EXTRACORPOREAL PHOTOPHERESIS FOR SYSTEMIC SCLEROSIS – WHY, HOW AND WHEN?

Papp Gábor, Baráth Sándor, Gyimesi Edit, Szöllősi Ibolya, Horváth Ildikó Fanny, Végh Judit, Zeher Margit

Division of Clinical Immunology, Clinical Center, University of Debrecen, Debrecen

Introduction. The therapeutic options in systemic sclerosis (SSc) are limited mainly to the management of complications, and halting fibrosis and preventing disease progression are still great challenges. Extracorporeal photopheresis (ECP) is one of the promising therapeutic strategies in SSc, nevertheless, there is no consensus on the ideal timing and frequency of treatment cycles. In the present study, we evaluated the long-term effects of consecutive ECP treatments, and the durability of clinical and laboratory improvements after the last cycle of ECP.

Methods. We enrolled 9 patients with diffuse cutaneous SSc and performed 12 ECP cycles (24 ECP treatments) per capita in total. ECP cycles were carried out once in every six weeks, each cycle consisted of 2 procedures. Skin involvement was assessed by modified Rodnan skin score (MRSS) and high-resolution ultrasonography. Visceral organ involvements were also determined. Laboratory tests were carried out prior to the beginning of the therapy and after each ECP cycles. Samples were also obtained from 16 healthy controls. By flow cytometry, we quantified peripheral NK, NKT, early- and late-activated T, Th1, Th2, Th17, Tr1 and CD4+ CD25+ Treg cells. Levels of complements were measured by nephelometry, certain cytokines (IL-10, TGF-beta), anti-nuclear antibodies and anti-endothelial cell antibodies were determined by ELISA technique.

Results. Following the 6^th cycle of ECP, we continued the therapy and observed further significant improvement in MRSS, which was confirmed by the ultrasonography results as well. Organ involvements did not show amelioration or deterioration. After the 2^nd ECP cycle, values of Tr1 and CD4+CD25+ Treg cells elevated significantly, however, Tr1 cell percentages remained under the healthy control values until the 10^th cycle. Frequency and absolute number of peripheral Th17 cells decreased, while the other investigated lymphocyte subpopulations did not show measurable quantitative changes. During the follow-up, 12 months after the last treatment we did not observed significant deterioration in the clinical state, however, improvements in laboratory parameters diminished after 6 months.

Conclusions. If the first 6 ECP cycles are effective for an SSc patient, uninterrupted continuation of treatment should be considered, which may lead to the normalization of Tr1 cell values along with further clinical improvement. Based on our laboratory observations, reminder ECP cycles are recommended in every year for the best therapeutic outcomes.

This research was supported by the European Union and the State of Hungary, co-financed by the European Social Fund in the framework of TÁMOP 4.2.4. A/2-11-1-2012-0001 ‘National Excellence Program’.

A korai szisztémás sclerosis fontos csoport a sclerodermán belül, ahol a Raynaud-szindróma mellett már jelen vannak a specifikus autoantitestek és kapillármikroszkópos eltérések a típusos klinikai tünetek nélkül. A korai sclerodermának potenciális biomarkere lehet az IL-33, melynek magasabb szintjéről számolt be Vettori munkacsoportja. Sulli és munkatársai által végzett ultrahangvizsgálatok kimutatták, hogy a limitált cutan sclerodermában is diffúz bőrérintettség figyelhető meg, mely miatt a későbbiekben a betegség klasszfikációjának megváltoztatása válhat szükségessé.

Klinikai vizsgálatok alapján a fotoferezis kezelés a betegség lehető legkorábbi stádiumában megkezdve fejti ki a legkedvezőbb hatását, mely miatt a korai scleroderma diagnózisának megalkotása különösen fontos jelentőséggel bír. A fotoferezis a diffúz cutan forma mellett a limitált cutan típusban is kívánatos kezelési eljárásnak tekinthető.

