fot. iStock

Transfusion-associated graft-versus-host disease (TA-GvHD)

STRESZCZENIE: Choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi (TA-GvHD) jest dość często występującą niepożądaną reakcją u biorców allogenicznych przeszczepów komórek macierzystych. Warunkiem jej wystąpienia jest przetoczenie immunokompetentnych limfocytów do organizmu biorcy, którego system immunologiczny jest niezdolny do ich zniszczenia lub dawca jest homozygotą pod względem jednego z haplotypów układu HLA biorcy. Powoduje to, że przetoczone limfocyty T nie są niszczone przez sprawny układ odpornościowy, ponieważ traktowane są jako własne. TA-GvHD charakteryzuje ostry zespół objawów klinicznych takich jak: objawy ze strony układu pokarmowego, zmiany skórne oraz upośledzenie funkcji szpiku (pancytopenia). Czynniki ryzyka leżące u podstaw rozwoju TA-GvHD nie są w pełni zdefiniowane, ale zaobserwowano je u osób z wrodzonym lub nabytym niedoborem odporności, przetoczeniami składników krwi pobranych od krewnych, transfuzją wewnątrzmaciczną i transfuzjami płytek krwi dobranymi w układzie HLA. Przetoczenia wszystkich komórkowych składników krwi takich, jak krwinki czerwone, krwinki płytkowe i koncentraty granulocytarne mogą wpływać na TA-GvHD.
SŁOWA KLUCZOWE: TA-GvHD, limfocyty, objawy kliniczne
SUMMARY: Transfusion-associated graft-versus-host disease (TA-GvHD) is quite a common adverse reaction observed after the transplantation of allogenic stem cells. It occurs when a recipient’s immune system is unable to recognize and destroy the transfused T-lymphocytes or when the donor is homozygous for one of the haplotypes of the recipient HLA system. The transfused T lymphocytes are not destroyed by the efficient immune system of the recipient because they are treated as its own. TA-GvHD is an acute clinical syndrome which involves damage to gastrointestinal tract, skin and bone marrow (pancytopenia). The risk factors underlying the development of TA-GvHD are not fully defined, but it is commonly seen in individuals with congenital or acquired immunodeficiency, transfusions from blood relatives, intrauterine transfusion and HLA-matched platelet transfusions. Transfusions of all cellular blood components, including red cells, platelet and granulocyte concentrates, may implicate TA-GvHD.
KEYWORDS: TA-GvHD, lymphocyte, clinical syndromes

Przetaczanie składników krwi wraz z zawartymi w nich leukocytami może wywołać u biorcy wiele niepożądanych reakcji opartych na mechanizmach o podłożu immunologicznym. Do reakcji tych należą m.in.: niehemolityczne gorączkowe reakcje poprzetoczeniowe (ang. febrile non-hemolytic transfusion reactions; FNHTRs), poprzetoczeniowa ostra niewydolność oddechowa (ang. transfusion-related acute lung injury; TRALI), alloimmunizacja antygenami układu HLA oraz poprzetoczeniowa choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi (ang. transfusion-associated graft-versus-host disease; TA-GvHD) (tab. 1) [1, 2]. Choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi jest dość często występującą niepożądaną reakcją u biorców allogenicznych przeszczepów komórek macierzystych. Warunkiem wystąpienia potransfuzyjnej GvHD jest przetoczenie immunokompetentnych, allogenicznych limfocytów dawcy do organizmu biorcy, którego system immunologiczny jest niezdolny do ich zniszczenia. Stwierdzono także przypadki TA-GvHD u biorców, którzy otrzymali składniki krwi od dawcy, który jest homozygotą pod względem jednego z haplotypów układu HLA biorcy. Powoduje to, że przetoczone limfocyty T nie są niszczone przez sprawny układ odpornościowy biorcy, ponieważ traktowane są jako własne. W związku z tym limfocyty namnażają się i niszczą komórki biorcy kodowane przez drugi haplotyp HLA [3, 4].

