Definizione e tipi di trapianti
Def.: si intende il trasferimento di cellule, di tessuti e di organi da un
individuo, definito donatore ad un altro, definito ricevente o ospite.
• Lo studio venne effettuato a metà del XX secolo da Peter Medwar , il
quale facendo riferimento agli studi sulla genetica utilizzò topi
appartenenti a dei ceppi selezionati.
• I ceppi selezionati erano singenici , ossia appartenenti all’incrocio tra
fratello e sorella della stessa nidiata per 20 generazioni successive,
ottenendo animali geneticamente identici come lo sono i gemelli
monocoriali che derivano da un solo zigote.
Breve storia dei trapianti
•Il primo trapianto d’organo effettuato è stato il trapianto di rene. Il
23 dicembre 1954 Harrison e Murray a Boston trapiantarono un rene
allo compatibile in un gemello omozigote. Fortunatamente, il
trapianto ebbe successo e durò circa dieci anni.
•Il primo trapianto di polmone fu operato da Hardy nel 1963,
purtroppo però con scarsi risultati: il paziente sopravvisse soltanto
18 giorni.
•Nel 1963, Starzl eseguì il primo trapianto di fegato. Dai primi 171
interventi pionieristici di trapianto di fegato si è giunti agli 8000
trapianti del 1966.
•Nell’anno successivo (1964) Hardy e Webb eseguirono il primo
trapianto di cuore xenogenico scimmia-uomo che durò soltanto
poche ore.
• Nel 1967, in Sud Africa Christian Barnard eseguì il primo trapianto
di cuore.
Breve storia dei trapianti
•Nel 1967, Kelly e Lillehei eseguirono il primo trapianto di
pancreas la cui indicazione è oggi il diabete mellito, la
pancreatine cronica e i certi tumori pancreatici .
•Il primo trapianto d’intestino e’ stato effettuato da Lillehei
nel 1967.
•Agli inizi degli anni ottanta Borel introdusse l’uso della
ciclosporina A come farmaco anti-rigetto. Questa scoperta
permise di controllare i rigetti e impresse velocità allo
sviluppo clinico dei trapianti d’organo.
In Italia
•Il primo trapianto di rene fu eseguito a Roma nel 1966 dal Prof
Paride Stefanini a dai suoi aiuti Prof Raffaello Cortesino e Prof
carlo Umberto Casciani.
•Il primo trapianto di fegato italiano fu eseguito nel 1983 a
Roma dal Prof Raffaello Cortesini
•Il primo trapianto di cuore fu eseguito a Padova nel 1985.
•Il primo trapianto di polmone fu eseguito a Roma nel 1990 al
Policlinico Umberto I dal Prof. Costante Ricci.
Tipi di trapianti
Definizione e tipi di trapianti
Si possono distinguere i seguenti tipi di trapianti :
• ORTOTOPICO : quando l’organo trapiantato è impiantato nella sua
sede naturale dalla quale è stato asportato l’organo corrispondente.
• ETEROTOPICO : quando l’organo trapiantato è impiantato in una
sede diversa dalla sede naturale dalla quale era stato asportato.
•AUTOTRAPIANTO : trapianto di un organo da una parte
all’altra dello stesso animale, sempre accettato.
• TRAPIANTO SINGENICO : trapianto di un organo
proveniente da un topo dello stesso ceppo selezionato ,
sempre accettato.
• TRAPIANTO ALLOGENICO : trapianto di un organo
proveniente da un topo di ceppo selezionato diverso,
rigettato.
• XENOTRAPIANTO : trapianto di un organo proveniente
da un animale di specie diversa , rigettato.
•
Presentazione degli antigeni di istocompatibilità del donatore ai
linfociti T helper del ricevente
La tasca di una molecole MHC
dove viene la presentazione
dell’antigene
Definizione e tipi ti trapianti
La tipizzazione HLA
Tipizzazione tissutale HLA
La prova che ci permette di stabilire in maniera precisa il grado di
compatibilità (o di incompatibilità) tra i tessuti del donatore e del
ricevente , è definita tipizzazione tissutale HLA.
