In den vergangenen Jahren konnte gezeigt werden, dass zirkulierende Endothelzel-len im Blut von Patienten mit einer Reihe unterschiedlicher Krankheitsbilder in erhöh-ten Konzentrationen auftreerhöh-ten [59, 60, 62].
Kürzlich konnten diese bei gesunden Personen relativ selten vorkommenden Zellen auch bei Patienten nach Nierentransplantation in erhöhter Konzentration nachgewie-sen werden [92]. Darüber hinaus konnten bei Patienten mit einer bioptisch gesicher-ten vaskulären Abstoßung des Transplantats signifikant höhere CEC-Konzentrationen festgestellt werden als bei Patienten mit nicht-vaskulärer Abstoßung oder ohne Abstoßung [92]. Im Rahmen der Transplantation von soliden Organen wie auch der von hämatopoetischen Stammzellen nimmt das Endothel insofern eine Sonderstellung ein, als dass es als Grenze zwischen Spender- bzw. Empfängerge-webe und den im Blut zirkulierenden Immunzellen des Empfängers bzw. im Falle der HSCT des Spenders fungiert und somit deren erstes Angriffsziel darstellt. Dabei scheint das in der heutigen Transplantationsmedizin unverzichtbar gewordene Im-munsuppressivum Ciclosporin A (CsA) eine ausgeprägte endothelschädigende Po-tenz zu besitzen (vgl. 4.2) [64, 92] und für den Endothelzellschaden maßgeblich ver-antwortlich zu sein.
Weitgehend unbekannt ist nach wie vor das Schicksal der einmal aus dem Zellver-band gelösten Endothelzellen. Diskutiert werden eine Reihe unterschiedlicher z.T.
proinflammatorischer Effekte sowie ein Einfluss auf die Permeabilität der noch intak-ten Endothelzellschicht, die von zirkulierenden (nekrotischen) Endothelzellen ausge-hen könnten [57]. Aufgrund des bei Patienten mit instabiler Angina pectoris [62] bzw.
aktiver Vaskulitis [59] nachgewiesenen prokoagulatorischen Phänotyps der zirkulie-renden Endothelzellen ist auch ihre Beteiligung an thrombotischen Prozessen durch-aus denkbar.
Diskussion
4.4 Weiterführende Überlegungen zum Nachweis zirkulierender Endothelzellen bei knochenmarktransplantierten Patienten
4.4.1 Zirkulierende Endothelzellen als Marker für transplantationsassoziierte Komplikationen
Dies ist die bislang erste Studie, in der zirkulierende Endothelzellen bei Patienten im Verlauf der allogenen Knochenmark- und Stammzelltransplantation nachgewiesen wurden. Es konnte eindrücklich gezeigt werden, dass bei Patienten, die sich einer solchen Therapie unterziehen, im Verlauf der Therapiefrühphase deutlich höhere Konzentrationen dieser seltenen Zellen im Blut nachgewiesen werden konnten als bei gesunden Probanden. CEC scheinen somit einen Marker für den Gefäßschaden darzustellen.
Von den 39 an der Studie beteiligten Patienten erkrankte keiner an einem endothelial damage syndrome, also an einer Lebervenenverschlusskrankheit, einer thrombotisch thrombozytopenischen Purpura oder einem Kapillarlecksyndrom. Hierbei muss je-doch bedacht werden, dass eine längere Nachbeobachtung der Patienten nach HSCT möglicherweise ein anderes Bild ergeben hätte.
Aufgrund der Pathogenese dieser Erkrankungen kann man davon ausgehen, dass im Blut von Patienten, die an einem solchen Syndrom erkranken, stark erhöhte Kon-zentrationen zirkulierender Endothelzellen zu finden sein werden. So konnten bei fünf Patienten nach HSCT, die im Rahmen einer Studie zu CEC bei thrombotischer Mikroangiopathie untersucht wurden, mit Werten zwischen 88 und 672 CEC/ml (Me-dian 153 CEC/ml, Mittelwert 322 CEC/ml, Standardabweichung 243,9) deutlich er-höhte CEC-Konzentrationen nachgewiesen werden [102]. Ließe sich nun an einem größeren Patientenkollektiv eine Korrelation zwischen der Höhe der Konzentration zirkulierender Endothelzellen und dem Auftreten der seltenen aber lebensgefährli-chen endothelial damage syndromes feststellen, könnten zirkulierende Endothelzel-len als früher Marker für diese nach HSCT vermehrt auftretenden Komplikationen etabliert werden.