A különféle immunmechanizmusok mellett az extracelluláris mátrix felszaporodásának közvetlen kiváltásában számos növekedési faktor játszhat kulcsszerepet. A kutatások célkeresztjében főképp a TGF (transzformáló növekedési faktor)-béta áll, azonban egyéb növekedési faktorok [pl. vérlemezke eredetű növekedési faktor (PDGF), epidermális növekedési faktor (EGF), fibroblaszt növekedési faktor (FGF)] szerepe is felmerült a fibrózis kialakulásában. A TGF-béta egy pleiotróp hatású citokin, melyet elsősorban a szövetet infiltráló makrofágok termelnek, azonban számos más sejtípus esetén is leírták szekrécióját. A TGF-béta hatása a fibroblasztokhoz kötődve azok myofibroblaszt irányú transzformációját, fokozott adhéziós és migrációs képességét és túlélését váltják ki, mely excesszív kollagén szintézishez, nagyobb mennyiségű kötőszöveti növekedési faktor (CTGF) termelődéshez, továbbá a mátrix gének fokozott expressziójához vezet. 

A kutatás jelenlegi fázisában az összegyűjtött, és -70 C fokon tárolt szérum mintákban ELISA technikával mérjük meg a TGF-béta szinteket, hogy nyomon kövessük azok változását a fotoferezis kezelések során.

Sclerodermás betegek hosszú távú fotoferezis kezelése során nyert tapasztalataink

Dr. Papp Gábor, Kozenkai Lívia, Dr. Baráth Sándor, Dr. Gyimesi Edit, Dr. Horváth Ildikó Fanny, Dr. Végh Judit, Prof. Dr. Zeher Margit

Debreceni Egyetem KK, Belgyógyászati Intézet, Klinikai Immunológiai Tanszék

Előzmények. Mivel a szisztémás sclerosis (SSc) terápiájában a patológiás fibrózis gátlása, és a betegség progressziójának megállítása komoly kihívást jelent. Korábbi tanulmányunk során egymást követő hat extrakorporális fotoferezis (ECP) cikluson átesett betegek esetében írtunk le klinikai javulást. Bár a terápia hatékonysága egyre szélesebb körben bizonyított, azonban még koránt sincs konszenzus a terápia alkalmazásának és ismétléseinek ideális időpontjában és a kezelési ciklusok gyakoriságában. Korábbi vizsgálataink folyatatásaként ezért célul tűztük ki, hogy az ECP-kezelt betegek ismételt bevonásával újabb terápiás sorozatokba tanulmányozzuk a kezelés hosszabb távú hatásait, illetve a betegek nyomon követése által megvizsgáljuk a kezelések által elért állapotjavulás tartósságát.

Módszerek. Tanulmányunkba 9 SSc-ben szenvedő beteget vontunk be, akik fejenként összesen 12 terápiás ciklusban (összesen 24 ECP kezelésben) részesültek. Klinikai állapotuk nyomon követése során módosított Rodnan-féle bőrpontszám (MRSS) meghatározással és ultrahangos vizsgálattal tanulmányoztuk a bőrérintettség alakulását. A laboratóriumi vizsgálatok céljából minden egyes terápiás ciklus előtti napon vérvételek történtek. Laboratóriumi kontrollként 16 egészséges személy vérmintája szolgált. A kutatásaink során áramlási citometriával meghatároztuk a perifériás NK, NKT, Tr1 és CD4+CD25bright Treg populációkat. Az autoantitestek kimutatása ELISA technikával, a komplement szintek mérése nefelometriával történt.

Eredmények. Az ECP terápia első hat ciklusát követően is további javulást tapasztaltunk a kezelések során a betegek MRSS értékeiben, melyet alátámasztanak az ultrahangos vizsgálati eredmények is. A fotoferezis kezelések hatására a Tr1 és CD4+CD25brigth Treg sejtek értékei megemelkedtek, azonban a Tr1 esetében a sejtarány az első hat kezelési ciklust követően nem érte el az egészséges kontrollok értékeit, csak a kezelés további folytatásának hatására. A kezelések során az NK és NKT sejtek nem mutattak szignifikáns változást. Az egy éves nyomon követés végére a betegek bőrérintettsége és klinikai állapota érdemben nem rosszabbodott, azonban a kezelések által kiváltott laboratóriumi változások csak az első fél évig bizonyultak tartósnak.