La tipizzazione tissutale HLA consente l’identificazione delle molecole
di MHC a mezzo di anticorpi monoclonali , dei quale ognuno riconosce
una determinata molecole MHC.
E’ una reazione di linfocitotossicità
che si esegue cimentando le cellule
bersaglio (leucociti di solito) con
anticorpi anti-HLA di specificità nota
in presenza di complemento.
Le cellule che esprimono molecole di
istocompatibilità riconosciute
dall’anticorpo muoiono(messe in
evidenza mediante particolari tipi di
colorazione).
La tipizzazione HLA
Tipizzazione genomica HLA:
Si esegue mediante sofisticate tecniche di biologia molecolare, che si
avvalgono della tecnica della ( PCR= polymerase chain reaction ).
Prima dell’esecuzione di un trapianto
bisogna avere la certezza che il ricevente non
abbia nel suo sangue anticorpi preformati
contro antigeni MHC estranei, come può
avvenire in soggetti politrasfusi.
Per verificare questa possibilità , si esegue
una prova , definita “cross-match”(incrocio
reciproco) , che consiste:
• Nell’incubazione in presenza di complemento dei linfociti
dell’eventuale donatore col siero dell’eventuale ricevente.
•Se sono presenti anticorpi che riconoscono le molecole MHC dei
linfociti del donatore , si avrà la lisi di queste cellule.
La tipizzazione HLA cross-match
La scelta del donatore
In caso di disponibilità di un donatore cadavere, i suoi dati vengono
telematicamente comunicati ai Centri di trapianto presso i quali sono
contenuti in un database tutti i dati relativi agli aspiranti riceventi
(liste di attesa).
La selezione del ricevente o dei riceventi , viene fatta sulla base della
compatibilità nell’ambito del gruppo ematico ABO e della più estesa
identità tra gli antigeni HLA.
Gli organi prelevati dal donatore vengono messi in appositi
contenitori ed inviati immediatamente all’ospedale dove è ricoverato
o è stato convocato urgentemente il ricevente.
IL prelievo è spesso eseguito dalla stesse equipe che eseguirà il
trapianto.
Il candidato donatore ideale è in prima istanza un fratello gemello
monocoriale( che condivide i due aplotipi) ed in seconda istanza un
fratello non identico che condivide un aplotipo.
Meccanismo coinvolti nel rigetto
Il rigetto dei trapianti è causato dalla risposta immunitaria cellulo-mediata
attraverso l’intervento della reazione di :
•citotossicità ( CTL e in misura minore tramite ADCC . La cellula a sinistra è la
CTL a destra una cellula tumorale.)
•ipersensibilità di tipo ritardato ( macrofagi )
Meccanismo coinvolti nel rigetto
Nel rigetto si possono distinguere due fasi :
Fase di sensibilizzazione
In questa fase gli alloantigeni attivano sia i linfociti T CD4+, sia i
linfociti CD8+ , mediante il seguente meccanismo :
• gli Ag ( peptidi ) , provenienti dalla processazione delle proteine
derivate dalle cellule del trapianto sono esposti sulle molecole di
classe II delle cellule APC del ricevente ed attivano i linfociti CD4+
specifici , i quali proliferano e si differenziano in TH1.
•I linfociti CD8+ specifici vengono attivati dagli alloantigeni HLA
esposti sulle cellule del trapianto. Nei trapianti degli organi sono
presenti le cellule APC del donatore ( denominati leucociti
viaggiatori ) , in genere cellule dendritiche che migrano nei linfonodi
del ricevente ed essendo riconosciute come estranee, attivano il
linfociti T presenti nelle zone paracorticali.
Fase effettrice
I linfociti T cosi attivati migrano nel tessuto del trapianto e ne causano
il rigetto . I linfociti CD8 si differenziano in CTL attivate ed uccidono le
cellule del trapianto.