Die bislang mit mäßigem Erfolg unternommenen Versuche, Endothelschäden zu ver-schiedenen Zeitpunkten im Transplantationsverlauf durch die Messung von endo-thelspezifischen Plasmaparametern durch nicht-invasive Methoden zu quantifizieren, könnten durch die Bestimmung zirkulierender Endothelzellen ergänzt werden. Inte-ressant wäre es auch, in diesem Zusammenhang zu überprüfen, ob der Anstieg der
Plasmaproteine von Willebrand-Faktor, Thrombomodulin und PAI-1 gleichzeitig und in ähnlichem Ausmaß erfolgt wie der Anstieg der CEC-Konzentration. Dies wiederum würde Hinweise auf das Verhältnis Endothelzellaktivierung versus Endothelschaden geben.
Ein neuer Marker, der das Ausmaß des im Laufe der HSCT entstehenden Endothel-schaden quantifizieren könnte, würde möglicherweise auch die Diagnose der endo-thelial damage syndromes erleichtern. Derzeit wird beispielsweise die Lebervenen-verschlusskrankheit (VOD) v.a. anhand klinischer Befunde diagnostiziert: Dazu gehö-ren neben einer Hyperbilirubinämie (Bilirubin > 2 mg/dl) mindestens zwei von drei klinischen Kriterien (Aszites, Hepatomegalie und Gewichtszunahme um mindestens fünf Prozent des Ausgangsgewichtes vor Tag 21 nach Transplantation) [103]. Si-chern lässt sich die Diagnose VOD allerdings erst durch eine Leberbiopsie [103].
Das Problem der histologischen Diagnosesicherung und somit der Abgrenzung der VOD von anderen häufig im Anschluss an eine HSCT auftretenden Lebererkrankun-gen wie z.B. einer Cholangitis oder einer durch Viren oder Pilze hervorgerufenen Hepatitis [40], liegt in der Probengewinnung. Zum Zeitpunkt der Manifestation einer VOD befinden sich die meisten Patienten noch in der Aplasiephase nach der Trans-plantation (vgl. 1.1.5.3.1). Das bedeutet unter anderem, dass die Anzahl der Throm-bozyten noch weit unter den Werten liegt, ab denen eine effektive Blutstillung mög-lich ist. Die perkutane Leberbiopsie ist deshalb zu diesem Zeitpunkt mit einem hohen Risiko für schwere und zum Teil tödlich endende Blutungskomplikationen vergesell-schaftet [103]. Auch die transvenöse Leberbiopsie und die Messung des hepatischen Venendruckes, die eine mögliche Alternative zur perkutanen Biopsie darstellen [40], sind stark belastende invasive Eingriffe. Durch die Bestimmung zirkulierender Endo-thelzellen wäre es evtl. möglich den v.a. am Endothel ablaufenden Prozess der VOD von anderen Lebererkrankungen, die z.B. eine infektiöse Ursache haben, abzugren-zen und frühzeitig zu erkennen. Da jedoch keiner der Patienten in der hier vorliegen-den Studie eine VOD entwickelte, konnte keine Aussage zur CEC-Konzentration in diesem Zusammenhang getroffen werden.
Die Behandlung der VOD ist bis heute nicht in zufrieden stellender Weise möglich, es gibt allerdings Ansätze zur Therapie dieser Krankheit mit dem Medikament Defibroti-de, das antithrombotische, antiischämische, antiinflammatorische und thrombolyti-sche Eigenschaften besitzt [55]. Der prophylaktithrombolyti-sche Einsatz dieses Medikaments bei Patienten, die ein hohes Risiko haben, eine VOD zu entwickeln, wird bereits
dis-Diskussion
kutiert. Zu den Risikofaktoren für eine VOD zählen bereits vor Transplantation erhöh-te Transaminasenwererhöh-te sowie fortgeschriterhöh-tenes Lebensalerhöh-ter und weibliches Ge-schlecht [40]. Kürzlich konnte auch ein Zusammenhang zwischen der Häufigkeit der VOD und einem Enzym- Polymorphismus der Glutathion-S-Transferase nachgewie-sen werden, der offensichtlich auf der unterschiedlich schnellen Metabolisierung des Chemotherapeutikums Busulfan und der Wirkung dessen Metaboliten auf das Endo-thel der Lebersinusoide beruht [104]. Die Bestimmung der CEC-Konzentration könn-te dazu beitragen, Risikopatienkönn-ten schneller zu erkennen und so besser behandeln zu können. Dies gilt selbstverständlich nicht nur für die VOD, sondern auch für die anderen endothelial damage syndromes, deren Diagnosestellung bzw. -sicherung ähnliche Probleme aufwirft.