TA-GvHD − rys historyczny

Trudno określić, od kiedy przyczynę rozwinięcia TA-GvHD zaczęto łączyć z przetoczeniami składników krwi i zawartymi w nich limfocytami T. Wprawdzie już w latach 50. opisywano,,pooperacyjne erytrodermie”, jednak objawów tych nie kojarzono z przetoczeniami krwi. Dopiero kiedy w 1965 roku opisano pierwszy przypadek TA-GvHD jako powikłanie występujące po przetoczeniu krwi dzieciom z ciężkimi zaburzeniami odporności zaczęto łączyć tę niepożądaną reakcję z przetoczeniami składników krwi [5]. W ciągu następnych 15 lat opisano szereg przypadków TA-GvHD u chorych z ciężkimi, złożonymi niedoborami odpornościowymi, z zespołem Wiskotta-Aldricha, u noworodków z chorobą hemolityczną, a także w przypadkach chorób rozrostowych układu krwiotwórczego, takich jak: ziarnica złośliwa i chłoniaki nieziarnicze, ostra białaczka limfoblastyczna i szpikowa oraz przewlekła białaczka limfatyczna. Zauważono również, że transfuzje wymienne i dopłodowe zwiększają ryzyko wystąpienia tego powikłania. Od wczesnych lat 80. XX wieku TA-GvHD opisywano także u osób z prawidłową odpornością. W 1986 roku opisano pierwszy przypadek TA-GvHD jako powikłanie poprzetoczeniowe po operacji tętniaka aorty u Japończyka, u którego nie wykryto niedoborów odpornościowych. W tych przypadkach dużą rolę w patogenezie choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi odgrywa stopień zróżnicowania pomiędzy antygenami dawcy i biorcy [6, 7].

Patogeneza TA-GvHD

TA-GvHD występuje na skutek uszkodzeń tkanek biorcy powstałych w wyniku interakcji komórek układu immunologicznego dawcy i biorcy. W procesie niszczenia komórek gospodarza przez limfocyty zawarte w przetoczonym składniku krwi uczestniczą różne subpopulacje limfocytów, interleukiny, cytokiny prozapalne i cząstki adhezyjne. Na początku tego procesu komórki dendrytyczne i makrofagi biorcy, pełniące fizjologiczną funkcję komórek prezentujących antygen (ang. antigen presenting cells, APC), prezentują antygeny HLA biorcy przetoczonym limfocytom T. Wydzielana przez makrofagi interleukina-1 (IL-1) i czynnik pobudzający tymocyty aktywują pomocnicze limfocyty T CD4+, które wydzielają interleukinę-2 (IL-2) pobudzającą z kolei limfocyty CD8+. Aktywacja limfocytów T jest sygnałem stymulującym uwalnianie cytokin z różnych komórek, w wyniku czego dochodzi do klonalnej proliferacji limfocytów T, różnicujących się na komórki cytolityczne lub komórki wydzielające limfokiny. Na tym etapie występuje niekontrolowane wydzielanie ogromnej ilości cytokin bezpośrednio oddziałujących na komórki docelowe biorcy lub działających pośrednio przez pobudzenie komórek linii hematopoetycznej, takich jak: limfocyty B, limfocyty cytotoksyczne lub makrofagi. Komórki te stają się wtórnymi efektorami i razem z cytokinami powodują uszkodzenia, a następnie śmierć komórki docelowej biorcy [4, 8, 9]. Wprawdzie poprzetoczeniowa GvHD występuje stosunkowo rzadko (zachorowalność ocenia się w przybliżeniu na 0,1-1%, i to przede wszystkim u pacjentów z chorobami rozrostowymi układu krwiotwórczego i chorobami limfoproliferacyjnymi), to ze względu na brak skutecznego leczenia i wysoką śmiertelność (> 90%) powikłanie to stanowi poważny problem w praktyce klinicznej [10, 11].

Obraz kliniczny TA-GvHD

Poprzetoczeniową chorobę przeszczep przeciwko gospodarzowi charakteryzuje ostry zespół objawów klinicznych, takich jak: objawy ze strony układu pokarmowego (brak łaknienia, nudności, wymioty, bóle brzucha, oraz ciężka biegunka z domieszką krwi), zmiany skórne oraz upośledzenie funkcji szpiku (pancytopenia). Pierwsze objawy pojawiają się po około dwóch tygodniach od przetoczenia krwi lub jej składników. Natomiast w przypadku ostrej postaci tej niepożądanej reakcji niektóre objawy, takie jak: gorączka, wysypka skórna, nudności, wymioty, biegunka, mogą pojawić się już po dwóch dniach od przetoczenia składnika krwi. Zazwyczaj pierwszego lub drugiego dnia po wystąpieniu gorączki zaczynają się pojawiać zmiany skórne, w postaci wysypki plamisto-grudkowej, która następnie rozszerza się, obejmując także kończyny. Charakterystycznym objawem TA-GvHD jest pancytopenia. Prawdopodobnie jej przyczyną jest fakt, że limfocyty dawcy rozpoznają i niszczą obce komórki szpiku biorcy. W przypadku przeszczepienia szpiku nie dochodzi do tego procesu, ponieważ limfocyty biorcy pochodzą głównie od dawcy. Porównanie objawów w przebiegu GvHD po przeszczepieniu komórek macierzystych szpiku (BMTA-GvHD) z objawami GvHD po przetoczeniu składników krwi przedstawiono w tab. 2 [12, 13].