Következtetések. Megfigyeléseink alapján az első 6 ciklus során tapasztalható eredményesség esetén javasolt a kezelés megszakítás nélküli folytatása, mellyel a klinikai tünetek további javulása és a Tr1 sejtarányok teljes normalizálódása érhető el. Laboratóriumi eredményeink alapján a teljes terápiás sorozat évenkénti ismétlése megfontolandó.

A kutatás a TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program – Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program című kiemelt projekt keretében zajlott. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

A szisztémás sclerosis (SSc) patogenezisében a patológiás B-sejt aktivációnak is szerepe lehet, ugyanis az SSc betegek szérumában az esetek döntő többségében magas specificitású autoantitestek mutathatók ki. Antinukleáris autoantitestek a kórképben 80-95 %-os gyakorisággal fordulnak elő. Az anti-Scl-70 autoantitest a DNS topoizomeráz I ellen irányul, és jelenléte az anti-RNS polimeráz I-III és antifibrillarin autoatitestekhez hasonlóan a betegség diffúz cutan formájára jellemző. A limitált cutan SSc-re leginkább az anticentromer autoantitest előfordulása jellemző. Az egyes autoantitestek az immunfolyamatok serkentése, a sejtek direkt károsítása, az endothel aktivációja és a fibroblasztok stimulációja által járulhatnak hozzá a betegség patogeneziséhez.

A kutatásaim során a fent említett főbb autoantitesteken túlmenően az anti-endothel ellenanyagok jelenlétét is vizsgálom a fotoferezis kezelések során.

Egyes immun-mediált bőrgyógyászati kórképekben, mint például a vitiligo, ekcéma, vagy a psoriasis, már régóta ismert a bőr pszoralennel történő fényérzékenyítést követő UV-A (PUVA) fényterápiájának hatékonysága. A GVHD-ben megjelenő bőrtünetek kezelésében is hatékonynak bizonyult ez az eljárás, melyet továbbfejlesztve, mint fotoferezis kezelést elsőként a GVHD-ben szenvedő betegeken próbáltak ki. A terápia hatékonynak bizonyult a betegség mind akut, mind krónikus formájában, továbbá a CTCL-ben is. A CTCL-ben leírt malignus T-sejtek klonális expanziója, és a transzplantációk rejekciója során megfigyelt donor specifikus T-sejtek klonális expanziója közötti hasonlóság alapján felvetődött a fotoferezis kezelések hatékony alkalmazásának lehetősége a szervtranszplantációk rejekciójának esetében is. 

A fotoferezis jótékony hatása különféle immunmediált gyulladásos folyamatokban is felmerült, ezért ezt követően számos autoimmun kórkép esetén is megvizsgálták a kezelések következményeit. Bár a sclerosis multiplex krónikus progresszív típusában nem volt hatással a kórlefolyásra, a betegség remittáló-relabáló formájában a fotoferezis terápia szignifikánsan csökkentette a relapszusok számát. Atópiás dermatitisben és a gyulladásos bélbetegségek aktív, refrakter formájában szintén bíztató eredmények láttak napvilágot az ECP kezelések hatékonyságát illetően.

Bár még nem tisztázott teljes mértékben a betegség patogenezise, a kórfolyamat három alapvető lépése egyértelműen meghatározható: a vasculáris eltérések megjelenése, a patológiás immunreakció és az érintett szövetek fibrózisa.