4.4.2 Qualitative Analyse der zirkulierenden Endothelzellen
Eines der auffälligsten Ergebnisse dieser Studie ist mit Sicherheit die Feststellung, dass die Konzentration der zirkulierenden Endothelzellen im Blut der Patienten wäh-rend der Therapie zu unterschiedlichen Zeitpunkten und in verschiedenem Ausmaß anstieg, offensichtlich abhängig davon, welches Protokoll für die Konditionierungs-phase gewählt wurde. Während sich Unterschiede in der Höhe des Anstiegs durch die verschiedenen Intensitäten bzw. Dosierungen der Radio-/Chemotherapie be-gründen ließen, könnte eine mögliche Erklärung dafür, dass die Konzentrationen zu verschiedenen Zeitpunkten ihre Maxima zeigten, in unterschiedlichen Schädigungs-mechanismen liegen.
Um diese These zu belegen, wäre es sinnvoll den Phänotyp der zirkulierenden Endo-thelzellen zu den jeweiligen Zeitpunkten im Blut der Patienten aus verschiedenen Therapiegruppen zu bestimmen. Zirkulierende Endothelzellen stellen in keinster Weise eine homogene Zellpopulation dar [65]: Während die CEC im Blut von Vasku-litispatienten einen überwiegend nekrotischen Phänotyp aufwiesen [59], konnten bei Patienten mit Sichelzellanämie vor allem vitale Endothelzellen aus dem Blut isoliert werden [60]. Im Blut von Patienten mit akutem Koronarsyndrom wiederum konnten Endothelzellen mit prokoagulatorischem Phänotyp (Expression von tissue factor) nachgewiesen werden [62].
In mehreren Studien wurde bereits die Induktion des programmierten Zelltodes durch ionisierende Strahlung beschrieben [86, 87, 105]. Sollten die am Tag -1 aus dem Blut von zu Konditionierungszwecken bestrahlten Patienten isolierten Endothelzellen
tat-sächlich Merkmale der Apoptose aufweisen, wäre dies ein weiterer Hinweis darauf, dass dieser Anstieg auf einen Strahlenschaden am Endothel zurückzuführen ist.
Könnte für die am Tag +14 aus dem Blut der Patienten isolierten CEC dagegen ein anderer Phänotyp bestimmt werden, wäre dies ein Beleg dafür, dass die Schädigung der endothelialen Zellschicht durch Chemotherapeutika und/oder Medikamente zur GvHD-Prophylaxe auf einem anderen Pathomechanismus beruht. In diesem Zu-sammenhang bietet sich auch erneut ein Vergleich der CEC-Konzentration mit dem Anstieg der verschieden Plasmaproteine an, denn auch diese spiegeln verschiedene Prozesse an den Endothelzellen wider: Während die Werte für lösliches Thrombo-modulin vor allem bei einer traumatischen Schädigung des Endothels ansteigen [52], reflektiert das Protein von Willebrand-Faktor auch die Aktivierung endothelialer Zel-len ohne deren direkte Schädigung [54].
Darüber hinaus wäre es interessant, mehr über den Ursprung der im Blut zirkulieren-den Endothelzellen in Erfahrung zu bringen: Stammen die Zellen tatsächlich aus ka-pillären Gefäßen von Organen wie Leber, Lunge, Darm oder Haut, in denen sich die GvHD und die endothelial damage syndromes manifestieren? Oder liegt der Ur-sprung dieser Zellen in Gefäßen, die an der Tumorvaskularisation beteiligt sind und im Zuge der Tumorverkleinerung durch die Radiochemotherapie geschädigt wurden [105]? Wäre letzteres der Fall, so wäre die Aussagekraft zirkulierender Endothelzel-len als Marker für das Ausmaß des Endothelschadens im gesamten Körper natürlich erheblich eingeschränkt, da die Konzentration der CEC dann vor allem vom Grad der Tumorvaskularisation und dem Ansprechen dieser Gefäße auf die Radiochemothe-rapie abhinge. Damit könnte allerdings lediglich der frühe Anstieg an Tag -1 bei Pati-enten, die im Rahmen der Konditionierung bestrahlt wurden, (mit-) zu erklären sein, nicht jedoch der erst relativ spät erfolgte Anstieg der CEC-Konzentration bei Patien-ten, die mit einer Chemotherapie ohne Bestrahlung therapiert wurden.