Diagnostyka TA-GvHD

Objawy kliniczne, takie jak gorączka, rumień, dysfunkcja wątroby, które bardzo często występują także w innych jednostkach chorobowych, mogą jedynie sugerować TA-GvHD, ale nie są patognomoniczne. Dowodem przekonującym, że u pacjenta zdiagnozowano TA-GvHD, jest wykrycie w badaniu histopatologicznym (wycinki skóry) nacieków limfocytarnych oraz licznych zmian komórkowych, takich jak zwyrodnienie komórek warstwy skóry właściwej, dyskeratozy lub hyperkeratozy. Potwierdzenie wyników uzyskuje się poprzez określenie antygenów HLA dawcy i biorcy, stosując konwencjonalne metody typowania HLA lub używając metod biologii molekularnej. Wykorzystując łańcuchową reakcję polimerazy (PCR) i stosując odpowiednie sondy DNA, można wykazać obecność obcych, restrykcyjnych fragmentów DNA o dużym polimorfizmie we krwi obwodowej i szpiku pacjenta. Przebieg choroby jest jednak zazwyczaj gwałtowny i krótki, co uniemożliwia przeprowadzenie niezbędnej diagnostyki [14, 15].

Leczenie TA-GvHD

Podejmowano próby leczenia TA-GvHD wysokimi dawkami kortykosteroidów, azatiopryną, globuliną antytymocytarną, metotrexatem i cyklosporyną. Stosowano dożylnie immunoglobuliny, promieniowanie UV oraz inhibitory ludzkiego czynnika martwicy nowotworów (ang. tumor necrosis factor, TNF) takie jak pentoksyfilina. Leczenie jest nieskuteczne, a oporność na stosowane leki jest spowodowana prawdopodobnie tym, że układ limfohematopoezy biorcy nie jest w stanie wrócić do pierwotnej postaci [8, 16, 17].

Czynniki wpływające na rozwinięcie TA-GvHD

Na rozwinięcie i przebieg choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi TA-GvHD ma wpływ wiele czynników, takich jak:

• rodzaj przetaczanych składników krwi, zawierających różne liczby immunokompetentnych limfocytów, zdolnych do proliferacji w organizmie biorcy,
• zasadnicza choroba pacjenta, a więc stan odporności pacjenta i jego zdolność do odpowiedzi immunologicznej,
• różnice w zakresie antygenów zgodności tkankowej pomiędzy dawcą i biorcą,
• niektóre czynniki mikrobiologiczne.    

Nie można jednoznacznie stwierdzić, jaka dawka limfocytów, stanowiących zanieczyszczenia składników krwi może spowodować wystąpienie TA-GvHD. Na podstawie badań przeprowadzanych na zwierzętach, stwierdzono, że dawka 10⁷ limfocytów dawcy/kg masy ciała biorcy (mcb) jest wystarczająca do wywołania choroby. Spośród składników krwi przeznaczonych do użytku klinicznego, wystarczającą do wywołania TA-GvHD liczbę limfocytów zawierają wszystkie komórkowe składniki krwi (tab. 3), natomiast w piśmiennictwie pokazały się doniesienia informujące o wystąpieniu TA-GvHD u dzieci z ciężkimi niedoborami immunologicznymi, po przetoczeniu osocza zawierającego tylko 8 x 10⁴ limfocytów dawcy/kg mcb [18]. Wprawdzie dotychczas TA-GvHD nie wystąpiła po przetoczeniu rozmrożonych KKCz, to na podstawie wyników z mieszanej hodowli limfocytów (ang. mixed lymphocyte culture, MLC) in vitro stwierdzono, że zawiera on odpowiednią liczbę żywotnych limfocytów i powinien być stosowany z dużą ostrożnością.

