Immunologische Differenzierung lymphatischer Zellen bei Lymphomträgern und während der Lymphomentstehung PDF
Preview Immunologische Differenzierung lymphatischer Zellen bei Lymphomträgern und während der Lymphomentstehung
FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTF ALEN Nr. 2804/F achgruppe Medizin Herausgegeben vom Minister für Wissenschaft und Forschung Immunologische Differenzierung lymphatischer Zellen bei Lymphomträgern und während der Lymphomentstehung 1. Tierexperimentelle Untersuchungen Prof. Dr. med. Gerhard R. F. Krueger . Prof. Dr. med. Victor A. Bedoya Dr. med. Karl-Heinz Stock' Dr. med. Hans Mertens cand. med. H. Gerhard Flesch und cand. med. Karl M. Fischer H. Untersuchungen am Menschen Prof. Dr. med. Gerhard R. F. Krueger' Günther Konorza, Arzt Priv. -Doz. Dr. med. Klaus-Peter Hellriegel . Dr. med. Klaus Sesterhenn Prof. Dr. med. Josef Zach' Prof. Dr. med. Kurt Schumacher Dr. med. Hedayat Samii und Dr. med. veto Dharam V. Ablashi Immunpathologische Laboratorien, Pathologisches Institut Universität zu Köln Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 1979 CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Immunologische Differenzierung lymphatischer Zellen bei· Lymphomträgern und während der Lymphomentstehung. - Opladen : Westdeutscher Verlag, 1979. (Forschungsberichte des Landes Nordrhein Westfalen ; Nr. 2804 : Fachgruppe Medizin) ISBN 978-3-531-02804-0 © 1979 by Springer Fachmedien Wiesbaden Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen 1979 Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag ISBN 978-3-531-02804-0 ISBN 978-3-663-19750-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-19750-8 Inhalt I. Tierexperimentelle Untersuchungen Gerhard R.F. Krueger, Victor A. Bedoya, Karl-lleinz stock, Hans Mertens, G. Gerhard Flesch und Katl M. Fischer Einl e i tung .......................................................................................... .. 5 Material und Methode ••••••••••.••••••••••••••••••••••••• 6 Ergebnisse 7 Diskussion •••••••••••••••••••••••••••••••.•••••••••••••• 10 Li teratur .............................................................................................. 12 11. Untersuchungen am Menschen Gerhard R.F. Krueger, Günther Konorza, Klaus-Peter Hellriegel, Klaus Sesterhenn, Josef Zach, Kurt Schumacher, Hedayat Samii und Dharam V. Ablashi Einlei tung ••••••••••••••••••••••••••.••••.•••••.•••••••• 15 Material und Methode •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 16 Ergebnisse •••••••••••••••••••••••••••••••••••••.•••••••• 17 Diskussion ••••••••••••••••••••••••••••••.••••••.•••••••. 22 Li teratur .............................................................................................. 23 I. TIEREXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN EINLEITUNG Der Entstehung maligner Tumoren des immunkompetenten Systems gehen offenbar störungen der immunologischen Reaktionsfähig keit voraus (1,2,3). Dabei sind direkte Zusammenhänge zwi schen gestörter immunologischer Reaktionsbereitschaft und be ginnender atypischer Zellproliferation bisher nicht eindeutig erklärbar. Es ist bekannt, daß die immunkompetenten Gewebe aus einer inhomogenen Zellpopulation bestehen, die im Rahmen einer normalen Immunantwort unterschiedliche Aufgaben über nehmen (4,5,6). T-Lymphozyten, deren Ausreifung vom Thymus kontrolliert wird, dienen der zellvermittelten