I linfociti CD4+ attivati nella fase sensibilizzante (Th1) producono le
citochine implicate nella reazione cellulo-mediata , nel dettaglio:
•L’IL-2 , che promuove la proliferazione dei linfociti T, sia
CD4+ che CD8
•L’IFN-g che determina lo sviluppo della reazione
dell’ipersensibilità ritardata, mediata dai macrofagi
•Il TNF-b, il quale ha un’azione citotossica diretta sulle
cellule del trapianto.
Il rigetto dei trapianti
Il rigetto dei trapianti
Tenendo in considerazione l’aspetto cronologico della comparsa e
l’aspetto delle lesioni tissutali in cui va in contro un organo
trapiantato, possiamo considerare tre tipi di rigetto:
1. iperacuto:
•
compare entro qualche giorno dal trapianto.
•
Si ha quando nel sangue del ricevente sono contenuti
anticorpi che reagiscono con antigeni presenti nelle cellule
trapiantate.
•
Gli antigeni prevalentemente coinvolti sono quelli di gruppo
ABO ed antigeni HLA.
•
L’organo trapiantato va in necrosi per mancato apporto di
ossigeno e di nutrienti Questa è la conseguenza di azione degli
anticorpi preformati con antigeni espressi dalle cellule
endoteliali e dalla susseguente attivazione del complemento.
Il rigetto dei trapianti
2. Acuto :
• interviene in un periodo di tempo compreso tra le due settimane ed
un anno dopo il trapianto.
• E’ mediato dalla reazione di anticorpi e di linfociti T citotossici
dell’ospite verso le molecole di istocompatibilità , espresse dalle
cellule endoteliali e parenchimali dell’organo trapiantato, o verso
peptidi da esse presentate.
3. Cronico :
• si manifesta dopo un maggiore lasso di tempo dal trapianto, cioè
non prima di tre mesi o anche a distanza di qualche anno.
• E’ causato essenzialmente da una reazione di ipersensibilità
ritardata nel corso della quala si ha produzione di citochine (in
particolare di PDGF= plateled derived growth factor) che
stimolano i fibroblasti alla moltiplicazione ed alla produzione di
collagene con la conseguenza che , gradualmente , il parenchima
dell’organo trapiantato viene distrutto e sostituito da estese
cicatrici fibrotiche.
La reazione del trapianto verso l’ospite
(Graft versus host disease=GVHD)
Fra i trapianti più utilizzati e con un buon esito vi è il trapianto di
midollo osseo , che si esegue con l’infusione endovenosa nel ricevente
di un adeguata quantità di midollo osseo, prelevata ad un donatore
quanto più possibile istocompatibile.
Le indicazioni terapeutiche riguardano in questo caso non solo alcune
gravi malattie del sistema emopoietico , in particolare alcune
leucemie, ma anche alcune immunodeficienze congenite.
Il trapianto di midollo può essere:
• autologo, cioè effettuato con un campione di midollo osseo ,
prelevato dallo stesso paziente in un momento di remissione di alcune
forme di leucemia e privato delle cellule neoplastiche eventualmente
presenti
• allogenico, cioè eseguito con cellule midollari provenienti da un
donatore preferibilmente consanguineo.
La reazione del trapianto verso l’ospite
(Graft versus host disease=GVHD)
Nel trapianto di midollo il riconoscimento immunitario ( e la
conseguente reazione) non è espletata dal sistema immunitario
del ricevente verso gli antigeni di istocompatibilità del tessuto
midollare trapiantato perché, prima del trapianto, il paziente
viene totalmente irradiato e/o sottoposto ad adeguato
trattamento farmacologico con farmaci citostatici con duplice
scopo:
A. per eliminare tutte le cellule emopoietiche del
suo midollo , tra le quali quelle che daranno
origine a cellule immunocompetenti , nonché le
cellule leucemiche eventualmente presenti.