Nie można także jednoznacznie oszacować ryzyka wystąpienia TA-GvHD w zależności od zasadniczej choroby biorcy. Uważa się, że ogromną rolę w patogenezie tej choroby odgrywa stan odporności i zdolność do odpowiedzi immunologicznej biorcy. Za szczególnie narażonych na wystąpienie tego powikłania uznano pacjentów z różnymi zaburzeniami odporności (zwłaszcza ze zmniejszoną odpornością komórkową). Są to: osoby po przeszczepieniu krwiotwórczych komórek macierzystych (szpiku, krwi obwodowej lub krwi pępowinowej), wcześniaki i noworodki po dopłodowych lub wymiennych transfuzjach krwi z powodu choroby hemolitycznej noworodków oraz pacjenci z chorobami układu krwiotwórczego, chorobami limfoproliferacyjnymi lub guzami litymi, u których zaburzenia odpornościowe wynikają z choroby podstawowej lub są wynikiem stosowanego leczenia. Istnieje pogląd, że chorzy z chłoniakami, a w szczególności z ziarnicą złośliwą, ze względu na głębokie upośledzenie odporności komórkowej w przebiegu tych chorób stanowią grupę wyższego ryzyka wystąpienia TA-GvHD niż chorzy z ostrymi białaczkami [19]. TA-GvHD występuje także u osób z prawidłową odpornością. Przykładem mogą być publikacje z japońskich szpitali, w których opisano 63 przypadki wystąpienia TA-GvHD (25,4%) u 257 chorych poddanych zabiegom kardiochirurgicznym, którzy mieli przetaczaną świeżą krew. W 90% powikłania te zakończyły się śmiercią [20]. Również doniesienia z Izraela sygnalizują wystąpienie TA-GvHD u pacjentów, którym przetaczano świeżą, nienapromienianą krew pobraną od ich dzieci. W każdym z wyżej wymienionych przypadków dawca był homozygotą pod względem jednego z haplotypów układu HLA biorcy. Częstotliwość przetoczeń krwi od homozygotycznego dawcy heterozygotycznemu biorcy jest różna w różnych populacjach. W takich przypadkach, limfocyty dawcy nie są rozpoznawane jako obce i zwalczane przez układ immunologiczny biorcy. Mogą więc rozmnażać się i niszczyć komórki gospodarza zawierające antygeny kodowane przez jego drugi haplotyp. Sytuacja taka zdarza się najczęściej w przypadku pobierania krwi od bliskich krewnych (pokrewieństwo pierwszego stopnia), szczególnie w populacjach jednolitych pod względem rasowym, jak japońska lub izraelska [21-23] (tab. 4).

Na podstawie analizy badań z zastosowaniem zwierząt udowodniono, że wirus cytomegalii (ang. citomegalovirus, CMV) współdziała w rozwinięciu GvHD. Wirus ten wykazuje homologiczną sekwencję i immunologiczną krzyżową reaktywność z ludzkim łańcuchem HLA-DR B oraz jest w stanie wyprodukować w zainfekowanych komórkach glikoproteinę homologiczną do klasy I antygenów głównego układu zgodności tkankowej (ang. major histocompatibility complex, MHC). Podobnie istotne znaczenie w wywoływaniu GvHD ma wirus opryszczki (ang. herpes simplex virus, HSV). Okazało się, że oprócz ww. czynników ryzyka można do nich zaliczyć także: zabieg kardiochirurgiczny, chorobę nowotworową, przetaczanie świeżych składników krwi oraz płeć męską [24, 25].

Ze względu na to, że próby leczenia poprzetoczeniowej choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi okazały się nieskuteczne, konieczne stało się wprowadzenie procedur zapobiegających wystąpieniu tego ciężkiego powikłania.

Piśmiennictwo

1. Mark H., Yazer M. H., Podlosky L., Clarke G., Nahirniak S. M.: The effect of prestorage WBC reduction on the rates of febrile nonhemolytic transfusion reactions to platelet concentrates and RBC. „Transfusion”, 2004, 44 (1), 10-15.

2. Dasararaju R., Marques M.B.: Adverse effects of transfusion. „Cancer Control”, 2015, 22 (1), 16-25.

3. Rühl H., Bein G., Sachs U.J.H.: Transfusion-Associated Graft-Versus-Host Disease. „Transfusion Medicine Reviews”, 2009, 23 (1), 62-71.

4. Pogłód R.: Poprzetoczeniowa choroba-przeszczep przeciw gospodarzowi. „Acta Haematologica Polonica”, 2009, 40 (2), 425-434.

5. Hathaway W.E., Githens J.H., Blackburn W.R., Fulginiti V., Kempe C.H.: Aplastic anemia, histiocytosis and erythrodermia in immunologically deficient children. Probable human runt disease. „N Engl J Med.”, 1965, 273, 953-8.

6. Shivdasani R.A., Anderson K.C.: Graft-Versus-Host Disease. [In:] Petz L.D., Swisher S.N., Kleinman S., Spence R.K., Strauss R.G.: Clinical Practice of Transfusion Medicine. 1996, 931-946.