Immunreaktion sowie "Helper-" und "Suppressor-Funktionen" im Verlauf einer Antikörperbildung. B-Lymphozyten, deren Differenzierung von der Bursa Fabricii oder einem Bursa-Äquivalent gesteuert wird, dienen der Antikörpersynthese. Sogenannte O-Lymphozyten (Null Lymphozyten) stellen einen "Pool" von unreifen Vorstufen von T- oder"B-Zellen dar oder ggf. auch ein funktionsinaktives Zw1schenstadium an sich differenzierter Lymphozyten. Bei den B-Lymphozyten lassen sich verschiedene Zellrassen unterscheiden je nach ihrer prospektiven Potenz zur Immun globulinsynthese (IgG-, IgM-, IgA-Zellen usf.). Auch T-Zellen bestehen aus mehreren funktionell unterschiedlich aktiven Subklassen (s.o.). Es ist anzunehmen, daß quantitative und funktionell aualita tive Änderungen der Zellzusammensetzung immunkompetenter - 6 - Gewebe aufgrund nachgewiesener störungen der Immunkompetenz einer Tumorbildung des lymphatischen Gewebes (d.i. einer Lymphombildung) vorausgehen und daß sich die entstehenden Lymphome einer oder mehreren der bekannten Zellrassen zu ordnen lassen. Diese Annahme soll in den vorliegenden Unter suchungen kontrolliert werden. MA'rERIAL UND METHODE Als Versuchsmodelle dienten das immunologisch, durch gleich zeitige Immunsuppression und Immunstimulation erzeugte Mäuse lymphom (7) sowie verschiedene Virus-induzierte Mäuse-Lym phome (8,9). a) Tiermaterial: In den vorliegenden Versuchen wurden ausschliesslich neuge borene und jugendliche Erwachsene BALB/c Mäuse verwandt aus der Kolonie der Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine, U.S.A •• Die Tiere wurden in Gruppen zu 6 gehalten und mit Trockenfutter der Fa. Latz Euskirchen und Trinkwasser ad libitum versorgt. Tieren zur immunologischen Lymphominduktion wurde im Trinkwasser ein Immunsuppressivum zugesetzt (s.u.). b) Immunologische Lymphominduktion: Die Lymphomerzeugung in diesem Versuch erfolgte durch gleich zeitige persistierende Verabreichung von Azathioprin im Trink wasser (Imuran, Burroughs-'leJJ.comej 15mg/kg/Tag) und Immun stimulation mittels Rinderalbumin (BSAj 0,2ml einer 10%igen Lös ung 1. p. /Tag) nach bewährter r'lethode (7,10). c) Virale Lymphominduktion: Die virale Lymphominduktion erfolgte durch Infektion ne:.lgebo rener I>läuse (2.-4.Lebenstag) mit folgenden onkogenen Viren: rljoloney-Virus (r.;LS-6j 6.8 log FFV/mlj O,2ml 1.p. ),]ross Virus (G-;'lluLV Passage A, 0,2ml 1.p. des 20~igen Original extraktes von Prof. L.Gross, New York). Kontrollinfektion i t 'TI dem nicht-onkogenen Gross-Virus (3T3-Zellkul t:..<rlinie AT:::C VR Nr.190, 6,810g FFV/ml, 0,2 ml 1.p.). - 7 - d) Pathologisch-anatomische Auswertung: Tiere wurden in regelmässigem 2-4 wöchentlichen Abstand ge tötet, autopsiert und folgende Gewebe zur histologischen, cytologischen und ultrastrukturellen Untersuchung vorberei tet: Thymus, Lymphknoten, rclilz, Lunge, Leber, Niere sowie in besonderen Fällen Herz, Gehirn, Knochenmark, Darm, Ova rien und Hoden. Die Verarbeitung der Gewebe erfolgte nach Routinemethoden der Histologie und Elektronenmikroskopie (1l ) • e) Immuncytologische Ausl'lertung: Zu regelmässigen o.a. Abständen wurden anläßlich der Autopsie Suspensionen vitaler Zellen aus Thymus, Lymphknoten und JVJilz mit Antiseren gegen T- und B-Zellen (anti Thy-l.2, anti IgGl, IgG2, IgJVI und IgA (12)) inkubiert emd entsprechende Ze11- populationen unter dem Fluoreszenzmikroskop ausgezählt. Endpunkt