B. per preparare un microambiante midollare
idoneo a ricevere adeguatamente le cellule
midollari del donatore.
Saranno le cellule immunocompetenti del donatore , che
derivano dalle cellule midollari trapiantate , a riconoscere
come estranee gli antigeni di istocompatibilità espressi da
tutte le cellule del ricevente.
La reazione del trapianto verso l’ospite
(Graft versus host disease=GVHD)
La reazione del trapianto verso l’ospite , provoca nel ricevente
l’insorgenza della cosi detta malattia da reazione del trapianto verso
l’ospite che può manifestarsi in forma :
• acuta : 1 o 2 mesi dopo il trapianto
• cronica : diversi mesi dopo il trapianto .
La sintomatologia è grave e coinvolge diversi apparati e sistemi,
specialmente la cute, l’apparato digerente ed il fegato.
Ovviamente questa reazione non si verifica nel caso di trapianto autologo
o proveniente da un gemello monocoriale.
Esistono a tutt’oggi diversi metodi per prevenire l’insorgenza della
GVHD.
Principi di prevenzione e di terapia antirigetto
Da un punto di vista teorico il migliore criterio di prevenzione del rigetto
del trapianto è quello dell’impiego di organi prelevati da un donatore dello
stesso gruppo sanguigno ABO ed Rh, i cui antigeni di istocompatibilità
siano in gran parte identici a quelli del ricevente.
Nel caso di trapianto della cornea, che è un tessuto privo di vasi, ed i alcuni
organi , quali il cuore ed il fegato, si può avere una buona sopravvivenza del
trapianto, anche se il donatore è alquanto differente dal ricevente per il
sistema MHC.
I risultati ottenuti dopo numerosi casi si trapianto hanno permesso di
considerare:
1. Nel trapianto di rene la incompatibilità maggiormente
responsabile di rigetto riguarda in ordine decrescente gli
antigeni dei loci DR, B e A.
2. Nel cuore l’espressione degli antigeni di istocompatibilità di
classe I è pressochè esclusivamente effettuata dagli endoteliociti
dei vasi sanguigni mentre è molto scarsa nei miocardiociti, fatto
questo che ha consentito l’esecuzione del trapianto nel solo
ambito della compatibilità ABO tra donatore e ricevente.
Principi di prevenzione e di terapia antirigetto
3. Nel caso del trapianto di fegato , la incompatibilità degli
antigeni del MHC, giuoca un ruolo molto meno importante
, ai fini della sopravvivenza dell’organo trapiantato, in
confronto a quanto riscontrato per il rene perché negli
epatociti l’espressione degli antigeni di istocompatibilità è
di scarso rilievo.
Per evitare che la reazione immune(sia anticorpo che cellulo-mediata) del
ricevente porti al rigetto è necessario sottoporre i portatori di
trapianto a terapia immunosoppressiva.
Per effettuare questo si sono adoperati diversi framaci, trai quali al
momento, la ciclosporina si è dimostrato quello dotato di maggiore
efficacia, tanto da permettere per moltissimi anni la sopravvivenza e
la funzione dell’organo trapiantato.
Principi di prevenzione e di terapia antirigetto
Cenni di terapia
Per essere sicuri che un trapianto allogenico possa attecchire, si deve
trattare il paziente, il più presto possibile, con farmaci
immunosoppressivi non specifici, quali :
•Inibitori mitodici ( azatioprina )
•Corticosteroidi
•Metaboliti fungini ( ciclosporina )
L’uso di questi farmaci induce nel paziente uno stato di
immunodepressione generalizzata nei confronti di tutti gli Ag non solo
quelli HLA, provocando effetti collaterali, quali :
•Aumento di sviluppare infezioni
•Aumento di sviluppare tumori
L’uso di immunodepressivi non previene il rigetto del trapianto di tipo
cronico.
Sono in fase di sperimentazione farmaci basati su anticorpi
monoclonali che inibiscono la costimolazione dei linfociti T.