Zudem darf auch die Möglichkeit, dass zirkulierenden Endothelzellen eine Rolle in der (Tumor-) Angiogenese zukommt, nicht außer Acht gelassen werden [85]. Mancu-so et al. konnten in diesem Zusammenhang eine Korrelation zwischen der Anzahl zirkulierender Endothelzellen und der Tumorgröße sowie der Konzentration von im Tumor produzierten VEGF (vascular endothelial growth factor), einem Zytokin, das das Wachstum von Gefäßen anregt, nachweisen [106].
Der Phänotyp der zirkulierenden Endothelzellen könnte unter Umständen auch Hin-weise auf die Rolle geben, die diese Zellen nach ihrer Lösung aus dem Zellverband
Diskussion
spielen. Wie bereits beschrieben, konnte für einen Teil der zirkulierenden Endothel-zellen, die aus dem Blut von Patienten mit instabiler Angina pectoris bzw. aktiver Vaskulitis isoliert wurden, ein prokoagulatorischer Phänotyp nachgewiesen werden [59, 62]. Ob dies allerdings für den Krankheitsprozess von Bedeutung ist, ob z.B. zir-kulierende Endothelzellen selbst die Bildung neuer Thromben initiieren können, ist noch nicht hinreichend geklärt. Auch eine inflammatorische Wirkung nekrotischer CECs wird diskutiert [57]. Die Pathophysiologie der endothelial damage syndromes sowie der Graft-versus-host disease ist bislang nur lückenhaft geklärt. Vielleicht spie-len zirkulierende Endothelzelspie-len selbst eine Rolle in der Entstehung oder Unterhal-tung der krankhaften Prozesse an den Gefäßen von Patienten, die sich einer HSCT unterziehen bzw. unterzogen haben.
5 Z
USAMMENFASSUNGIn dieser Studie wurden erstmals zirkulierende Endothelzellen aus dem Blut von Pa-tienten vor und in der ersten Phase nach einer allogenen Knochenmark- oder Stammzelltransplantation isoliert. Dabei wurde der Einfluss der verschiedenen Kondi-tionierungstherapien auf die Konzentration dieser Zellen untersucht.
Zirkulierende Endothelzellen konnten im Blut dieser Patienten bereits vor Beginn der Konditionierungstherapie in signifikant höheren Konzentrationen nachgewiesen wer-den als im Blut von gesunwer-den Probanwer-den, was möglicherweise auf die der Konditio-nierung vorausgehende Therapie zurückzuführen ist. Darüber hinaus ließen sich Un-terschiede zwischen CEC-Konzentrationen bei Patienten verschiedener Konditionie-rungsgruppen feststellen. Je intensiver die auf die Transplantation vorbereitende Ra-diochemo- oder Chemotherapie war, desto mehr Endothelzellen konnten aus dem Blut der Patienten isoliert werden.
Aufgrund der in dieser Studie beobachteten unterschiedlichen zeitlichen Verläufe des Konzentrationsanstiegs zirkulierender Endothelzellen in den verschiedenen Thera-piegruppen liegt außerdem die Vermutung nahe, dass im Rahmen der allogenen Knochenmark- und Stammzelltransplantation zahlreiche Noxen wirken, die die endo-theliale Zellschicht auf unterschiedliche Weise und zu verschiedenen Zeitpunkten schädigen.
Die Ergebnisse dieser Studie konnten den Endothelzellschaden durch die Therapie im Vorfeld der hämatopoetischen Stammzelltransplantation und die Konditionie-rungstherapie erstmals abbilden und quantifizieren und könnten damit die Grundlage zur weiteren Untersuchung der Noxen und der am Endothel ablaufenden Pathome-chanismen darstellen.
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