der Untersuchungen stellte das generalisierte, histologisch nachweisbare Lymphom dar. f) Immunpathologische Auswertung: Zellen des immunologisch erzeugten Lymphoms wurden auf ihre funktionelle Aktivität mittels Transplantationsversuche zur Erzeugung einer Graft-versus-Host Reaktion und zur adoptiven Immunisierung untersucht (13). Hierzu wurden vitale Tumor zellen von z.T. vorimmunisierten Tieren auf isogene Empfänger mit oder ohne Helferzellen Übertragen und die jeweiligen Reaktionen histologisch geprüft (Graft-versus-Host Histologie oder Nachweis einer zellvermittelten Immunreaktion im Intra cutantest) • ERGEBNISSE Die Ergebnisse sind im Rahmen verschiedener Einzelveröffent lichungen publiziert (12-16). Zusammengefaßt erzielten wir folgende Resultate: a) Lymphominduktion: Die Häufigkeit maligner Lymphome nach persistierender gleich zeitiger Immunsuppression und Immunstimulation betrug 60% im Vergleich zu 0% bei Kontrolltieren innerhalb der gleichen - 8 - Versuchsperiodej die Latenzzeit betrug 4-6 Monate. Die Häufigkeit Virus-induzierter Lymphome war 95% nach Moloney-Virus Infektion mit einer Latenzzeit von ca. 20 Wochen, 75% nach Gross-Virus Passage A Infektion mit einer Latenzzeit von ca. 30 Wochen und 5% nach 3T3 Virus Infektion mit einer Latenzzeit von 35-40 Wochen. b) Histologische Befunde: Erste histologisch auffallende Veränderungen bei allen Ver suchsgruppen bestanden in einer progredienten Atrophie des Thymus und der thymusabhängigen Partien des immunkompeten ten Systems beginnend zwischen einem und drei rl\onaten bei Tieren mit immunologischer Lymphominduktion und zwischen zwei-einhalb und drei Monaten nach Virusinfektion. Tiere mit 3T3 Virus Infektion zeigten keine Thymusatrophie. Erste Veränderungen von pathologischem Wert bestanden in einer progredienten, im atrophischen Thymus beginnenden Proliferation lymphatischer Blasten, bei Mäusen mit immuno logischer Lymphominduktion vom dritten bis fUnften Monat an, bei Mäusen mitlrtfektion onkogener Viren vom dritten bis vierten Monat an. Von dieser ersten herdförmigen Proliferation lymphatischer stammzellen kam es zu sukzessiver Ausbreitung dieser Zellen auf das perithymische Gewebe und die Ubrigen lymphatischen Organe bis zum Nachweis eines generalisierten lymphatischen und extralymphatischen malignen Lymphoms (Latenzzeiten s.o.). Histologisch wurden sämtliche Tumoren als "Malignes Lymphom, lymphoblastischer Typ" klassifiziert (17). c) Ultrastrukturelle Befunde: Bei Tieren mit immunologischer. Lymphominduktion zeigten sich während der Latenzzeit im lymphatischen Gewebe ultra strukturell nur geringe Veränderungen (abgesehen von der histologisch bereits erkennbaren Atrophie von Thymus und thymusabhängigen Partien). Es fanden sich leichte degenera tive Veränderungen an verschiedenen Lymphozyten mit Zeichen der partiellen Membran- und ZytoplasmaabschnUrung (16). - 9 - Vereinzelte Lymphoblasten enthielten Illyelinstrukturen. Viruspartikel waren nicht nachweisbar. Die Zellen der mani festen malignen Lymphome zeigten eine gemischte Population überwiegend aus mittelgrossen Lymphoblasten mit prominenten Nukleolen, reichlich Mikrosomen, vereinzel ten anulären Jl1em branen und vereinzelten, unregelmässig angeordneten Mikro filamenten neben kleinen Lymphozyten, vereinzelten i'last zellen und Histiozyten. Bei Tieren mit Virus-Lymphominduktion fanden sich während der Latenzzeit ähnliche