P, El-Shabrawi Y et al. Influence of donor storage time on corneal allograft survival. Ophthalmology 2004; 111: 1534-1538
• 10 Sundmacher R, Reinhard T, Althaus C. Homologe zentrale Limbokeratoplastik bei Limbusstammzellschäden Retrospektive auf 3 Jahre Erfahrung. Ophthalmologe 1997; 94: 897-901
• 11 Reinhard T, Spelsberg H, Henke L et al. Long-term results of allogeneic penetrating limbo-keratoplasty in total limbal stem cell deficiency. Ophthalmology 2004; 111: 775-782
• 12 Spelsberg H, Reinhard T, Henke L et al. Penetrating limbo-keratoplasty for granular and lattice corneal dystrophy: survival of donor limbal stem cells and intermediate-term clinical results. Ophthalmology 2004; 111: 1528-1533
• 13 Böhringer D, Reinhard T, Sundmacher R. Systematische EDV-gestützte Erfassung der Nachuntersuchungsdaten von Keratoplastikpatienten 10-jähriger Erfahrungsbericht. Klin Monatsbl Augenheilkd 2003; 220: 253-256
• 14 Böhringer D, Daub F, Schwartzkopff J et al. Operational post-keratopasty graft tolerance due to differential HLAMatchmaker matching. Mol Vis 2010; 16: 2362-2367
• 15 POLACK FM. Histopathological and histochemical alterations in the early stages of corneal graft rejection. J Exp Med 1962; 116: 709-718
• 16 Daya SM, Ilari FA. Living related conjunctival limbal allograft for the treatment of stem cell deficiency. Ophthalmology 2001; 108: 126-133
• 17 Olson EA, Tu EY, Basti S. Stromal rejection following deep anterior lamellar keratoplasty: implications for postoperative care. Cornea 2012; 31: 969-973
• 18 Feizi S, Javadi MA, Kanavi MR. Cellular changes of donor corneal tissue after deep anterior lamellar keratoplasty versus penetrating keratoplasty in eyes with keratoconus: a confocal study. Cornea 2010; 29: 866-870
• 19 Des Marchais B, Bazin R, Boisjoly HM et al. Role of presensitization and donor-recipient crossmatching in corneal graft outcome. Cornea 1998; 17: 141-145
• 20 Sel S, Schlaf G, Schurat O et al. A novel ELISA-based crossmatch procedure to detect donor-specific anti-HLA antibodies responsible for corneal allograft rejections. J Immunol Methods 2012; 381: 23-31
• 21 Böhringer D, Reinhard T, Duquesnoy RJ et al. Beneficial effect of matching at the HLA-A and -B amino-acid triplet level on rejection-free clear graft survival in penetrating keratoplasty. Transplantation 2004; 77: 417-421
• 22 Duquesnoy RJ. HLAMatchmaker: a molecularly based algorithm for histocompatibility determination. I. Description of the algorithm. Hum Immunol 2002; 63: 339-352
• 23 Jin Y, Chauhan SK, Saban DR et al. Role of CCR7 in facilitating direct allosensitization and regulatory T-cell function in high-risk corneal transplantation. Invest Ophthalmol Vis Sci 2010; 51: 816-821
• 24 Reinhard T, Böhringer D, Enczmann J et al. HLA class I and II matching improves prognosis in penetrating normal-risk keratoplasty. Dev Ophthalmol 2003; 36: 42-49
• 25 Ignatius R, Hoffmann F. Typisierung beim HLA-Matching. Ophthalmologe 2007; 104: 213-218
• 26 Böhringer D, Reinhard T, Böhringer S et al. Predicting time on the waiting list for HLA matched corneal grafts. Tissue Antigens 2002; 59: 407-411