Az elképzelések szerint a megváltozott kölcsönhatás az endothel sejtek és bizonyos immunsejtek, illetve azok szolubilis mediátorai között vezet a fibroblasztok funkcionális zavaraihoz, mely kulcsszerepet játszik a fibrotikus folyamatokban. A kórfolyamat elsődleges jelensége az endothelialis lézió kialakulása, mely az endothelsejtek vacuolás degenerációjával és a bazális membrán sérülésével jár. Ennek hátterében az endothel sejtek elleni autoantitestek termelődése, illetve az endothelfüggő folyamatok egyensúlyának megbomlása, a vasoconstrictor hatású faktorok túlteremelődése (endothelin-1, thromboxan A2) és a vasodilatator mediátorok (nitrogén-oxid, prosztaciklin) csökkent jelenléte állhat. Az ehhez társuló immunológiai működési zavarok, pl. az NK és cytotoxikus T (Tc) sejtek szerin proteáz termelése, és az immunaktivációs folyamatok következtében megváltozott citokin miliő az érfal strukturális károsodásához, a tunica intima és media hipertrófiájához, majd az advetitia fibrózisához vezetnek.

A szervezet immunhomeosztázisának alapfeltétele, hogy az immunrendszer képes legyen különbséget tenni a szervezetet felépítő saját és a nem-saját struktúrák között, és azokra eltérő módon reagáljon. A környezetből bejutó idegen anyagokkal, illetve a szervezetben folyamatosan képződő megváltozott saját struktúrákkal szembeni immunválasz a kórokozók elleni védelmet és a genom állandóságának megőrzését szolgálja, míg a saját struktúrákkal szembeni tolerancia biztosítja, hogy mindeközben a szervezetet felépítő elemek ne, vagy a lehető legkevésbé károsodjanak.

A saját antigénstruktúrák védelmének biztosításában az immunrendszer többféle szabályozó mechanizmusa vesz részt. A centrális tolerancia kifejlődése a csontvelőben, illetve a thymusban megy végbe, mikor a sejtérés korai stádiumában a saját antigéneket felismerő receptorokkal rendelkező sejtek elpusztulnak (klonális deléció) vagy érzéketlenné válnak az adott stimulusra (klonális anergia). Mindemellett azonban számottevő mennyiségben jelennek meg autoreaktív sejtek a periférián, melyek szövet- és szervkárosító hatása normális körülmények között nem fejeződik ki, köszönhetően a perifériás tolerancia (anergia, deléció) jelenségének. Abban az esetben, ha a szervezet saját antigénjeivel szemben immunválasz jön létre, autoimmun betegség alakulhat ki. A patológiás autoimmunitás során károsodhat egy-egy szerv, vagy szövet, mely szervspecifikus autoimmun betegség létrejöttéhez vezethet, azonban, ha az immunválasz több szövet-, és szervféleségben jelen lévő sejt, illetve sejtalkotó ellen irányul, szisztémás autoimmun betegség alakulhat ki. 

Autoimmun folyamatok az egészséges immunrendszer működése során is végbemennek, azonban nem vezetnek a szervezet működését veszélyeztető szövetkárosodáshoz, köszönhetően a perifériára kikerülő autoreaktív sejtek és a működésüket szabályozó humorális és sejtes mechanizmusok finom egyensúlyának

Az immunválasz folyamata:

Az extrakorporális fotoferezis (ECP) során a beteg perifériás véréből leukocytában gazdag plazmát szeparálunk, majd ezt követően az így nyert sejteket 8-metoxi-pszoralennel (8-MOP), egy fotoszenzitizáló vegyülettel kezeljük. Végezetül UV-A-val történő besugárzást követően reinfundáljuk a sejteket a szervezetbe. A beteg szervezetében keringő perifériás leukocytáknak 2-5%-a esik át ily módon a kezelésen. Az UV-A besugárzás hatására a 8-MOP fotoaktivált állapotba kerül, és kovalens módon keresztkötéseket hoz létre a DNS láncok között, illetve direkt károsodásokat okoz a sejtmembránban, mely folyamatok a leukocyták apoptózisához vezetnek (lásd az ábrán).

Bővebben: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1568997209002201