Veränderungen neben Zeichen der Replikation von C-Typ Partikeln (RNS-Viren). Auch hier be standen Lymphomzellen überwiegend aus Lymphoblasten mit grossen Zellkernen, grossen Nukleolen und Polysomen-reichem Zytoplasma. d) Immuncytologische Befunde: Tiere mi t immunologischer Lymohomind uktion wurden \-Jährend der Latenzzeit der Tumorentstehung lediglich stichproben artig untersucht. Dabei zeigte sich in der 6. bis 14.Woche nach Versuchsbeginn ein polyklonaler Anstieg der B-Lympho zyten in Milz und Lymphknoten mit prozentualen Gesamt-B-Zell Anteilen von 64% (r'lilz) und 36% (Lymphknoten ~ Gleichzeitig kam eß zu einer progressiven Abnahme der T-Zellen auf 12% im Thymus, 16% in der 11ilz und 8% im Lymphknoten. Von der 20.Woche an normalisierten sich die prozentualen B-Zell Zahlen und T-Zellen zeigten einen langsamen Anstieg bis zum Nachweis histologisch manifester generalisierter Lymphome, die einen T-Zell-Charakter aufwiesen. B-Zel1en waren zu diesem Zeitpunkt stark in ihrer Gesamtzahl erniedrigt. Bei den Mäusen mit viraler Lymphominduktion wurden die T- und B-Zellverschiebungen systematisch in regelmässigen Abständen erfasst und konnten kurvenmässig wiedergegeben werden (12,14, 18). Es fand sich in Lymphknoten, fvlilz und Thymus ein signi fikanter Abfall der Prozent-T-Zellen von der 8.Woche bzw. 12-16.Woche an bei Moloney- und Gross-Virus Passage A infi zierten Tieren auf Werte von 5-8%. I'vläuse, die mit dem nicht onkogenen 3T3-Virus infiziert worden waren, zeigten normale - 10 - T-Zellwerte. B-Zell-Populationen zeigten nicht entspre chend auffällige Änderungen ihrer prozentualen Anteile; lediglich IgM- und IgG2-Zellen fielen im späteren Verlauf der Erkrankung deutlich ab (zu einem Zeitpunkt, als auch bereits histologisch erste Lymphomknoten diagnostiziert wurden). Bei Tieren mit generalisiertem malignen Lymphom war auch die Gesamt-B-Zell-Zahl signifikant erniedrigt. Die Tumoren selbst hatten entsprechend der untersuchten Kriterien durchweg O-Zell-Charakter. e) Immunpathologische Befunde: Zellen der durch immunologische Induktion erzeugten Lym phome von T-Zell-Charakter wurden hinsichtlich auf i.hre T-Zell-Funktion mittels Graft-versus-Host Test und Er zeugung einer adoptiven Immunisierung untersucht (13). Bei positiven Kontrollversuchen mit T-Lymphozyten von ge sunden Spendern ließ sich in keinem Fall eine T-Zell Funktion der Lymphomzellen nach o.a. Kriterien nachweisen. DISKUSSION Aufgrund der vorliegenden Untersuchungsergebnisse, ergänzt durch weitere inzwischen publizierte Befunde (18) von Unter suchungen mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemein schaft (Az.Kr 476/3-4) lassen sich folgende pathogenetische und zeitliche Verhältnisse feststellen: a) Dem histologischen Nachweis maligner Lymphome geht in allen Versuchsgruppen ein signifikanter Abfall von T Lymphozyten voraus, z.T. um mehrere lilochen. B-Lympho zyten zeigen geringere Erniedrigungen, z.T. erst bei manifestem Tumor. D.h. die quantitative Erfassung der T-Lymphozyten kann einen Verdacht auf ein entstehendes malignes Lymphom bei Ausschluss anderer Ursachen und bei evtl. gleichzeitiger Erniedrigung von B-Lymphozyten stützen. b) Die signifikante T-Zell-Erniedrigung ,,;urde nur nach In fektion mit onkogenen Viren registriert, ist also zumin dest in dem vorliegenden Ausmaß nicht Folge einer virus-
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