7. Shivdasani R.A., Haluska F.G., Dock N.L. et al.: Brief report: graft-versus-host disease associated with transfusion of blood from unrelated HLA-homozygous donors. „New En. J. Med.”, 1993, 328, 11, 766-770.

8. Ferrara J.L.M., Deeg H.J.: Graft-Versus-Host Disease. Mechanisms of Disease. „New Engl. J. Med.”, 1991, 324, 667-674.

9. Fast L: Developments in the prevention of transfusion-associated graft-versus-host disease. „British Journal of Haematology”, 2012, 158, 563-568.

10. Dwyre D., Holland P.: Transfusion-associated graft-versus-host disease. „Vox Sang.”, 2008, 95, 85-93.

11. Mintz P.D., Wehrli G.: Irradiation eradication and pathogen reduction. Ceasing cesium irradiation of blood products. „Bone Marrow Transplantation”, 2009, 44, 205-211.

12. Rühl H., Bein G., Sachs U.J.: Transfusion-associated graft-versus-host disease. „Transfus Med Rev.”, 2009, 23 (1), 62-71.

13. Kopolovic I., Ostro J., Tsubota H., Lin Y., Cserti-Gazdewich C.M., Messner H.A., Keir A.K., DenHollander N., Dzik W.S., Callum J.: A systematic review of transfusion-associated graft-versus-host disease. „Blood”, 2015, 126 (3), 406-14.

14. Hayakawa S., Chishima F., Sakata H., Fujii K., Ohtani K. et al.: A rapid molecular diagnosis of posttransfusion graft-versus-host disease by polymerase chain reaction. „Transfusion”, 1993, 33, 413-417.

15. Zulian G.B., Roux E., Tiercy J.M., Extermann M., Diebold-Berger S.: Transfusion-associated graft-versus-host disease in a patient treated with Cladribine (2-chlorodeoxyadenosine): demonstration of exogenous DNA in various tissue extracts by PCR analysis. „Br. J. Haematol.”, 1995, 89, 83-89.

16. Nishimura M., Akaza T. et al.: Potential usefulness of protease inhibitor and chloroquine in the treatment of transfusion-associated graft-versus-host disease. „Transfusion”, 1997, 37, Letters to the editor.

17. Vogelsang G.B., Farmer E.R., Hess A.: Thalidomide for treatment of chronic graft-versus-host disease. „New En. J. Med.”, 1992, 326, 16, 1055-1058.

18. Leitman S.F.: Leukocyte Inactivation by Blood Irradiation. [In:] Rossi E.C., Simon T.L., Moss G.S., Gould S.A.: Principles of Transfusion Medicine. 1996, 375-382.

19. Anderson K.C., Weinstein H.J.: Transfusion-associated graft-versus-host disease. „New Engl. J. Med.”, 1990, 323, 315-321.

20. Ancliff P.J., Machin S.J.: Trigger factors for prophylactic platelet transfusion. „Blood Rev.”, 1998, 12, 234-238.

21. Thaler M., Shamiss A., Orgad S., Huszar M. et al.: The role of blood from HLA-homozygous donors in fatal transfusion-associated graft-versus-host disease. „En. J. Med.”, 1989, 321, 1, 25-28.

22. Orlin J.B., Ellis M.H.: Transfusion-associated graft-versus-host disease. „Current Opinion in Hematology”, 1997, 4, 442-448.

23. Osuka S., Kunieda K., Kitamura F. et al.: The critical role of blood from HLA-homozygous donors in fatal transfusion-associated graft-versus-host disease in immunocompetent patients. „Transfusion”, 1991, 31, 260-264.

24. Parkman R.: Chronic graft-versus-host disease. „Current Opinion in Hematology”, 1998, 5, 22-25.

25. Roberts G.T., Sacher R.A.: Transfusion-associated Graft-versus-Host Disease. [In:] Rossi E.C., Simon T.L., Moss G.S., Gould S.A.: Principles of Transfusion Medicine. 1996, 375-382.

Tab. 1. Poważne niepożądane reakcje poprzetoczeniowe

Tab. 2. Porównanie GvHD po przeszczepieniu szpiku (BMTA-GvHD) z  przetoczeniową GvHD (TA-GvHD)

Tab. 3. Zawartość limfocytów w składnikach krwi

Tab. 4. Częstotliwość wystąpienia homozygotycznego dawcy i zgodnego w jednym haplotypie układu HLA biorcy